Compositi autosensibili stampati in 3D per il rilevamento dei danni in tempo reale
Il Brightlands Materials Centre, una struttura di ricerca con sede nei Paesi Bassi fondata da TNO, ha sviluppato parti composte stampate in 3D con capacità di auto-rilevamento. I compositi autosensibili stampati in 3D, che sono stati prodotti utilizzando la piattaforma AM composita di Anisoprint, sono programmati per rilevare le proprie condizioni, funzionando come un sensore in tempo reale. I materiali innovativi potrebbero essere utilizzati in settori come quello aerospaziale, edile e sanitario, dove monitorerebbero strutture critiche.
Sfruttando la sua vasta conoscenza dei materiali, un team del Brightlands Materials Center ha trovato il modo di combinare le proprietà di auto-rilevamento in fibra continua con la produzione additiva. I compositi a matrice polimerica con fibra di carbonio continua possono percepire le loro condizioni grazie ai cambiamenti misurabili della resistenza elettrica nelle fibre. Questi materiali sono talvolta utilizzati in aeroplani o strutture critiche come i ponti, dove l’integrità strutturale è fondamentale e deve essere monitorata. Di solito, tuttavia, i compositi autosensibili sono fabbricati utilizzando processi convenzionali che sono complessi e richiedono attrezzature specializzate.
Nello sviluppo di un modo per stampare in 3D parti composite autosensibili, il team di Brightlands mira a rendere la tecnologia più efficace e accessibile. Uno dei vantaggi della produzione additiva è che consente il posizionamento e l’orientamento precisi delle fibre di carbonio, il che significa che i sensori di fibre possono essere posizionati esattamente dove sono necessari e più fibre possono essere inserite per creare una serie di sensori all’interno della parte.
Questo metodo è stato dimostrato quando il team Brightlands ha stampato in 3D due parti di prova, un ponte pedonale in miniatura e un semplice raggio di curvatura (sopra), utilizzando la stampante 3D A4 di Anisoprint. Entrambe le parti hanno integrato allineamenti di fibre specifici, concentrandosi sulle posizioni integrali in ciascuna geometria. In particolare, le fibre sono state progettate per “sporgere” dalla parte, consentendo all’hardware elettronico di monitorare i cambiamenti delle condizioni.
Questo approccio alla stampa 3D di materiali autosensibili potrebbe facilitare il monitoraggio delle condizioni in strutture critiche, in particolare nella fase di prototipazione. I prototipi compositi stampati in 3D potrebbero essere preziosi per l’autorilevamento delle dinamiche e delle forze reali che un prodotto o una struttura deve sopportare, offrendo ai progettisti e agli ingegneri una migliore comprensione delle prestazioni delle parti stampate in 3D.
Questi materiali avanzati potrebbero essere utilizzati nell’industria aerospaziale nella progettazione di parti di aeromobili o nella costruzione di strutture critiche come i ponti. In ambito medico, i compositi autosensoriali stampati in 3D potrebbero essere usati come strumento di diagnosi, aiutando a fornire ai medici informazioni sulla distribuzione dello stress e sui modelli di movimento.
