IT202100021092A1 - Materiali pastosi compositi per estrusione, e sistema di estrusione per tali materiali con controllo di umidità e ricottura - Google Patents

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Alfredo Sartori
Gian Luca Monti
Michele Ricciarelli
Mattia Mele
Giampaolo Campana
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Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo: "Materiali pastosi compositi per estrusione, e sistema di estrusione per tali materiali con controllo di umidit? e ricottura"
Campo dell?invenzione
La presente invenzione riguarda il campo tecnico della stampa 3D. L'invenzione ? stata sviluppata con particolare riguardo a materiali pastosi compositi da utilizzare per estrusione nella stampa 3D. L'invenzione riguarda inoltre un sistema di estrusione per tali materiali pastosi compositi in cui si attui un controllo di umidit? e una ricottura del materiale estruso. Sfondo tecnologico
Nella stampa 3d ? noto utilizzare tecnopolimeri, fra i quali uno dei pi? noti ? la poliammide, anche detta Nylon, come ad esempio la PA12 o PA11, che pu? essere utilizzata sia in forma di filamento, impiegato ad esempio nella stampa 3D con tecnologia FDM, o in polvere, per la stampa 3D con tecnologia SLS (Sinterizzazione Laser Selettiva) o MJF (Multi Jet Fusion). La polvere di tecnopolimero, in particolare ma non esclusivamente di poliammide, viene depositata su un piano in modo tale che un laser, colpendo il letto di polvere, indurisca gli strati depositati uno dopo l?altro, formando gradualmente l?oggetto da modellare. Questi materiali consentono di ottenere modelli di alta qualit? ed elevata resistenza, e vengono utilizzati ad esempio nella produzione di prototipi e piccoli lotti di pezzi di precisione, ad esempio ingranaggi per l'industria meccanica.
Nel processo di stampa 3D con materiale in polvere si ha un certo scarto di materiale che non viene indurito dal laser e che perci? viene evacuato dall'apparecchiatura di stampa, ad esempio per aspirazione. Questo materiale deve essere smaltito come rifiuto speciale, osservando determinati protocolli che comportano costi conseguenti. Sebbene infatti la poliammide in polvere residua sia teoricamente riutilizzabile, la sua possibile contaminazione nel processo di stampa 3D rende il reimpiego difficilmente praticabile. La poliammide recuperata non garantirebbe infatti la medesima resa in qualit? della poliammide in polvere come fornita dai vari produttori di tecnopolimeri.
A causa delle limitazioni di cui sopra, si ? reso necessario individuare un'alternativa allo smaltimento della poliammide in polvere residua come rifiuto speciale, in modo tale da ridurre gli sprechi di materiale ed evitare i costi associati con lo smaltimento del rifiuto speciale.
Sintesi dell?invenzione
La presente invenzione si propone quindi di risolvere i problemi della tecnica nota, fornendo una possibilit? di economico reimpiego della poliammide in polvere recuperata come scarto da stampa 3D. Un altro scopo dell'invenzione ? quello di fornire un materiale che impieghi poliammide in polvere e che possa essere vantaggiosamente impiegato nella stampa 3D per la formatura di prodotti di vario genere, anche ma non solo adatti per uso alimentare. Un altro scopo dell'invenzione ? quello di fornire un nuovo materiale pastoso composito utile all'estrusione e alla stampa 3D, per la realizzazione di prodotti dalle caratteristiche innovative. Un altro scopo dell'invenzione ? quello di fornire un sistema di estrusione per un tale materiale pastoso composito, di cui venga controllata l'umidit? e la ricottura al fine di realizzare prodotti dalle caratteristiche innovative.
Questi ed altri scopi vengono raggiunti mediante un materiale, un procedimento per la sua realizzazione e d un sistema per il suo impiego, aventi le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni che seguono.
Secondo un primo aspetto, viene descritta la preparazione di un materiale pastoso che contiene argilla e poliammide, preferibilmente PA11 o PA12, ancor pi? preferibilmente esclusivamente PA12. Preferibilmente la quantit? di poliammide nella miscela ? compresa fra circa il 10% e circa il 40% in peso, pi? preferibilmente fra circa il 20% e circa il 35% in peso, ancor pi? preferibilmente fra circa il 25% e circa il 33% in peso, molto pi? preferibilmente attorno a circa il 30% in peso. Le quantit? indicate sono da considerarsi alla luce delle tolleranze generalmente accettate e comuni nel settore della preparazione delle miscele per la stampa 3D.
Secondo un aspetto particolare, alla miscela di argilla e polvere di poliammide viene aggiunta acqua in quantit? tale da raggiungere, unitamente all'acqua presente nell'argilla, una percentuale compresa fra circa il 20% e circa il 40% in peso, pi? preferibilmente fra circa il 25% e circa il 35% in peso, ancor pi? preferibilmente nell'intorno del 30-32% in peso. A titolo di riferimento, si considera che l'argilla commerciale allo stato iniziale contiene circa il 16% in peso di acqua. La porzione di miscela costituita da argilla fornisce la struttura di riempimento al materiale composito, mentre la poliammide fornisce il legante che mantiene in forma la struttura nella fase di formatura per stampa 3D. Una successiva ricottura della struttura stampata in 3D consente l'essiccazione dell'argilla e la conseguente solidificazione definitiva della struttura del prodotto formato.
Descrizione dettagliata
Esempio 1
Un prodotto pastoso ? stato preparato mediante miscelazione di argilla commercial e poliammide PA12 derivante da scarto di lavorazione in un noto processo di stampa 3D SLS. La polvere di poliammide ? stata addizionata ad argilla commerciale preventivamente bagnata in modo tale da portare il contenuto di acqua della miscela, inclusa l'acqua contenuta nell'argilla, ad un totale di 30% in peso. La poliammide costituiva anch'essa il 30% in peso, per cui il peso secco dell'argilla nella miscela raggiungeva il 40%. La miscela veniva lavorata in un miscelatore sino a raggiungere una consistenza uniforme e pastosa.
Il composto cos? ottenuto veniva immesso in una cartuccia di estrusione per stampa 3D e veniva utilizzata per formare un pezzo tridimensionale in forma di tazza. Il prodotto cos? formato veniva sottoposto a ricottura in forno.
Il prodotto cos? ottenuto raggiungeva una resistenza tipicamente superiore ad analoghi prodotti di porcellana tradizionali, con una finitura esterna ruvida ma sostanzialmente uniforme.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall?ambito della presente invenzione.

