Quel luccichio d'oro ha sempre catturato i nostri occhi, ma ora il metallo prezioso ha un nuovo uso:trovare difetti nella stampa 3D.
I ricercatori di Vanderbilt hanno sviluppato una tecnica per far "brillare" l'oro all'interno delle parti stampate in 3D per evidenziare eventuali problemi.
"Questa è una delle prime applicazioni che utilizza l'oro per il rilevamento dei difetti. Siamo in grado di ispezionare e rilevare difetti che non sono visibili ad occhio nudo, utilizzando le proprietà ottiche delle nanoparticelle d'oro incorporate, " ha detto Cole Brubaker, studente laureato in ingegneria civile, e autore principale dello studio. "Questo è un passaggio molto critico:essere in grado di dire 'Abbiamo un difetto. È proprio qui.'"
Il team di ricerca ha utilizzato minuscole particelle d'oro, che in realtà si presenta come un colore marrone scuro. Le nanoparticelle sono circa 100, 000 volte più sottile di un capello umano, ma potrebbero risolvere un grosso problema nella produzione.
"I materiali stampati in 3D stanno diventando sempre più comuni nella nostra vita quotidiana, dai beni di consumo e prodotti fino alle dimostrazioni di automobili e case stampate in 3D, " ha detto Kane Jennings, cattedra e professore di ingegneria chimica e biomolecolare, e coautore del documento. "Ma possono esserci problemi nella lavorazione dei materiali stampati in 3D. Possono verificarsi piccoli difetti o strati di stampa mancanti. Questi difetti possono compromettere e indebolire l'integrità strutturale dei prodotti stampati in 3D, causando il fallimento".
I ricercatori hanno deciso di provare a incorporare l'oro all'interno del materiale di stampa per vedere se poteva aiutare a segnalare quei difetti.
"È simile all'oro nel tuo anello, ma ha proprietà ottiche davvero uniche che non si degradano nel tempo, " ha detto Brubaker.
Il processo innovativo prevede la miscelazione delle nanoparticelle d'oro con un polimero plastico disciolto, disperdendolo nel mezzo. Quando si asciuga e si indurisce, la plastica viene estrusa o pressata in filamenti polimerici riempiti di nanoparticelle d'oro, o tubi sottili, che può quindi essere utilizzato nelle stampanti 3D standard.
Dopo che una parte è stata stampata, entra in uno speciale spettrofotometro UV-Vis per ispezionare i difetti.
"Stiamo usando le proprietà di assorbanza delle nanoparticelle d'oro incorporate, " ha detto Brubaker. "Basta scansionare la luce attraverso la superficie del campione e vedere dove l'assorbanza diminuisce all'interno, segnalare un difetto di quel materiale. Un difetto può essere trovato con una singola misurazione non distruttiva. È molto veloce. Ci vogliono solo pochi secondi. Non dobbiamo fare affidamento su grandi sistemi di rilevamento che dispongono di sensori posizionati su tutto il pezzo".
Il team interdisciplinare comprendeva ricercatori dei dipartimenti di ingegneria civile e ambientale, ingegneria chimica e biomolecolare e chimica, insieme all'aiuto di uno studente universitario che studia alla Fisk University di Nashville. La ricerca è stata finanziata dall'Office of Naval Research degli Stati Uniti. I brevetti sono in attesa sulla tecnologia e i risultati della ricerca sono stati pubblicati in Nanomateriali applicati ACS .
"Ci sono enormi possibilità per ciò che possiamo fare con questa tecnologia, " ha detto Jennings. "Abbiamo dimostrato che le parti stampate in 3D possono essere auto-segnalanti. Si autodenunciano i difetti. Ora stiamo esaminando la possibilità di fare ancora di più con questi materiali intelligenti".
"Ciò che mi entusiasma davvero è l'ampia gamma di applicazioni per le quali possiamo utilizzare questa tecnologia, " ha detto Brubaker. "Abbiamo appena scalfito la superficie."
