Studio comparativo dei biopolimeri PHBH e PLA stampati in 3D tramite tecnica Fused Granular Fabrication (FGF) = Comparative study of 3D printing via Fused Granular Fabrication (FGF) of PHBH and PLA biopolymers

L’additive manufacturing (AM) ha rivoluzionato i processi produttivi, permettendo la realizzazione di componenti complessi e personalizzati a partire da modelli tridimensionali sviluppati in ambiente CAD. Con l’evoluzione delle tecnologie di stampa 3D, la ricerca si è progressivamente concentrata sullo sviluppo di materiali ad elevate prestazioni e maggiore sostenibilità, aspetti fondamentali per ampliare le potenzialità applicative della produzione additiva, oggi ampiamente diffusa in diversi settori industriali come il biomedicale, l’automotive e l’aerospaziale. In questo contesto, i polimeri bio-based rappresentano un’alternativa più ecocompatibile rispetto ai tradizionali materiali di origine fossile, che, pur garantendo buone proprietà meccaniche, mostrano una scarsa biodegradabilità e contribuiscono in maniera significativa all’inquinamento. Il presente lavoro di tesi si propone di confrontare due biopolimeri, il poli(3-idrossibutirrato-co-3-idrossiesanoato) (PHBH) e l’acido polilattico (PLA), entrambi processati mediante una tecnica di stampa 3D innovativa: la Fused Granular Fabrication (FGF). Questa tecnologia, derivata dalla Fused Filament Fabrication (FFF), supera le limitazioni dei filamenti standardizzati consentendo la stampa direttamente da pellet, riducendo i costi di produzione e ampliando la gamma di materiali utilizzabili. Durante l’attività sperimentale sono state valutate le proprietà meccaniche, termiche e biologiche dei due materiali, con particolare attenzione al PHBH, un biopolimero emergente, come alternativa al PLA. Le prove termo-meccaniche, tra cui trazione, flessione e analisi dinamico-meccanica (DMA) sono state condotte su provini stampati secondo tre diverse direzioni di deposizione (0°, 90° e ±45°), al fine di valutare l’influenza dell’anisotropia indotta dal processo di stampa. Parallelamente, sono state eseguite delle analisi termiche, tra cui la termogravimetria (TGA) e la calorimetria differenziale a scansione (DSC), per indagare la stabilità e il comportamento termico dei campioni. Infine, per approfondire gli aspetti legati alla biocompatibilità, sono stati realizzati degli scaffold su cui sono state effettuate delle prove di citocompatibilità in vitro, mirate a valutare la risposta cellulare e l’eventuale presenza di effetti citotossici. I risultati ottenuti confermano il potenziale dei biopolimeri studiati come materiali sostenibili e performanti per la stampa 3D, fornendo una base promettente per lo sviluppo di soluzioni bio-based ad alte prestazioni, con particolare riferimento a future applicazioni nel settore biomedicale.