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Stampante 3D, cos’è e come funziona

Stampante 3D, cos’è e come funziona

Stampare degli oggetti dal pc? Con la stampante 3D si può

Creare oggetti al pc e mandarli letteralmente in stampa a tre dimensioni, in modo da avere l’oggetto pensato in mano, senza passare da laboratori o artigiani? A qualcuno può sembrare impossibile, eppure si può fare grazie alle stampanti 3D.

La tecnologia è sempre più alla portata di tutti, dal punto di vista sia tecnico, quindi di semplicità di utilizzo, sia economico, con la possibilità di averne una addirittura in casa per creare i propri oggetti e farli stampare.

Chissà se Charles Hall, fondatore di 3Dsystem, una della più importanti aziende del settore, quando inventò la prima stampante 3D (era il 1984, un’epoca che per le innovazioni tecnologiche nate dopo sembra lontanissima), aveva immaginato sviluppi simili.

Le evoluzioni più importanti sono arrivate attorno all’anno 2000 e gli utilizzi si stanno estendendo a campi di applicazione sempre maggiori, aprendo nuove possibilità in vari ambiti, dal medico a quello produttivo, per esempio la moda, o anche il cibo, forse ancora impensabili.

Come per ogni strumento, non si possono predire gli sviluppi e soprattutto se ci saranno delle conseguenze dal punto di vista sociale, e se sì di che portata. D’altro canto col Covid ci siamo abituati a veder modificato in pochissimo il mondo che conosciamo, e l’intelligenza artificiale promette già rivoluzioni.

Andando avanti con la tecnologia, sicuramente digitalizzare oggetti reali in modelli 3D diventerà un processo caratterizzato dalla stessa facilità dello scattare una foto. Ciascuno volendo potrà autoprodursi diversi oggetti.

Facile pensare che ci saranno delle ripercussioni sul mondo del commercio. Tutta la filiera vedrà abbassarsi i prezzi, e probabilmente ci sarà meno bisogno di realtà che venderanno o consegneranno il progetto finito, bensì il commercio potrebbe essere legato ai disegni.

Come funzionano le stampanti 3D?

Come funziona il processo? L’utente realizza un progetto su un software per la stampa 3D e poi lo invia alla stampante affinché lo possa realizzare.

In fondo, la stampa 3D null’altro è che un processo per creare oggetti solidi tridimensionali partendo da un da un file digitale. Consente di produrre forme complesse utilizzando meno materiale rispetto ai metodi di produzione tradizionali.

Il sistema di funzionamento non si discosta molto, nel principio, da quello di una stampante cosiddetta normale, si pensi a quelle a laser. La stampa 3D è un processo di fabbricazione in cui un materiale plastico viene estruso e strato dopo strato forma un oggetto tridimensionale.

Il progetto deve essere realizzato con un software per la progettazione 3D. L’esempio più famoso è il software di modellazione 3D CAD – Computer Aided Design ma ci sono anche risorse online. Si può anche ricavare da un oggetto 3D l’immagine virtuale, per replicarlo.

La tecnologia viene definita un processo additivo, perché l’oggetto è costruito da zero, al contrario dei processi sottrattivi in ​​cui il materiale viene tagliato, forato, fresato o lavorato. Ci sono varie tipologie di stampanti 3D.

Le tipologie di stampanti 3D

Le più utilizzati e versatili, quindi più diffuse anche per piccoli produttori che vogliono avere in casa una stampante 3D, sono le FDM o FF. Si tratta di stampanti a filo che usano la tecnologia FDM (FusedDeposition Model) o FFF (FusamentFilamentFabrication).

La differenza tra le due sigle è sostanzialmente di nomenclatura, il primo metodo è di proprietà della Stratasys e l’altro è una sua riproduzione open source.

Utilizza filamenti di plastica polimerici sottoposti a un processo di fusione ed estrusione. I filamenti vanno a finire sul piatto di lavoro tramite lo schema di progettazione preimpostato, un modello 3D dell’oggetto da riprodurre diviso in sezioni per facilitarne la composizione stratificata.

