ADVANCED MANUFACTURING OF PLASTICS AND COMPOSITES

Lo scopo del corso è fornire allo studente una conoscenza approfondita delle tecniche di manifattura avanzata per la realizzazione di materiali plastici e compositi. Inizialmente, saranno introdotti dei concetti basilari e delle basi teoriche sulle tecniche di manifattura avanzata per le plastiche e i compositi. Dopo tale introduzione (per un totale di 3CFU) il corso proseguirà con esperienze pratiche di laboratorio sulle tecniche discusse. Tra le tecniche oggetto del corso faranno parte integrante quelle della stampa 3D (Manifattura Additiva). Il pieno accesso alle attrezzature del Gruppo Polimeri e Compositi sarà garantito agli studenti per consentire la realizzazione, a fine corso, di un progetto pratico che costituirà parte integrante dell’esame finale.

Il corso sarà svolto in modo frontale per 3 CFU e con esercitazioni pratiche (anche in laboratorio) per i restanti 3 CFU. Le esercitazioni pratiche verteranno sia sull'utilizzo dei comuni software per l'impostazioni delle stampe 3D sia sull'utilizzo pratico di stampanti 3D. Inoltre, saranno svolte esercitazioni pratiche di utilizzo di estrusori e di manifattura di parti in materiale composito. Tutte le esercitazioni in laboratorio saranno realizzate compatibilmente alle norme vigenti e/o alle nuove indicazioi in materia di emergenza sanitaria dovuta al COVID19.

Conoscenza dei contenuti del corso di Scienza e Tecnologia dei materiali e di Scienza delle Costruzioni

Obbligatoria

A) Teoria

1a.Tecniche di Manifattura Additiva per materiali polimerici: Manifattura Additiva per Estrusione (FFF, FDM); Stampa 3D mediante polimerizzazione di resina (DLP; LCD; LCA; InkJet Printing); Sinterizzazione Laser (SLS).

2a. Processi di lavorazione dei materiali polimerici: Estrusione, Stampaggio ad Iniezione, Stampaggio per Soffiaggio, Stampaggio per compressione.

3a. Miscelazione reattiva dei polimeri

4a. Reologia e cinetica di reazione dei materiali termoindurenti

5a. Processi di produzione dei materiali compositi.

B) Esperienze di Laboratorio

1b) Esercitazioni di manifattura additiva: Impostazione del processo di stampa mediante software dedicati; Esperimenti di stampa 3D su geometrie semplici; Esempi di stampa 3D su geometrie complesse (casi studio)

2b) Esercitazioni di estrusione: Preparazione di una miscela polimerica binaria; Preparazione di una compound polimerico rinforzato.

3b) Esercitazione di stampaggio ad iniezione: preparazione di campioni ad "osso di cane" o altra geometria semplice utilizzano le formulazioni preparate al punto 2b).

4b) Esercitazioni di realizzazione manufatti in materiale fibrorinforzato: preparazione di pannelli, o geometrie semplici, utilizzando la tecnica del Hand Lay Up o del VARTM.

C) Caso Studio: Lo studente selezionerà almeno un caso studio da realizzare autonomamente.

1) I. Gibson l D. W. Rosen l B. Stucker "Additive Manufacturing Technologies: Rapid Prototyping to Direct Digital Manufacturing", Springer, ISBN: 978-1-4419-1119-3

2) Tim A. Osswald and George Mendez "Materials Science of Polymers for Engineers", Hanser.

3) Raju S. Davé and Alfred C. Loos, "Processing of Composites", Hanser.

L'ulteriore materiale didattico sarà fornito direttamente dal Docente e reso disponibile sul sito studium del corso.

La verifica dell'apprendimento sarà basata sul completamento di test concettuali (domande a risposta multipla ed aperta), realizzazione delle esperienze pratiche e dei casi studi; discussione orale finale.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni dovute all'emergenza sanitaria lo dovessero richiedere.

Learning assessment may also be carried out on line, should the conditions require it.

Si riporta di seguito un esempio di Test concettuale (tutti test saranno svolti in Inglese)

• Which of the below statements best describes the relationship between extrusion AM of polymers when compared to conventional polymer forming (e.g., injection molding)?
• What materials are typically used in the process of extrusion additive manufacturing?
• Thermoplastics are referred to as the primary feedstock for extrusion AM. Thermoplastics can be reheated and extruded, molded or otherwise processed multiple times with minimal material degradation (a requirement for melting-based extrusion). By contrast, the chemical reaction that creates thermoset plastics is not reversible upon heating, which would prevent them from being used in extrusion processes (though some exceptions exist, such as Massivit3D's process, but this is atypical).
• Which of the following statements about extrusion additive manufacturing is true?
• The most commonly used feedstocks for desktop polymer extrusion AM systems are in the form of?
• Extrusion is one of the most versatile AM processes, which lends it to a wide variety of applications. What application is most likely not a common commercial use of extrusion AM? Hint: Consider the surface finish, mechanical properties, and other characteristics of parts produced using extrusion AM.