Scienza e Tecnologie

Cosa sono le stampanti 3D

Con questi strumenti è possibile creare qualunque oggetto, dal più semplice al più complesso. Ecco come funzionano e perché già molte aziende le usano.

Le stampanti 3D sono strumenti che usano la progettazione assistita da computer (CAD) per creare oggetti in tre dimensioni a partire da diversi tipi di materiali, per esempio plastica fusa o polveri. Nulla a che vedere con certe "scatole magiche" che vedi nei film di fantascienza, tuttavia.

Per creare gli oggetti desiderati, le stampanti 3D si avvalgono di un metodo di stratificazione: in pratica, strato dopo strato dànno vita a una rappresentazione in tre dimensioni della forma disegnata al computer.

Cosa puoi creare con le stampanti 3D

Questo tipo di stampanti possono creare qualunque oggetto. Per esempio, possono utilizzare la plastica per stampare materiali rigidi, come un paio di occhiali da sole. Ma possono realizzare anche oggetti "flessibili", come custodie per telefoni o manubri per le biciclette - basta usare una polvere mista fatta di gomma e plastica.

Alcune stampanti 3D possono stampare anche con la fibra di carbonio e con polveri metalliche: è il caso delle stampanti adibite a usi industriali, per cui è necessario creare manufatti molto resistenti.

Le stampanti 3D professionali hanno tutte le potenzialità per essere uno strumento importante per il futuro della manifattura. Si tratta di macchine flessibili, veloci e precise. Già oggi, le stampanti 3D sono usate dalle imprese per l'attività di prototipazione rapida. In cosa consiste? Null'altro che la creazione di prototipi di macchine, o altri strumenti, in tempi ridotti - solitamente, entro poche ore. La prototipazione rapida consente alle aziende di evitare di sprecare mesi tempo, e molto denaro, nei consueti processi di ricerca e sviluppo.

Tuttavia, sarebbe riduttivo pensare alle stampanti 3D solo per la prototipazione. Il loro impiego potrebbe interessare un'ampia varietà di settori produttivi. Per esempio, già oggi, alcune stampanti 3D realizzano prodotti finiti. È il caso della sanità, che fa uso di protesi stampate con questa tecnologia. Anche il settore delle costruzioni si sta avvicinando con interesse alla stampa 3D: in alcuni casi, è stato possibile stampare le parti per realizzare intere case.

La stampa 3D è uno strumento utile anche per la didattica, per esempio per portare in classe una nuova forma di apprendimento.

Non esiste un solo tipo di stampante 3D, ci sono molte macchine esistenti e molte tecniche di stampa differenti.

Questo è il processo di stampa 3D di base: in primo luogo, è necessario ottenere un file 3D. Il design 3D è necessario durante l'avvio di un progetto di stampa 3D; in pratica, non è altro che la versione digitale dell'oggetto che stamperai in tre dimensioni.

Una volta ottenuto il modello digitale, dovrai scegliere la tecnologia di stampa 3D necessaria per il tuo progetto. Ogni materiale ha le sue proprietà, per cui la scelta deve ricadere sul tipo di materiale più congeniale per l'oggetto che vuoi realizzare. Hai bisogno di un prototipo rapido o di un prodotto finale? Il tuo oggetto deve essere resistente al calore, flessibile o deve sopportare ripetute sollecitazioni esterne?

In ogni caso, devi sapere che esistono tanti tipi di stampanti 3D. Se vuoi produrre oggetti in plastica, per esempio, puoi scegliere fra tre diverse tecnologie:

- stereolitografia (SLA);
- sinterizzazione laser selettiva (SLS);
- modellazione a deposizione fusa (FDM).

Stereolitografia (SLA)

Le stampanti con tecnologia stereolitografica (SLA) trasformano la resina liquida in plastica indurita, con un processo chiamato fotopolimerizzazione.

La stampa 3D in resina è un'ottima soluzione per realizzare prototipi molto dettagliati, che richiedono superfici lisce, come stampi, modelli e parti funzionali. Per esempio, la stereolitografia è ideale per:

- prototipazione rapida;
- prototipazione funzionale;
- modellazione concettuale;
- produzione a breve termine;
- applicazioni dentali;
- prototipazione e fusione di gioielli.

Sinterizzazione laser selettiva (SLS)

Le stampanti 3D a sinterizzazione laser selettiva (SLS) utilizzano un laser ad alta potenza per sinterizzare piccole particelle di polvere polimerica in una struttura solida.

SLS ideale per geometrie complesse, comprese caratteristiche interne, sottosquadri, pareti sottili e caratteristiche negative.

In questo caso, il materiale più usato è il nylon, un termoplastico tecnico con eccellenti proprietà meccaniche. Non a caso, il nylon è leggero, resistente e flessibile, nonché stabile contro urti, sostanze chimiche, calore, luce UV, acqua e sporco.

La sinterizzazione laser selettiva è ideale per:

- prototipazione funzionale;
- parti di uso finale;
- produzione a breve termine o personalizzata.

Modellazione a deposizione fusa (FDM)

Le stampanti 3D con tecnologia FDM funzionano estrudendo filamenti termoplastici, attraverso un ugello riscaldato, fondendo il materiale e applicando la plastica strato per strato su una piattaforma di costruzione. Ogni strato viene posato uno alla volta fino a completare l'oggetto.

Questo metodo di stampa 3D ha risoluzione e precisione più basse rispetto alle tecniche SLA e SLS e non è la scelta migliore per la stampa di progetti complessi. Al contrario, è ottima per la prototipazione rapida a basso costo di parti semplici.

La modellazione a deposizione fusa è ideale per:

- modelli proof-of-concept di base;
- prototipazione semplice.

Come vedi, con la stampa 3D è possibile realizzare qualunque oggetto, da quelli più piccoli e semplici a quelli più grandi e complessi. Insomma, il progresso tecnologico promette interessanti sviluppi per la stampa 3D.


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