Caratterizzazione di filamenti polimerici per stampa 3D da impiegare nel settore del restauro

3D modelling and printing techniques are spreading in daily life as solutions or implementations of objects production, but are being introduced in the conservation field as well. Beside from merchandising, copies could be used as documentation (e.g. before and after a conservation treatment or a for an exhibition) or printed pieces could be applied as integrations. Focusing on the last application, it must be considered that the printed object is a new material applied on the work of art and therefore it should respect conservation criteria. In particular, the treatment should be reversible and should not create further damage, aspects related with the joint between the body and the integration, the behaviour of all materials involved and their ageing. First cases of application reported the employment of printers working with filaments because fast, easy and cheap. Filaments are based on thermoplastic materials of different chemical nature, sometimes enhanced with fillers in order to obtain particular colours or materials effects (e.g. being similar to wood or metal). Nowadays there is not a production of filaments specifically tuned for restoration purposes, therefore data available on datasheets are scarce and do not provide information about indoor or outdoor applications or the behaviour with the ageing. This work introduced the chemical characterization of several filaments that have been or are going to be used on artworks. In particular, analyses have been carried out on the commercial product as sold, on printed and aged mock-ups in order to verify changes due to printing process and ageing.

Laser scanning e stampa 3D sono definitivamente entrati nel settore dei beni culturali oltre che nella vita di tutti i giorni. Aldilà della riproduzione di opere d'arte per motivi di merchandising, tali tecniche sono impiegate con fine documentale (come monitoraggio di un restauro o come valutazione dello stato conservativo di un'opera soggetta a prestito) oppure nell'integrazione di parti mancanti o danneggiate. In quest'ultimo caso, il pezzo stampato costituisce un nuovo materiale a contatto con l'opera e pertanto deve rispettare anch'esso i criteri del restauro. In particolare l'intervento deve risultare reversibile nel tempo e non deve creare ulteriore danno sull'oggetto artistico, entrambi aspetti legati alla messa in opera dell'integrazione e al comportamento dei materiali coinvolti nell'ambiente di conservazione e con l'invecchiamento. I primi casi documentati di applicazione di stampa 3D per integrazioni riportano l'impiego di stampanti a filamento, soprattutto per la facilità di impiego, la velocità di realizzazione del prodotto e l'economicità del processo. I filamenti sono comunemente polimeri termoplastici spesso additivati con cariche e coloranti per ottenere particolari effetti estetici quali quelli ligneo e metallico. Tali filamenti non sono però prodotti per fine conservativo e le informazioni fornite dal produttore sono di solito limitate a consigli di stampa, senza menzionare composizione, miglior ambiente di utilizzo (interno o esterno) e/o possibili processi di degrado. Questo lavoro di tesi introduce la caratterizzazione chimica di alcuni filamenti che sono stati impiegati o che potrebbero essere impiegati in interventi di integrazione artistica. Nella fattispecie, si sono effettuate analisi sia sui filamenti stessi che su provini con essi stampati, prima e dopo invecchiamento artificiale, per verificare possibili danni indotti dal processo di stampa oltre che dall'invecchiamento del materiale.