Stampante 3D e stampa 3D. La progettazione diventa rapida e fluida

La stampante 3D e le sue immense possibilità si sono convertite in poco tempo da un giocattolo a livello hobbistico in uno strumento industriale.

Quali sono le caratteristiche che hanno portato a questa evoluzione? Come l’industria sta sfruttando la stampante 3D?

Scopriamolo insieme.

Stampante 3D, storia stampa 3D

Inventata nel 1986 da Chuck Hull con il nome di “stereolitografia”, viene da subito vista come una tecnologia che andrà a cambiare il futuro, impattando sia sulla fase di prototipazione, sia su quella produttiva, permettendo di realizzare pezzi “on demand”, anche in quantità minime.

La miglior definizione delle potenzialità di questa tecnologia arriva dal suo inventore, che la definirà in questo modo:

“Un sistema per generare oggetti tridimensionali basato sulla creazione di un modello trasversale dell’oggetto da costituire, sulla superficie di un medium fluido capace di alterare il suo stato fisico in risposta a stimoli sinergici quali radiazione incidente, bombardamento di particelle o reazioni chimiche, in lamine adiacenti che rappresentano le sezioni trasversali adiacenti successive dell’oggetto che si integrano tra loro, provvedendo ad una progressiva crescita per apposizione dell’oggetto desiderato, per cui un oggetto è creato da una superficie sostanzialmente planare del medium fluido durante il processo di formazione.”

Nei trent’anni successivi la stampa 3D subirà una rapida evoluzione, frenata solo da un ostacolo di tipo economico, la presenza di un brevetto. La scadenza dello stesso nel 2009 porterà poi ad un esplosione tecnologica e produttiva che porterà questa tecnologia a diventare ciò che è ora.

Cos’è la stampa 3D?

La stampa 3D nota anche come fabbricazione additiva è un nuovo tipo e tecnologia di produzione degli oggetti. La stampa 3D si può considerare come l’opposto delle tecniche tradizionali di costruzione e fabbricazione.

Nella realizzazione di un oggetto in modo “tradizionale” si parte infatti solitamente da un pezzo “grezzo” esistente. Lo stesso viene poi scavato e lavorato a mano o con macchinari fino ad ottenere la forma richiesta. Nella stampa additiva invece si va a creare, aggiungendo strato dopo strato, l’oggetto richiesto.

Per questo motivo questa tecnologia viene chiamata “additiva”, perché partendo da zero aggiunge materia fino a raggiungere l’aspetto e la forma tradizionale.

Questa tecnologia è conosciuta anche come Stampa 3D in quanto va a trasformare qualcosa di stampato su carta o presente su un file (quindi in 2D) aggiungendo una terza dimensione, quella della profondità.

Come funziona la stampante 3D?

Alla base di tutto c’è un disegno tecnico, solitamente realizzato in CAD. Lo stesso viene elaborato tramite un software dedicato che si occupa di creare un “rendering 3D” e di “tagliarlo a strati”.

Dopo questa stratificazione virtuale la fase di stampa ha inizio.

Materiali stampa 3D

I materiali stampa 3D sono moltissimi; si può infatti lavorare con qualsiasi prodotto che possa essere sciolto o ammorbidito in maniera tale da passare tramite l’ugello di stampa. Effettuata la stampa, il prodotto inizia poi il suo processo di asciugamento che può essere di tipo naturale (essiccazione) o totalmente o in parte artificiale (tramite prodotti chimici o UV).

I materiali sono in continua evoluzione e vanno dalle classiche termoplastiche a materiali più insoliti, come ad esempio le resine epossidiche, alcuni metalli, malte cementizie speciali, fotopolimeri ma anche inchiostri vegetali, cioccolata e creme spalmabili in generale.

La stessa tecnologia si sta iniziando ad utilizzare anche in campo medico, dove “inchiostri” biocompatibili vengono usati per creare le prime cellule che saranno la base di organi e parte di tessuto umano, in un futuro non troppo lontano.

Caratteristiche della stampa 3D

Le caratteristiche della stampante 3D sono molte, ed in particolare:

La stampante 3D ed i metodi di stampa utilizzati

Per ogni materiale esistono diverse tecnologie e metodologie di stampa. Eccole:

E tante altre tecnologie, continuamente in evoluzione.

Risoluzione ed Infill

Due parametri importanti per l’oggetto finito sono la risoluzione dello stesso e l’Infill.

Risoluzione

Visto che si tratta di un modello 3D la risoluzione viene misurata tramite due diversi fattori. Linearmente (X e Y) la risoluzione si indica in DPI come per una stampante tradizionale. Dal punto di vista invece dello spessore si considera quello del singolo strato, definito normalmente in micrometri.

Il fattore spessore è quello più cruciale. Si indica una bassa risoluzione quando il valore rilevato è 0,3-0,4mm ed un alta o altissima risoluzione quando lo stesso è inferiore a 0,1mm.

Infill

Indica come è effettuato il riempimento del modello. Lo stesso può infatti essere completamente vuoto, completamente pieno o con un reticolato.

Quello che varia è il costo produttivo, il tempo di realizzazione, il peso e la robustezza del pezzo. Il valore di Infill si indica solitamente tramite una percentuale.

I metodi Infill tradizionali sono il reticolato quadrato e quello a nido d’ape. Entrambi garantiscono un buon rapporto tra costo/tempo di realizzazione dello stesso e robustezza.

Usi casalinghi

La stampante 3D oltre che per usi industriali e di prototipazione è molto apprezzata per usi casalinghi o di comunità. Modelli di piccole dimensioni sono perfetti strumenti per le esigenze di molti settori. Da quello dei particolari del modellismo ai complementi d’arredo fino ai gioielli i settori di applicazione non industriale sono molteplici.

La presenza di modelli sul web e la relativa facilità di crearne di nuovi ha creato un interesse continuo sul tema, con piccole e grandi aziende che hanno iniziato ad offrire anche su Internet, la stampa on demand.

Prezzo stampante 3D

Molto interesse, la caduta dei brevetti ed il costo sempre più ridotto di materiale e progettazione hanno abbassato in maniera notevole il costo delle stampanti. Le marche sono molte, le più rinomate sono quelle che utilizzano la tecnologia FDM come quelle proposte da Kentstrapper, WASP e Sharebot. Ognuno di questi marchi propone stampanti 3D con un prezzo di partenza che va dai 700 ai 1500€.