STAMPA 3D ROTATIVA CON ELETTRODEPOSIZIONE INTEGRATA

La produzione additiva per estrusione di materiale consente l'integrazione di materiali strutturali e conduttivi all'interno di un singolo componente, ma la scarsa conduttività dei polimeri conduttivi ne limita le prestazioni funzionali. L'elettrodeposizione può migliorare significativamente la conduttività; tuttavia, essendo una tecnica di post-elaborazione, non può creare elementi metallici completamente incorporati. Inoltre, l'applicazione dell'elettrodeposizione in situ alla produzione additiva rotativa di strutture cilindriche rimane in gran parte inesplorata. In questo lavoro viene presentato un processo di produzione additiva ibrida rotativa polimero-metallo, in cui l'elettrodeposizione localizzata di rame è integrata direttamente in una piattaforma di estrusione di materiale basata su un mandrino. Sono stati sviluppati una testina di elettrodeposizione personalizzata, un sistema automatizzato per l'erogazione dell'elettrolita e un framework G-code dedicato per sincronizzare la stampa, la metallizzazione e l'incapsulamento all'interno di un unico flusso di lavoro produttivo. Tracce di PLA conduttivo sono state metallizzate selettivamente attraverso una strategia di deposizione voxel per voxel e successivamente incorporate all'interno di strutture in PLA dielettrico. La condizione ottimizzata, corrispondente a una sovrapposizione dei voxel del 66% e a due passaggi di elettrodeposizione, ha ridotto la resistenza delle tracce in PLA conduttivo da circa 2300 Ω a 0.1 Ω, corrispondendo a un fattore di miglioramento della conduttività di circa 23.000. Le analisi microstrutturali hanno rivelato che la deposizione di rame crea dei ponti di collegamento tra le interfacce dei filamenti e forma percorsi metallici continui. Le reti di rame incorporate sono state ulteriormente sfruttate come elementi elettrotermici interni per attivare risposte a memoria di forma in strutture auxetiche e a molla. L'approccio proposto stabilisce una nuova strada verso architetture cilindriche monolitiche polimero-metallo con funzionalità elettriche, termiche e di attuazione integrate.