Un importante obiettivo di NEWMATT riguarda la progettazione e la produzione di fibre e filamenti “verdi” per materiali compositi di nuova generazione e per la stampa 3D del tipo a deposizione di filamento fuso (Fused Deposition Modeling o FDM).
L’attenzione è rivolta all'impiego di filamenti in matrice polimerica arricchiti con materiali naturali, rifiuti metallici e ceramici e rifiuti elettronici di tipo magnetico. Tali materiali vengono miscelati in adeguate proporzioni ed estrusi per produrre fibre di rinforzo per materiali compositi e filamenti per la stampa 3d.
Particolarmente stimolante, dal punto di vista della ricerca, è la combinazione di materiali da riciclo di tipo polimerico e rifiuti elettronici (“e-waste”) per la formulazione di filamenti per stampa 3d, ottenuta attraverso un significativo riuso di materie plastiche quali, ad esempio, il nylon ed il PET e metalli terrosi rari. Questa combinazione di materiali conduce allo sviluppo di filamenti per applicazioni di stampa 4d, ossia alla manifattura additiva di prototipi personalizzati e parti funzionali suscettibili di trasformazione nel corso del tempo, al modificarsi delle proprietà dell’ambiente esterno (cambiamenti di flussi di corrente, campi magnetici, ecc.).
L’interesse di NEWMATT verso il mercato di tali fibre e filamenti, intende colmare un vuoto d’offerta, collegando tra loro elementi quali l’innovazione di prodotto, il rispetto per l’ambiente, la qualità della vita e la contrazione dei costi di produzione dei materiali. Tale iniziativa si posiziona pertanto, dal punto di vista competitivo, con finalità legate al soddisfacimento di diversi bisogni-esigenze relativi ad una vasta gamma di prodotti presenti sul mercato in versione non ottimizzata dal punto di vista delle proprietà meccaniche, delle caratteristiche termo-acustiche e della convenienza economica.
Fibre e filamenti “verdi”
Fibre e filamenti ricavate da materiali da riciclo: (alto) fibre R-PET ottenute dal riciclo di scarti di bottiglie di plastica PET post-consumo; (centro) filamenti R-NYLON ricavate da reti da pesca in nylon abbandonate in mare; (basso) filamenti in R-NYLON per stampa 3d.
NEWMATT inoltre coniuga l’impiego di materiali da riciclo con la progettazione, prototipazione e sperimentazione di fibre e filamenti aventi una struttura “multiscala” ispirata a forme naturali (forme “bio-inspired”). Sono noti filamenti aventi superfici laterali lisce o dotati di risalti superficiali, nervature e/o scanalature, aventi forme ricavate dalla geometria classica in particolare rette e piani. In diverse applicazioni di interesse tecnico, tali forme semplici non consentono un ancoraggio ottimale dell’elemento di rinforzo alla matrice di un materiale composito, e pertanto non risultano particolarmente efficaci per il rinforzo dei materiali industriali.
NEWMATT progetta e realizza sotto forma di prototipi filamenti aventi geometria complessa, la cui forma è ottimizzata utilizzando algoritmi frattali, che prevedano il ripetersi a diverse scale di una o più’ forme base, ovvero attraverso una struttura gerarchica tale che la fibra o filamento sia formato dall’aggregazione di particelle e/o reticoli solidi a scala più fine. A seconda del campo di applicazione, gli elementi progettati da NEWMATT consistono in fibre, avvolgimenti, tessuti e/o particelle di rinforzo di materiali compositi di nuova generazione; ovvero in elementi a se stanti, quali, ad esempio filamenti per stampanti 3D del tipo FDM, oggetti di design, capi di abbigliamento e relativi accessori.
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Fibre, tessuti e particelle con geometria frattale: (a) ricoprimento “frattale” di una fibra o filamento; (b) tessuto a geometria frattale; (c) sezione retta di una fibra con geometria a forma di curva di Koch; (d) particella o elemento di giunzione con forma del tipo a setaccio di Apollonio; (e) esemplari ottenuti mediante stampa 3D.