Claims (7)

RIVENDICAZIONI
1. Materiale pastoso composito per estrusione comprendente una miscela umida di argilla e polvere di poliammide, preferibilmente PA11 o PA12, in cui la polvere di poliammide ? in quantit? compresa fra circa il 10% e circa il 40% in peso, pi? preferibilmente fra circa il 20% e circa il 35% in peso, ancor pi? preferibilmente fra circa il 25% e circa il 33% in peso.
2. Materiale secondo la rivendicazione 2, in cui la polvere di poliammide ? in quantit? attorno a circa il 30% in peso.
3. Materiale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la miscela umida di argilla e polvere comprende acqua in quantit? tale da raggiungere, unitamente all'acqua presente nell'argilla, una percentuale compresa fra circa il 20% e circa il 40% in peso, pi? preferibilmente fra circa il 25% e circa il 35% in peso, ancor pi? preferibilmente nell'intorno del 30-32% in peso.
4. Procedimento di preparazione di un materiale pastoso composito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente le fasi di:
- predisporre polvere di poliammide,
- predisporre argilla ed acqua,
- miscelare la polvere di poliammide all'argilla con aggiunta di acqua per ottenere un materiale pastoso omogeneo.
5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, in cui l'acqua viene aggiunta in quantit? tale da raggiungere, unitamente all'acqua presente nell'argilla, una percentuale compresa fra circa il 20% e circa il 40% in peso, pi? preferibilmente fra circa il 25% e circa il 35% in peso, ancor pi? preferibilmente nell'intorno del 30-32% in peso.
6. Procedimento secondo la rivendicazione 4 o la rivendicazione 5, in cui la polvere di poliammide ? aggiunta in quantit? compresa fra circa il 10% e circa il 40% in peso, pi? preferibilmente fra circa il 20% e circa il 35% in peso, ancor pi? preferibilmente fra circa il 25% e circa il 33% in peso, e molto pi? preferibilmente in quantit? attorno a circa il 30% in peso.
7. Sistema di estrusione di un materiale pastoso composito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 3, preparato secondo un procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 a 6, in cui il materiale viene posto in un estrusero per stampa 3D, estruso e successivamente ricotto.
IT102021000021092A 2021-08-04 2021-08-04 Materiali pastosi compositi per estrusione, e sistema di estrusione per tali materiali con controllo di umidità e ricottura IT202100021092A1 (it)

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