DIRECT INK E FOTORETICOLAZIONE PER LA REALIZZAZIONE DI COMPONENTI IN NITRURO DI SILICIO

Il nitruro di silicio è un materiale ceramico avanzato largamente utilizzato in campo meccanico, grazie alla sua eccellente durezza, resistenza alla frattura e resistenza alle alte temperature; di recente, la sua biocompatibilità ha aperto anche ad utilizzi in campo medico. La necessità di realizzare forme sempre più complesse ha promosso un notevole sviluppo di nuove tecniche di fabbricazione per il nitruro di silicio, inclusa la fabbricazione additiva (additive manufacturing, AM). Tra le tecniche più diffuse per i materiali ceramici ci sono Direct Ink Writing (DIW), tecnica che sfrutta l’estrusione di un filamento continuo depositato strato su strato fino a costruire la struttura finale, e la fotopolimerizzazione (Stereolithography, SLA, e Digital Light Processing, DLP), che sfrutta la reticolazione selettiva di resine fotosensibili illuminate da luce ultravioletta. Al fine di sfruttare i vantaggi e superare i limiti di entrambe le tecnologie, in questa tesi si è utilizzata una tecnologia ibrida, derivante dalla combinazione di DIW e SLA. Per quanto invece riguarda il materiale, sono state sviluppate due diverse miscele foto-curabili a base di nitruro di silicio, una per applicazioni biomediche e una per applicazioni meccaniche. Per la prima, si sono utilizzate microsfere di Si3N4-CaSiO3, derivanti da un processo di granulazione, liofilizzazione e successiva pre-sinterizzazione. Per la seconda, una polvere di Si3N4 ottenuta da macinazione. In entrambi i casi il lavoro è stato suddiviso in: (i) caratterizzazione dimensionale delle microsfere o polvere; (ii) preparazione di una miscela foto-curabile ed analisi reologica; (iii) fabbricazione di componenti e sinterizzazione. Si sono inoltre analizzate le proprietà fisico-chimiche e si è valutata la possibilità di realizzare componenti porosi e densi.