Cosa sono i polimeri?

In questa sezione analizzeremo i problemi e le sfide comuni incontrati nella stampa 3D con un approccio di scienza dei materiali. L'idea alla base della pagina è fornire una conoscenza più scientifica ai problemi comuni per superarli più facilmente.

Per cominciare, è importante capire quale materiale viene utilizzato nella stampa 3D: Polimeri

I polimeri sono grandi molecole, o “macromolecole”, formate da un gran numero di unità ripetitive note come “monomeri” nel processo di polimerizzazione. Il processo di polimerizzazione unisce chimicamente le molecole di monomero tra loro, formando lo scheletro del polimero.

Il tipo di polimeri prodotti può variare a seconda della chimica e della composizione dei composti monomerici che li costituiscono. I legami creati tra i monomeri saranno definiti legami covalenti.

Polimero per stampa 3D

I polimeri possono essere divisi in 2 famiglie: termoindurenti e termoplastici.

I termoindurenti sono polimeri che vengono induriti in modo irreversibile da un prepolimero solido morbido o da un liquido viscoso in un polimero solido. Il processo di indurimento è anche noto come reticolazione, che procede tramite una reazione chimica che collega tutti i monomeri e i prepolimeri per formare una struttura a rete. Un termoindurente reticolato non può più essere fuso e di solito non è lavorabile termicamente.

Termoindurente Termoplastico

I termoplastici sono materiali che diventano morbidi quando riscaldati e duri quando raffreddati. I termoplastici possono essere riscaldati, modellati e raffreddati più volte con cambiamenti minimi nella loro chimica o nelle proprietà meccaniche. A differenza dei termoindurenti, dove ogni catena polimerica è legata alle altre con legami covalenti, nei termoplastici le catene polimeriche sono legate tra loro da legami più deboli che saranno definiti legami non covalenti.

I polimeri possono anche essere divisi in due categorie principali a seconda della loro microstruttura:

Ammorfi e Semi-cristallini

Uno dei modi in cui diversi termoplastici possono essere identificati è attraverso la loro microstruttura, che può definire le proprietà e il comportamento del polimero.

Ammorfo

I polimeri amorfi si riconoscono per l'assenza di un ordine a lungo raggio. Ciò significa che le catene polimeriche sono orientate in modo casuale.

In generale, le materie plastiche trasparenti sono spesso realizzate con polimeri amorfi, come PMMA, PS e PC.

Ammorfo

Semi-cristallino

I polimeri semi-cristallini si riconoscono per avere una struttura ordinata con domini strutturali noti come “cristalli”.

I cristalli sono un gruppo ordinato e strettamente impaccato di catene polimeriche. Dominî cristallini e domini amorfi coesistono nei polimeri semi-cristallini, da cui il termine “semi”. La proporzione delle aree cristallizzate è definita dal grado di cristallinità. Una caratteristica specifica dei polimeri semi-cristallini è che questo grado di cristallinità può influenzare fortemente le loro proprietà meccaniche e termiche.

semi-cristallino