Antichi saperi e nuove tecnologie. Materiali e processi per l'additive manufacturing di copie di strumenti musicali storici

This thesis illustrates different materials and methods suitable for the reproduction of ancient wind instruments, which were historically made of wood, using additive manufacturing (AM) techniques. The main purpose of the research was to generate a polymeric material that had the same mechanical properties of wood in order to obtain a copy of the instrument suitable for use for research purposes, but also for artistic purposes. The first part illustrates composite materials, mixtures of a polymer matrix with different reinforcements that are added to obtain a harder and denser material than the single plastic. The results of the addition of natural fibers, carbon fibers and glass fibers are analyzed, as well as the effect of printing multiple combined polymers. Subsequently, it is demonstrated how the recycling of polyamide-12 powder, one of the main materials used in additive manufacturing, improves its mechanical properties. It is observed that the latter increase for the first four recycling cycles of the powder or melt but decrease in the following ones. Finally, different techniques are explained that can be applied to the polymeric material, after printing, to increase the crosslinking of its structure in order to achieve greater hardness and density. These techniques include irradiation with ionized rays, heat treatments and mechanical treatments.

Questa tesi illustra diversi materiali e metodi adatti alla riproduzione di antichi strumenti a fiato, che storicamente venivano realizzati in legno, tramite tecniche di additive manufacturing (AM). Lo scopo principale della ricerca è stato quello di generare un materiale polimerico che avesse le stesse proprietà meccaniche dei legni per poter ottenere una copia dello strumento adeguata ad essere utilizzata a fini di ricerca, ma anche a fini artistici. Nella prima parte vengono illustrati materiali composti, miscele di una matrice polimerica con diversi rinforzi che vengono aggiunti per ottenere un materiale più duro e denso rispetto alla singola plastica. Sono analizzati i risultati dell’aggiunta di fibre naturali, fibre di carbonio e fibre di vetro, ma anche l’effetto della stampa di più polimeri combinati. Successivamente si dimostra come il riciclo della polvere di poliammide-12, uno dei principali materiali utilizzati nell’additive manufacturing, ne migliora le proprietà meccaniche. Si osserva come quest’ultime aumentano per i primi quattro cicli di riciclaggio della polvere o del fuso, ma calino nelle successive. Infine, vengono spiegate diverse tecniche che possono essere applicate al materiale polimerico, dopo la stampa, per aumentare la reticolazione della sua struttura allo scopo di raggiungere durezza e densità maggiori. Tra queste tecniche vengono citate l’irradiamento con raggi ionizzati, trattamenti termici e trattamenti meccanici.