Design strutturale e post trattamento di materiali polimerici prodotti tramite stampa 3D. = Structural design and post-treatment of polymeric materials produced by 3D printing.

Questo lavoro di tesi è stato focalizzato sull’utilizzo della stampa 3D per la realizzazione di manufatti in PLA caratterizzati da un’elevata area superficiale esposta, al fine di conferire delle proprietà di ritardo alla fiamma tramite deposizione di un rivestimento nanostrutturato da fase acquosa. Attraverso una fase preliminare di design si è sviluppata una placchetta con geometria interna, a forma di labirinto, in modo tale da poter consentire la deposizione delle formulazioni. In letteratura, sono presenti numerosi lavori sul conferimento di tali proprietà mediante un approccio di tipo bulk in cui le caratteristiche fisico-chimiche della matrice polimerica vengono inevitabilmente alterate. Pertanto, è stato utilizzato un approccio di tipo superficiale in cui il bulk mantiene inalterate le sue proprietà e guadagna effetti benefici in termini di ritardo alla fiamma. A partire dal modello digitale, sono state effettuate diverse prove per determinare i parametri di stampa più efficaci per la realizzazione delle placchette. Successivamente, sono stati studiati dei sistemi basati su polielettroliti e nanoparticelle da inserire nei canali del labirinto interno del manufatto. Dopo una fase di caratterizzazione preliminare, in cui è stato valutato il sistema più efficace, sono state realizzate delle formulazioni di polielettroliti a base di montmorillonite e acido poliacrilico, con diverso rapporto in peso. Una parte di queste formulazioni è stata depositata all’interno delle placchette realizzando, così, i campioni da sottoporre al test di combustione al cono calorimetro mentre un’altra parte di esse è stata impiegata per realizzare dei film da sottoporre ad analisi chimico-fisiche, morfologiche e termiche. Le analisi morfologiche hanno evidenziato una struttura interna del tipo “Brick and Mortar”, caratteristica dei sistemi polimero-clay, in cui le lamelle di MMT sono incorporate nella matrice polimerica di PAA. Le analisi termogravimetriche mostrano la formazione di strutture ibride inorganiche organiche caratterizzate da elevata stabilità termica alle alte temperature. Una volta depositati sulle placchette di PLA, i test di combustione hanno fornito risultati efficaci all’aumentare del contenuto di MMT rispetto al PAA per add-on intorno all’1-2%. La formazione di residui carboniosi stabili è stata osservata in tutti i campioni caricati. Al termine della prova permane un residuo, la cui forma, riporta fedelmente il disegno del labirinto entro cui era stato depositato il coating. In conclusione, con riferimento alla letteratura, i risultati ottenuti dalle prove dimostrano che l’approccio di superficie adottato è efficace nel conferire proprietà di ritardo alla fiamma con un unico step di deposizione. È possibile approfondire ulteriormente il lavoro individuando nuove possibili formulazioni antifiamma utilizzando add-on inferiori oppure è possibile migliorare ulteriormente i parametri di stampa oppure modificare la geometria del modello incrementando il volume interno per un’ancor più elevata superficie esposta.