Studio sperimentale della resistenza a fatica di campioni in polietere etere chetone prodotti tramite tecnologia fused filament fabrication.

Il presente lavoro di tesi si focalizza sullo studio della resistenza a fatica di campioni in polietere etere chetone (PEEK), un polimero ad alte prestazioni, realizzati mediante tecnologia di stampa 3D Fused Filament Fabrication (FFF). Grazie alle sue proprietà fisiche, chimiche e alla biocompatibilità, il PEEK è ampiamente impiegato nel settore biomedicale per la produzione di protesi e dispositivi impiantabili. Il fenomeno della fatica rappresenta una delle principali cause di cedimento nei componenti strutturali e dipende non solo dall'intensità del carico applicato, ma anche dal numero e dalla frequenza dei cicli di sollecitazione. Un materiale sottoposto a carichi di fatica può cedere infatti anche sotto carichi significativamente inferiori al suo limite di resistenza statica, se sottoposto a un elevato numero di cicli. Di conseguenza, la caratterizzazione della resistenza a fatica risulta di fondamentale importanza, poiché molti dispositivi medici e impianti protesici sono soggetti a carichi ripetuti nel tempo, dunque la capacità del materiale di resistere a cicli prolungati di sollecitazione meccanica è essenziale per garantire la sicurezza di tali dispositivi. Un cedimento per fatica potrebbe infatti comprometterne la funzionalità e rappresentare un rischio per la salute del paziente. In questo contesto, il presente lavoro di tesi mira a valutare sperimentalmente il comportamento a fatica dei campioni stampati con tecnologia FFF in PEEK, confrontando i risultati con quelli ottenuti da tecniche di produzione convenzionali come lo stampaggio a iniezione o lavorazioni dal pieno. Inizialmente, è stata realizzata una revisione della letteratura scientifica esistente, con un focus specifico su standard e metodologie consolidate per l’analisi a fatica di materiali polimerici realizzati con tecnologia FFF. Sulla base di questa analisi, sono state condotte prove sperimentali sottoponendo i campioni a prove di resistenza ciclica in stato di sforzo mono-assiale alternato, su due insiemi di campioni con differenti gradi di cristallinità. I dati raccolti sono stati analizzati e interpretati sulla base di modelli analitici già presenti in letteratura, allo scopo di prevedere la risposta del materiale. In conclusione, l'analisi dei risultati delle varie prove condotte ha permesso di evidenziare le differenze tra le due tipologie di campioni, approfondendo la comprensione dell'influenza della cristallinità sulle proprietà meccaniche del PEEK stampato in 3D. I risultati ottenuti forniscono indicazioni sulle potenzialità del PEEK stampato in 3D per applicazioni che richiedono elevata durabilità, evidenziando al contempo le sfide legate all'ottimizzazione del processo produttivo.