Nei compositi naturali le fibre di rinforzo, di collagene o di cellulosa, sono incorporate in una matrice di lignina, emicellulosa o collagene. I trefoli di fibra si allineano seguendo i modelli di sollecitazione e i tessuti si formano attraverso processi fisico-chimici che avvengono a temperatura ambiente.
Anche attraverso i nuovi processi di stampa 3D con rinforzo in fibra continua è possibile controllare la deposizione di trefoli di fibre nel punto giusto e nella direzione appropriata in base al carico. Tuttavia, le fibre naturali sono sensibili alle temperature elevate, pertanto non possono essere lavorate con il processo di stampa 3D termoplastico comunemente impiegato.
Una soluzione innovativa
Il German Institutes of Textile and Fiber Research (DITF, Denkendorf) ed Arburg GmbH + Co KG (Loßburg, Germania), stanno sviluppando un processo di stampa 3D di nuova concezione, che consente di produrre i compositi a base biologica a temperatura ambiente. Ciò significa che, come in natura, il materiale e il componente vengono realizzati simultaneamente in un’unica operazione. Il filo di fibra di cellulosa viene stabilizzato con un legante, che la testina di stampa appositamente progettata trasforma in una matrice, in grado di unire le fibre continue di cellulosa.
Proprietà meccaniche inedite
Dato che le fibre di cellulosa e la matrice hanno strutture chimiche simili, il composito risultante dalla loro unione è molto stabile e possiede un’ottima resistenza alla rottura. Il metodo di lavorazione sviluppato dai ricercatori è particolarmente efficiente da un punto di vista energetico. Può essere inoltre impiegato anche in altri processi di produzione di compositi, come i materiali termosensibili e le fibre naturali o di cellulosa.
Il progetto di ricerca “CellLoes-3D-Druck” è stato finanziato dal Ministero federale tedesco dell’Istruzione e della ricerca nell’ambito del concorso “Biologisierung der Technik“.
