Un dettaglio di 3D-Paper, con la sua caratteristica texture e il colore in bilico tra quello del cartone e quello del legno.
NextMaterials è uno spin-off del Politecnico di Milano affiliato al Consorzio Interuniversitario per la Scienza e Tecnologia dei Materiali (Instm). Uno dei materiali al centro di parecchie attività di ricerca applicata dello spin-off è la carta, presente in progetti che vanno dal packaging intelligente, con proprietà di mantenimento termico dei prodotti, ai depuratori ambientali e oggetti in cartone ondulato dal design innovativo. Si tratta di ricerche consolidate, già pronte per il trasferimento in ambito produttivo, ma accanto a queste c’è un prodotto che è già in fase di commercializzazione, sviluppato da NextMaterials in collaborazione con il Politecnico di Milano: 3D-Paper, un nuovo materiale composito per stampa 3D ad alta sostenibilità ambientale basato su carta riciclata in una matrice idrosolubile (prodotta senza sottrarre terreno fertile all’agricoltura), così da poter essere riciclato con carta e cartone.
Stampare in 3D con la carta
Una delle tecnologie più gettonate per la stampa 3D è indicata dalla sigla FDM, ovvero dalla costruzione di oggetti mediante la deposizione tramite uno speciale ugello che si muove sui tre assi di un filamento di termopolimero che viene fuso a una temperatura compresa tra 180 e 250 gradi, a seconda del materiale. Si tratta di una tecnologia inventata quasi trent’anni fa da Stratasys, che si è diffusa in tutto il mondo a livello consumer e di piccole e medie imprese solo negli ultimi anni, dopo la scadenza dei brevetti originali. Esistono oggi stampanti 3D basate sulla FDM a prezzi che partono da poche centinaia di euro fino ad arrivare a sei/settemila euro per i modelli più complessi. I materiali in filamento più usati sono attualmente l’ABS (il polimero termoplastico che viene usato per i mattoncini Lego), che non è biodegradabile, e il PLA (acido polilattico, derivato da vegetali quali il mais o la barbabietola da zucchero), che è biodegradabile ma non è riciclabile.
NextMaterials ha pensato così di sviluppare un filamento ad alta sostenibilità ambientale e dai suoi laboratori di ricerca è uscito 3D-Paper, un nuovo materiale composito per stampa 3D ad alta sostenibilità ambientale basato su carta riciclata in una matrice idrosolubile e a sua volta riciclabile con carta e cartone. Il materiale è perfettamente saldabile semplicemente bagnandolo con acqua, facilmente modellabile, lucidabile per sfregamento in miscela acqua/alcool etilico. I pezzi stampati possono essere colorabili con smalti a solvente per dare stabilità nel tempo ed è impermeabilizzabile. Le condizioni di stampa sono particolarmente semplici: temperature 180 °C, quella necessaria per stampare il PLA e alta velocità di stampa. Il che vuol dire che non è nemmeno necessario avere una stampante con piatto riscaldato, un accessorio presente solo sui modelli più costosi. Non sono nemmeno necessari supporti speciali sul piatto e la stampa può essere fatta con la ventola di raffreddamento spenta. Il materiale è stato oggetto di un brevetto depositato in contitolarità tra Politecnico di Milano e NextMaterials ed è commercializzato da Sharebot, il più grande produttore italiano di stampanti 3D con varie tecnologie di stampa, dalla FDM alla stereolitografia.
NextMaterials ha sviluppato due versioni del nuovo materiale: 3D-Paper/PLA e 3D-Paper/PVA. Il primo è caratterizzato da una matrice acido polilattico e ha un colore intermedio tra quello del cartone e quello del legno. È biodegradabile, impermeabile e colorabile, rigido e resistente. Il secondo è invece basato su una matrice di PVA (alcool polivinilico) modificato. Anch’esso ha un colore intermedio tra il cartone e il legno, ma a differenza di quello basato su PLA è caratterizzato da alta elasticità e da un buon recupero elastico. Il che vuol dire, per esempio, che è adatto per fare braccialetti che si allargano per infilarli assumendo al polso la forma iniziale. È saldabile per semplice bagnamento con acqua e levigabile per immersione in una miscela di acqua e alcool. Solubile in acqua e riciclabile con carta o cartone, può essere impermeabilizzato una volta stampato e colorato.
Ricerca applicata
Grazie anche ai suoi stretti legami con il mondo della ricerca universitaria nel campo dei materiali, delle finiture e delle tecnologie connesse, NextMaterials mette a disposizione del mondo produttivo una serie di servizi estremamente interessanti. E utili, perché uno dei pochi strumenti per raccogliere denaro pubblico, indispensabile per trasformare un’idea in un prodotto quando non si hanno sufficienti fondi per ricerca&sviluppo, è rappresentato dai finanziamenti regionali, nazionali ed europei per la ricerca applicata finalizzati all’innovazione tecnologica. Partecipare ai bandi, anche in presenza di forti idee innovative, non è sempre semplice, in quanto per costruire un progetto di ricerca con possibilità di successo sono necessarie, una partnership industriale adeguata (spesso è richiesta la presenza di più aziende), una partnership scientifica con le necessarie competenze, non sempre presenti nel territorio, capacità di scrittura e gestione scientifica, capacità di costruzione e gestione amministrativa. Ecco quindi che NextMaterials offre al mondo produttivo, ma anche a quello della ricerca, una serie di strumenti che comprendono: ricerca, sviluppo e trasferimento tecnologico su commissione di materiali finiture e tecnologie ad alto livello di innovazione; costruzione e gestione di progetti di ricerca anche complessi in relazione a bandi regionali, nazionali ed europei; valorizzazione dei risultati più significativi della ricerca accademica, tramite brevettazione e valorizzazione preindustriale; realizzazione per conto di terzi di trattamenti di superficie in grado di fornire nuove funzionalità a prodotti di largo consumo. La attività attualmente maggiormente consolidate di dello spin-off, e pronte per il trasferimento, sono legate a varie arie di attività, tra le quali citiamo in particolare quelle legate in qualche modo al mondo della carta e del cartone: filtri in cartone ondulato in grado di abbattere batteri e particolato solido, depuratori ambientali e oggetti in cartone ondulato dal design innovativo, packaging intelligente con funzionalità di mantenimento termico.
