Studio di nanocompositi di TPU/grafene per additive manufacturing

La Fused Deposition Modeling (FDM) è una tecnologia di Additive Manufacturing (3D printing) adatta alla lavorazione di polimeri termoplastici e ampiamente utilizzata per la fabbricazione di oggetti con geometrie complesse. Attualmente, i principali limiti di questa tecnologia risiedono nella scarsa qualità e nelle basse proprietà meccaniche dei manufatti, se comparate a quelle di oggetti creati con tecnologie convenzionali. Questi svantaggi hanno portato ricercatori accademici e industriali a studiare nuovi materiali da processare mediante FDM che avessero performance migliori. Una delle soluzioni proposte è stata lo sviluppo di materiali compositi. Il lavoro presentato si colloca in questo contesto e si inserisce all’interno di un progetto di ricerca volto alla sintesi di nanocompositi a base di TPU rinforzato con grafene processabili tramite FDM. I nanocompositi sono stati preparati utilizzando un poliuretano termoplastico commerciale (Elastollan® C 60 A HPM (BASF)) e diverse concentrazioni di grafene commerciale (250, 1000 e 10000 ppm). La formulazione dei materiali è stata effettuata mediante solution blending. I nanocompositi ottenuti sono stati pellettizzati, estrusi per ottenere i filamenti di alimentazione per la stampante 3D ed infine stampati. Pellet, filamenti e stampati sono stati caratterizzati mediante analisi termica e comparati tra loro. I nanocompositi stampati 3D sono stati caratterizzati anche dal punto di vista meccanico (misura del coefficiente di espansione termica, analisi dinamico-meccanica e prove di trazione) ed è stata misurata la capacità termica (CP). Infine, la morfologia dei nanocompositi stampati ottenuti è stata osservata dopo frattura criogenica attraverso microscopio elettronico a scansione (SEM) e microscopia ottica digitale.