Modifica di materiali per strutture alveolari ottenute mediante stampa 3D = Materials modification for 3D-printed cellular structures

Negli ultimi decenni, nel settore edilizio, si è assistito ad una crescita notevole dell’utilizzo del vetro, scelto in quanto materiale avente delle ottime proprietà estetiche ed ottiche, quali prima tra tutte la trasparenza. In particolar modo il vetro ha trovato ampio impiego in applicazioni strutturali, e nello specifico nella realizzazione di elementi quali facciate e travi, affinché possa essere sfruttata al massimo la luce naturale che viene lasciata passare. Il massiccio utilizzo di vetri di grosse dimensioni comporta delle sfide notevoli dal punto di vista ingegneristico, poiché con l’aumento dell’area delle lastre aumenta notevolmente anche il loro peso e le operazioni di posa e trasporto si fanno sempre più complicate. Diversi gruppi di ricerca presso la Delft University of Technology e la Dresden University of Technology hanno proposto, come soluzione, l’utilizzo di particolari tipi di pannelli sandwich in vetro sottile. Quest’ultimi, avendo un peso nettamente ridotto e delle ottime proprietà meccaniche, possono essere una valida alternativa per la realizzazione delle facciate degli edifici rispetto alle lastre di vetro monolitiche. Queste strutture sono composte da due pannelli in vetro sottile temprato chimicamente tra i quali è interposto un nucleo in materiale polimerico, realizzato mediante tecniche di fabbricazione additiva. Il punto debole di questi componenti risulta essere l’interfaccia tra il vetro ed il polimero che costituisce il nucleo del pannello. Se viene a mancare l’adesione tra le componenti del pannello sandwich allora viene persa l’elevata resistenza della struttura. L’obiettivo che questo lavoro di tesi si pone è quello di migliorare l’adesione tra la lastra di vetro sottile temprato chimicamente e la struttura in resina metacrilata, realizzata mediante stampa stereolitografica (SLA). Per poter incrementare il valore di adesione è stata effettuata una funzionalizzazione del substrato vetroso mediante deposizione del 3-(acrilossi)propiltrimetossi silano, un agente di adesione che permette, durante la fase di fotopolimerizzazione, la formazione di un legame covalente stabile tra il vetro ed il polimero. La corretta deposizione del silano è stata indagata mediante misura dell’angolo di contatto statico mentre analisi FTIR e %Gel hanno permesso di valutare il grado di reticolazione della resina in base alle condizioni di reticolazione scelte. Infine, test di immersione in acqua e test di single lap-shear sono stati impiegati per caratterizzare l’adesione, sia dal punto di vista qualitativo che quantitativo. I due test sono inoltre stati impiegati per avere un confronto tra l’adesione raggiunta reticolando manualmente la resina al di sotto di una lampada UV e quella ottenuta mediante stampa diretta della resina sulla lastra di vetro.