3D Printing polimerico: impiego del Digital Light Processing ad alta temperatura = Polymer 3D Printing: use of Hot Lithography Digital Light Processing

La prima parte di questo lavoro di tesi è incentrato sullo stato dell’arte nel campo dell’Additive Manufacturing, innanzitutto vengono illustrate le fasi principali del ciclo di produzione che accomunano tutte le tecnologie di stampa 3D, poi il lavoro prosegue con una panoramica delle più importanti tecniche di stampa che impiegano materiali polimerici. In particolare, nell’ambito dei polimeri termoplastici viene illustrata la tecnica del Fused Deposition Modelling (FMD), invece, nel caso delle polveri polimeriche si spiega il metodo del Selective Laser Sintering (SLS) e infine, considerando i polimeri termoindurenti viene descritta la Stereolitografia (SLA). Per ciascuna tecnologia sono messi in evidenza il principio di funzionamento, i materiali polimerici più adatti, i parametri di progetto, i vantaggi e gli svantaggi. La seconda parte della tesi, invece, si focalizza su un’altra tecnologia di stampa 3D, il Digital Light Processing (DLP). Alla base di questo metodo c’è il processo di fotopolimerizzazione del quale vengono illustrati i diversi meccanismi di reazione, in particolare, la polimerizzazione a radicali liberi e la polimerizzazione cationica. Di seguito, vengono trattate le formulazioni delle fotoresine impiegate in questo processo, illustrando anche quali sono i principali fotoiniziatori utilizzati e mettendo a confronto le resine acriliche ed epossidiche. A conclusione della trattazione sulla fotopolimerizzazione, vengono mostrati i vantaggi nell’utilizzo dei sistemi ibridi acrilati-epossidi e infine, la cinetica della reazione di fotoreticolazione. A seguire, è descritta la tecnica del Digital Light Processing, mettendo in luce il principio di funzionamento, le caratteristiche della stampante, le fotoresine più adatte, i vantaggi e infine, le principali problematiche e sfide del DLP. L’ultima sezione di questa tesi è incentrata sul Digital Light Processing ad alta temperatura. L’impiego dell’alta temperatura nei processi di stampa 3D basati sulla fotopolimerizzazione è un’innovazione che può far fronte alle sfide lanciate dall’attuale DLP a temperatura ambiente, ad esempio, permette l’utilizzo di fotoresine che altrimenti avrebbero una viscosità troppo elevata, migliora le proprietà meccaniche degli oggetti ottenuti e riduce il tempo di stampaggio. Tutti questi vantaggi sono stati dimostrati in studi recenti, i cui risultati vengono illustrati e discussi a conclusione del lavoro di tesi.