Le caratteristiche del PESU nella produzione additiva

Appartenente alla famiglia dei solfoni, il polisolfone, polietersolfone o PESU, è un materiale ad alte prestazioni che presenta un profilo termico unico nel mondo dei termoplastici. Molto resistente al calore, è un polimero amorfo che, pur presentando proprietà interessanti per molti settori, è ancora poco conosciuto nel mondo della produzione additiva. Il PESU può essere acquistato sotto forma di filamenti, polveri e granuli per iniezione. I granuli per iniezione tendono a possedere livelli più elevati di purezza del materiale e rendono quindi possibile la stampa di parti funzionali nella forma grezza del PESU. In particolare, ciò consente di ottenere gli stessi standard e certificazioni del materiale utilizzato per l’iniezione e quindi di offrire un materiale ad alte prestazioni ideale per i produttori. L’azienda francese Pollen AM è uno dei pionieri nell’utilizzo dei pellet PESU nell’AM. Di conseguenza, molte delle intuizioni sulle caratteristiche del materiale provengono dalla loro vasta ricerca. Ma quali sono esattamente queste caratteristiche e cosa rende il PESU un materiale così interessante per l’industria AM?

Il polisolfone è particolarmente noto per le sue proprietà termiche: Può infatti resistere a temperature molto elevate (fino a 220°C o 429°F), anche in ambiente liquido e di vapore fino a 170°C (338°F). Presenta caratteristiche di resistenza al fuoco e al fumo che lo rendono un materiale scelto dall’industria aerospaziale, ferroviaria e automobilistica. Per darvi un’idea, il materiale inizia a degradarsi sopra i 400°C (752°F) con una combustione che inizia tra i 475 e i 575°C (887°F e 1067°F). Oltre a questo profilo termico unico, il PESU è sicuro per gli alimenti, può sopportare carichi molto elevati e presenta buone proprietà di isolamento elettrico e dielettrico.

Struttura chimica del polietersolfone (PESU).

PESU nella stampa 3D

Il PESU è un materiale amorfo e presenta quindi una struttura molecolare disordinata. A differenza di un materiale semicristallino, è relativamente facile da modellare perché subisce meno effetti di contrazione ed espansione alla temperatura. Il suo punto di fusione è compreso tra 340 e 390°C (644 e 734°F). Queste due caratteristiche lo rendono, a priori, un materiale ideale per la produzione additiva.

Il PESU consente ai produttori di stampare in 3D parti complesse e il fatto che sia resistente al calore, al fuoco e al fumo è un vantaggio soprattutto in alcuni settori. Se lo confrontiamo con il PEI (il cui marchio più noto è ULTEM), ad esempio, ora disponibile sotto forma di filamenti, il PESU non solo ha caratteristiche migliori ma è anche meno costoso. Inoltre, il polietersolfone ha un assorbimento di umidità significativamente inferiore e rappresenta quindi un’alternativa da prendere in seria considerazione. Detto questo, può essere difficile adattare il materiale alla stampa FDM in modo specifico e, sebbene sia attualmente disponibile presso alcuni produttori di materiali, va notato che per trasformarlo in un filamento spesso perde le caratteristiche che lo rendono interessante in primo luogo, anche se ci sono aziende che stanno lavorando per superare questo ostacolo.

Il produttore di elettrodomestici De’Longhi utilizza il polietersulfone (PESU) di BASF per il pistone superiore dell’unità di erogazione della macchina da caffè (Foto: BASF 2020)

Applicazioni del polisolfone

Come si può intuire, grazie alle sue caratteristiche termiche, il PESU stampato in 3D è molto apprezzato dal settore dei trasporti, non solo per applicazioni ferroviarie, aerospaziali ma anche automobilistiche. Essendo resistente ai fluidi, ai grassi e alla benzina, è adatto alla produzione di oggetti come le sonde per il controllo del livello dell’olio. Il PESU viene utilizzato anche per la progettazione di dispositivi di protezione individuale. Infine, il PESU è spesso utilizzato per sostituire la famiglia delle poliammidi e in particolare il policarbonato. Offre una buona trasparenza, è sicuro per gli alimenti e sterilizzabile. Si noti, tuttavia, che il PESU non è flessibile. Anche se attualmente non è un materiale ampiamente prodotto per la stampa 3D, ci sono diverse aziende che lo offrono. Grazie alle sue qualità impressionanti, sembra probabile che nel prossimo futuro sarà più utilizzato, dato che soprattutto l’industria aerospaziale e automobilistica inizieranno a utilizzare maggiormente la stampa 3D nella produzione di parti finali.

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* Crediti della foto di copertina: Notizie sulle materie plastiche mediche