• Assorbimento dell'acqua
• Caratteristiche meccaniche
• Carbon Fiber
• Coating Treatment
• FDM
• Fibra di carbonio
• Fused Deposition Modeling
• Mechanical Characterization
• Poliammide
• Water Absorption

Riassunto
Il processo FDM si basa sul caricamento di un polimero termoplastico, che viene quindi fuso ed estruso attraverso un ugello riscaldato. L'estrusione viene eseguita secondo schemi programmati e il processo viene ripetuto strato per strato. Quando il materiale viene estruso su uno strato precedente è in uno stato semi-fuso e la sua superficie riscioglie lo strato precedente formando un legame polimerico.
Le stampanti 3D basate sulla tecnologia FDM sono le più diffuse e a basso costo; questo ha portato negli anni a un'enorme diffusione di polimeri termoplastici semicristallini o amorfi, che possono essere stampati con processo FDM. Sebbene ci siano molti materiali stampabili, molte volte le loro proprietà non possono coprire applicazioni dove è necessaria una resistenza ad elevati carichi meccanici, elevata umidità o alta temperatura. La soluzione più adottata per superare questi problemi è lo sviluppo di materiali compositi realizzati da un polimero termoplastico e un rinforzo come fibre o particolato. Negli ultimi anni, attraverso questo approccio, sono stati progettati e testati diversi tipi di materiali. Tra i principali materiali utilizzati come rinforzo ci sono fibra di carbonio, fibra di vetro, fibra di legno, particelle metalliche e particelle di ceramica.
Questo lavoro di tesi studia il Carbon PA, un materiale composito fornito dalla ditta Roboze, basato su una matrice di poliammide rinforzata con fibra di carbonio al 20%. Sebbene il Carbon PA mostri interessanti proprietà fisiche e meccaniche, che potrebbero renderlo una buona soluzione per una vasta gamma di diversi campi di applicazione (l'industria automobilistica, aerospaziale, elettricità, etc.), la matrice poliammidica ha uno svantaggio già ampiamente analizzato e discusso in letteratura. La poliammide, infatti, è un polimero semi-cristallino altamente igroscopico (sensibile all'umidità). L'assorbimento dell'umidità è una variabile che ha un impatto significativo sulla lavorabilità del materiale e sulle prestazioni dell'uso finale (proprietà meccaniche, stabilità dimensionale, ecc.). In particolare, l'assorbimento dell'acqua agisce come plastificante, influenzando le proprietà del materiale quali resistenza, rigidità e duttilità. Il comportamento caratteristico della matrice poliammidica si traduce in un decadimento delle prestazioni potenziali di utilizzo finale di Carbon PA.
Lo scopo del lavoro presentato è quello di sperimentare due tipi di rivestimenti basati ciascuno su uno spray acrilico e su una resina fotosensibile, sviluppati per ridurre l'assorbimento d'acqua del Carbon PA, aumentandone le prestazioni di utilizzo finale. I risultati ottenuti sono stati caratterizzati mediante prove di assorbimento d'acqua, prove di trazione e osservazioni di rottura e infine confrontati con quelli del Carbon PA appena stampato. In letteratura alcuni studi hanno rivolto la loro attenzione al problema dell'assorbimento dell’acqua di polimeri fabbricati con tecnologia FDM, con risultati piuttosto significativi in termini di riduzione dell'assorbimento d'acqua, ma nessun miglioramento al fine delle proprietà meccaniche.
Il risultato dell'approccio proposto può essere utile per ampliare il campo di applicazione delle parti stampate FDM a campi nuovi e più avanzati, dove sono essenziali alte prestazioni e affidabilità dei componenti.
Successivamente ad una prima parte di caratterizzazione del materiale è stata fatta una campagna di modulazione delle caratteristiche. Questo al fine di valutare se sia possibile mantenere delle caratteristiche meccaniche specifiche.

Abstract
In recent years, Fused Deposition Modelling (FDM) has become one of the most attractive Additive Manufacturing (AM) techniques, due to the advantages in the production of complex shapes with a wide range of materials and low investment costs. The thermoplastic polymers used for FDM technology are characterized by low mechanical properties if compared to those of composites and metals. This issue is usually overcome by reinforcing the thermoplastic polymer with chopped fibres or particles. Moreover, a second issue arises, which is represented by the water absorption with a relevant impact on mechanical properties and dimensional stability of printed models. In this paper, an experimental study is presented with the aim at evaluating the water absorption influence on mechanical properties of Carbon PA (Polyam-ide matrix reinforced with Carbon Fiber at 20%) specimens fabricated with the FDM technique. Two post-processing treatments, based on the use of acrylic spray and photosensitive resin, have been also proposed to improve the behaviour of Carbon PA printed parts. Results of water absorption tests and tensile tests demonstrated a significant improvement in terms of weight stability and mechanical properties by adopting the proposed post-processing treatments.