Analysis of the creep behavior of industrial equipment fabricated through polymeric additive manufacturing

The potential of additive manufacturing makes it possible to redesign components, currently composed of a large number of parts, with a view to simplification and weight reduction, often replacing metallic materials with polymers. However, replacing metallic materials with polymers can generate issues that were not previously considered. Therefore, the selection of the polymer material must be made carefully, taking into account the material’s limitations in relation to both the chemical characteristics of the installation environment and the mechanical performance requirements. Moreover, the mechanical properties of polymers are time-dependent (viscoelastic behavior), meaning they can change even over relatively short periods. These aspects become particularly critical when the polymer component is part of a control and measurement system, where dimensional variation may compromise the accurate reading of the measurement chain. Nowadays, high-performance polymers are increasingly being used in additive manufacturing, such as PEI, which provides excellent resistance to chemical attack and maintains good mechanical properties over time, thus enabling the replacement of lightweight alloys such as aluminum with lighter polymers.

Le potenzialità dell’additive manufacturing consentono di riprogettare, in un’ottica di semplificazione e alleggerimento, componenti che oggi sono costituiti da un numero elevato di parti, sostituendo spesso materiali metallici con polimeri. Tuttavia, la sostituzione dei materiali metallici con i polimeri può generare problematiche che in precedenza non venivano considerate. La scelta del materiale polimerico deve quindi essere effettuata con attenzione, tenendo conto dei limiti del materiale in relazione sia alle caratteristiche chimiche dell’ambiente di installazione, sia alle prestazioni meccaniche richieste. Inoltre, le proprietà meccaniche dei polimeri sono tempo-dipendenti, il che significa che possono cambiare anche in tempi relativamente brevi. Questi aspetti diventano particolarmente rilevanti quando il componente in polimero è parte di un sistema di controllo e misura, in cui una variazione dimensionale può compromettere la corretta lettura della catena di misura. Attualmente, si ricorre sempre più spesso a polimeri ad alte prestazioni per l’additive manufacturing, come il PEI, che offre un’eccellente resistenza agli agenti chimici e buone proprietà meccaniche mantenute nel tempo, permettendo così il rimpiazzo delle leghe leggere come l’alluminio.