Additive Manufacturing and Cultural Heritage: chemical-mechanical characterisation and environmental sustainability assessment of 3D printed Polylactic Acid treated with cold plasma source at atmospheric pressure.

Abstract

Fino a pochi anni fa le tecniche di fabbricazione additiva erano molto costose e richiedevano l'uso di materiali spesso non sostenibili. Ora, grazie al costante avanzamento delle tecnologie e della ricerca sui materiali, queste tecniche si sono diffuse anche nel campo dei Beni Culturali per la produzione di copie, utili come supporto ad interventi di restauro e per la creazione di percorsi museali inclusivi. Questa tesi, quindi, si propone di studiare le proprietà chimiche e meccaniche del PLA sottoposto, durante il processo di stampa, ad un trattamento al plasma freddo a pressione atmosferica, volto a funzionalizzare la superficie, ovvero a migliorarne le caratteristiche di bagnabilità, resistenza meccanica e resistenza al processo di invecchiamento. Per una valutazione approfondita dell'efficacia del plasma sul PLA, sono state effettuate analisi chimiche e fisiche (spettroscopia Raman e ATR-FT-IR, misure colorimetriche, test di resistenza agli acidi, test di trazione dinamometrica e analisi calorimetrica) sui campioni dopo e prima dell'invecchiamento accelerato. Le indagini di cui sopra sono state effettuate sia sul filamento prelevato direttamente dalla bobina, sia sui campioni trattati e non trattati al plasma, prima e dopo i test di invecchiamento accelerato. Infine, viene proposta anche una valutazione del ciclo di vita, effettuata tramite un software professionale, SimaPro, per determinare l'impatto ambientale dato da un ipotetico restauro integrativo eseguito con tecniche di stampa 3D e PLA trattato al plasma, per confrontarne la sostenibilità con lo stesso caso di integrazione eseguito, però, con metodi e materiali tradizionali.