È una delle più semplici da usare, i filamenti di base hanno costi relativamente contenuti, la qualità di stampa è buona, anche se i filamenti andrebbero conservati in un ambiente controllato, il che non è per nulla evidente.

La stampa è veloce e può utilizzare diversi materiali. Fra di essi, si distinguono l’ABS, il PLA, l’Ultem e i filamenti esotici. L’ABS è un termopolimero, il PLA è l’acido polilattico ed è biodegradabile e economico, l’Ultem è un materiale innovativo.

Per filamenti esotici invece si intendono dei filamenti modificati e intrecciati con materiali in grado di garantire nuove caratteristiche e proprietà alle termoplastiche già presenti sul mercato. Potenzialmente, chiunque potrebbe avere in casa una stampante 3D FDM o FFF.

Ci sono poi le stampanti 3D SLA – Stereolitography, che utilizzano un processo chiamato stereolitografia SLA, il quale parte da una resina, immersa nel serbatoio e indurito e modellato poi da un laser UV.

Un po’ diverso ma non moltissimo è il processo delle Stampanti DLP – Digital Light Processing, chiamato digital light processing DLP. Esso usa una luce più convenzionale che agisce sull’intera superficie della vasca di resina. È più rapido della SLA ma adatto a prodotti più piccoli.

Ci sono poi le stampanti Stampanti SLS – Selective Laser Sintering, che sintetizzano (invece di polimerizzarle) le particelle del materiale di stampa, che si presenta sotto forma di polvere. Produce oggetti meccanicamente molto resistenti evitando l’utilizzo dei supporti di stampa: è adatta a forme particolarmente complicate.

Simile è il funzionamento delle stampanti Direct Metal Laser Sintering, le quali partono da una base metallica come alluminio, acciaio, oro, bronzo, platino. LesStampanti SLM – Selective Laser Melting invece fondono il materiale di stampa metallico (qualcosa di abbastanza analogo fanno le EBM – Electron Beam Melting).

Di nicchia è invece la tecnologia LOM, che si basa su strati di plastica o carta che vengono fusi o laminati insieme usando calore e pressione e quindi tagliati nella forma desiderata con una lama o un laser controllati da computer.

La stampante 3D potenzialmente può essere usata in ogni campo!

Come visto, le tecnologie usate dalle stampanti laser sono diverse: si va dalla modellizzazione a deposizione fusa alla sinterizzazione laser, dal color jet printing al ditigital light processing, usando materiali plastici o metallici. Si sta cercando di svilupparne di nuovi biodegradabili.

In quali campi si possono usare le stampanti 3D? Potenzialmente in moltissimi, a partire da quelli commerciali sino ad arrivare al settore medico, che grazie a un ospedale di Brescia ha creato anche delle valvole salvavita contro il Covid (ma sono state realizzate anche face shield, parafiato e visiere protettive).

Dal settore medico alla moda, ecco gli impieghi attuali di una stampante 3D

Restando nell’ambito medico, permette già di creare di copie esatte degli organi dei pazienti da operare, così che i medici possano esercitarsi, ed anche strumenti sterili, nonché progetti come vertebre che salvano da un tumore, protesi e creazione di tessuti umani a partire da strati di cellule.

Persino in campo alimentare si “stampa”: dal cioccolato che dà vita a forme personalizzate sino alla pasta. Un settore che usa molto la stampante 3D è quello della moda, per esempio creazione di capi d’abbigliamento completamente personalizzati. Un avatar scansiona le parti del corpo per adattare gli abiti! E il metodo della stampa 3D è usato anche nel mondo delle calzature.

Ne fanno uso anche l’aviazione e la produzione di automobili, e sono già stati coinvolti i robot, i quali mandando in stampa 3D dei modelli a ciclo continuo, trovando gli errori e combinando la loro versatilità, l’automazione e le potenzialità delle stampanti 3D.

E questi sono solo alcuni campi che si stanno appropriando della nuova tecnologia: non si sa fino a che punto potrà arrivare. Noi di Osatech siamo a vostra disposizione per rispondere alle vostre domande, anche da remoto.

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