Strato per strato verso una maggiore stabilità: nuove possibilità per la stampa 3D attraverso trattamento plasmatico integrato

Funzionalizzazione della superficie tramite una sorgente plasma integrata nella produzione additiva. © Fraunhofer IST, Paul Kurze

La sorgente di punti al plasma in azione: trattamento di un componente stampato in 3D. © Fraunhofer IST, Paul Kurze / The plasma point source in action: treatment of a 3D printed component. © Fraunhofer IST, Paul Kurze

Le processi di produzione additiva si distinguono per il fatto che i componenti vengono costruiti strato dopo strato, ad esempio con materiali plastici. L'adesione tra i singoli strati svolge un ruolo importante, poiché influisce significativamente sulla stabilità dei componenti stampati. Presso l'Istituto Fraunhofer per la tecnologia di rivestimento e superficie IST, sono attualmente in fase di sviluppo sorgenti di plasma che possono essere integrate nelle stampanti 3D, consentendo così durante il processo di stampa una modificazione chimica mirata della superficie. Ciò permette, tra l'altro, di ottenere un notevole aumento dell'adesione, aprendo nuove possibilità per la produzione di componenti stampati in 3D.

Grazie ai plasmi a pressione atmosferica, è possibile trattare, pulire o funzionalizzare le superfici in modo mirato. La configurazione delle sorgenti di plasma è variabile e può essere adattata all'applicazione: da trattamenti puntuali di superfici molto piccole fino alla lavorazione di substrati di diverse metri di lunghezza. A seconda del tipo di trattamento, è possibile ottenere funzioni molto diverse, come ad esempio il controllo dell'adesione di vernici e colori o una bagnabilità adattata. Attraverso la combinazione di trattamento con plasma a pressione atmosferica e stampa 3D, è possibile impiegare questa vasta gamma di funzioni anche nel settore della produzione additiva, aprendo così nuovi campi di applicazione della stampa 3D. Le possibilità di impiego sono molteplici: dalla produzione di piccole serie con modifica superficiale integrata per fasi successive come metallizzazione o incollaggio, alla realizzazione di componenti stampati in 3D più resistenti, fino all'uso sperimentale delle sorgenti di plasma. Le applicazioni possibili si trovano nell'industria automobilistica, nel settore aerospaziale o anche nella tecnologia medica.

Attualmente, presso l'Istituto Fraunhofer IST, viene utilizzata una cosiddetta sorgente di plasma a punti, che permette di modificare strutture stampate su una superficie relativamente piccola con alta risoluzione. La particolarità di questa sorgente è che è abbastanza compatta da poter essere integrata in una stampante 3D commerciale. In questo modo, il trattamento con plasma può essere effettuato direttamente dopo la deposizione di ogni singolo strato, senza la necessità di grandi modifiche alla stampante. L'obiettivo a lungo termine di questi lavori è l'integrazione di una sorgente di plasma a anello, che viene posizionata direttamente intorno alla bocchetta di estrusione, consentendo così un trattamento già durante il processo di stampa.