Sensori di deformazione stampati in 3D con Filaflex Conductive: Un passo avanti nel monitoraggio marino

Sviluppato presso l’Università dell’Attica Occidentale, questo sensore intelligente è composto da un corpo monolitico stampato in un unico passaggio tramite tecnologia FDM. Combina una struttura di supporto in PLA con uno strato piezoresistivo in TPU Filaflex Conductive arricchito con nerofumo (~10% p/p).

L’elemento conduttivo varia la sua resistenza elettrica sotto deformazione meccanica, rendendolo ideale per rilevare sollecitazioni strutturali in tempo reale. Il sensore è interamente stampato con pad di saldatura integrati, senza necessità di post-produzione o assemblaggi manuali.

Rispetto ai sensori stampati con PLA arricchito di nanotubi di carbonio (CNT), questo nuovo design presenta chiari vantaggi grazie all’elasticità e resilienza del TPU:

• Maggiore intervallo di misurazione: Rileva deformazioni fino a 5 mm, 9 volte più dei sensori precedenti.
• Minore isteresi: Media del 15,9% contro il 46% dei materiali CNT, per una migliore ripetibilità.
• Alta durabilità: Resiste a cicli di deformazione ripetuti con prestazioni elettriche stabili.
• Integrazione rapida: Pad di saldatura integrati per un collegamento diretto ai sistemi elettronici.

Questi benefici derivano dalla capacità del TPU Filaflex Conductive di deformarsi senza rompere la rete conduttiva interna, garantendo coerenza nella trasmissione del segnale durante compressione e rilascio.

Il team ha validato la stabilità del sensore per 20 cicli consecutivi di deformazione (0–3 mm). Filaflex Conductive ha mostrato una deriva minima e un’eccellente ripetibilità – perfetto per il monitoraggio strutturale a lungo termine.

Il sensore è stato stampato con una stampante desktop (Ultimaker S3) e può essere realizzato direttamente a bordo o in aree isolate. Questo riduce i costi logistici, lo stoccaggio e l’impatto ambientale.

È stato inoltre applicato un trattamento termico post-stampa per trasformare il polimero da amorfo a semicristallino, migliorando la stabilità della resistenza a riposo e riducendo ulteriormente l’isteresi.

Il sensore è stato stampato con parametri ottimizzati per garantire estrusione costante, adesione interstrato efficace e stabilità elettrica. Tutto è stato stampato in un solo passaggio FDM.

Questo sensore stampato in 3D dimostra come materiali flessibili e conduttivi come il TPU Filaflex possano essere usati per creare elettronica funzionale, resistente e intelligente. Le sue prestazioni in ambito marino evidenziano il potenziale delle tecnologie a filamento conduttivo.

Che tu sia un ingegnere, ricercatore o maker, il TPU Filaflex Conductive apre nuove strade all’innovazione – dal monitoraggio strutturale ai dispositivi wearable.

Pagonis, D.N., Stavros, A., Iakovidis, I., Dimitrellou, S., Kaltsas, G. (2025). A 3D Printed Strain Sensor Employing Conductive TPU for Marine Applications. EUROSENSORS 2025. Università dell’Attica Occidentale.
Filamento utilizzato: Filaflex Conductive – Recreus Industries S.L.
Progetto finanziato dall’Università dell’Attica Occidentale (Progetto: 80713)