Cos'è una stampante 3D

Una delle tendenze più promettenti nel mondo moderno è la creazione di oggetti tridimensionali utilizzando la stampa 3D. La tecnologia di stampa consente di creare prodotti piuttosto complessi e dettagliati. Oggi l'utilizzo della stampa 3D è possibile non solo nei siti di produzione, ma anche a casa, per fare ciò è sufficiente acquistare una stampante 3D.

Cos'è una stampante 3D?

Una stampante tridimensionale è un dispositivo in grado di creare oggetti sulla base di modelli 3D digitali creati. I prodotti sono ottenuti mediante l'applicazione strato per strato del materiale. Come base vengono utilizzate resine termoplastiche e fotopolimeriche, ma con lo sviluppo della tecnologia aumenta il numero di materiali utilizzati come materie prime.

La procedura di produzione è simile alla seguente:

1. Il processo di creazione di un modello 3D avviene, ad es. viene sviluppata un'immagine visiva del prodotto futuro mantenendo tutte le proporzioni. Il modello viene creato utilizzando un software specializzato.
2. Dopo aver creato il modello, è necessario elaborare il file. L'elaborazione consiste nel convertire il file in un codice digitale che suddivide l'intero modello in tanti strati paralleli. In questo modo vengono generati dei comandi per il dispositivo 3D, che distribuisce il materiale per creare l'oggetto.
3. La fase finale è la stampa 3D del prodotto, ovvero il processo di creazione di un prodotto mediante l'applicazione strato per strato del materiale.Il processo viene eseguito utilizzando una testina di stampa (estrusore), che si muove lungo gli assi 0Y e 0X, cioè il materiale viene alimentato solo lungo il piano orizzontale secondo il codice di programma dello strato. Per applicare lo strato successivo, l'estrusore si sposta lungo la guida verticale (lungo l'asse 0Z) ad una distanza pari alla dimensione dello strato. Dopo di che inizia ad essere applicato lo strato orizzontale successivo.

Riferimento: Il processo di stampa può variare a seconda della tecnologia di produzione, ma il processo generale di creazione dei prodotti consiste nell'applicazione strato per strato del materiale.

Tipi di stampanti 3D

I dispositivi sono suddivisi in base all'unicità del processo di stampa, ad es. sulla tecnologia utilizzata. I metodi di stampa più comuni sono FDM (Fused Deposition Modeling) e SLA (stereolitografia laser).

La tecnologia di modellazione direzionale è uno dei primi metodi di stampa ad emergere. La termoplastica viene utilizzata come materiale per realizzare oggetti sotto forma di ferri da maglia o fili avvolti su una bobina. Il metodo di stampa è il seguente:

1. La bobina o il filamento è installato nell'estrusore. Sotto l'influenza del dispositivo di riscaldamento, il materiale inizia a sciogliersi e scorre attraverso il canale sulla superficie di lavoro.
2. L'estrusore si muove lungo coordinate specificate secondo un codice digitale. La produzione avviene a strati rispetto al piano orizzontale.
3. Nella fabbricazione di prodotti complessi vengono utilizzati due materiali: principale e ausiliario. Il prodotto è realizzato utilizzando materiale base. Il materiale ausiliario è destinato a creare supporti temporanei, nonché a riempire lo spazio cavo del prodotto. PerchéLa stampante non è in grado di stampare un oggetto in aria senza alcun motivo.

Riferimento: Il materiale ausiliario viene successivamente rimosso mediante apposito solvente, oppure si stacca facilmente.

I prodotti realizzati con la tecnologia FDM hanno una buona resistenza meccanica e chimica. Tali proprietà sono ottenute attraverso l'uso di materiale termoplastico di livello industriale. Questa tecnologia è anche leggera e adatta all'uso domestico.

Le tecnologie SLA, o stereolitografia, stampano prodotti utilizzando resine fotopolimeriche liquide che si induriscono sotto l'influenza di una fonte di energia sotto forma di laser. Utilizzando questo metodo, i prodotti hanno un'elevata precisione (fino a 15 micron). Gli oggetti vengono stampati come segue:

1. La superficie di lavoro viene abbassata in un contenitore con liquido fotopolimerico alla profondità di uno strato;
2. La fonte di energia (laser) taglia la forma dell'oggetto in base alle coordinate dell'oggetto fornite;
3. Si verifica un processo di polimerizzazione a seguito del quale avviene l'indurimento nei punti di contatto;
4. Il procedimento si ripete per ogni strato fino alla produzione dell'oggetto;
5. Dopo la produzione, il modello viene immerso in un contenitore con una soluzione speciale per pulirlo dagli elementi ausiliari;
6. La fase finale è l'irradiazione ultravioletta per accelerare il processo di formazione del prodotto.

La stereolitografia è una delle tecnologie più moderne, ma richiede materiali costosi. Esistono anche tipologie di stampa meno conosciute:

SlS (sinterizzazione laser selettiva) il principio della creazione di un oggetto è quello di fornire all'area di lavoro un sottile strato di materiale sotto forma di polvere, che viene sinterizzato sotto l'azione di un laser.Il vantaggio principale di questo metodo è l'assenza della necessità di utilizzare elementi ausiliari, ma richiede un trattamento termico aggiuntivo. Non destinato all'uso in condizioni domestiche.

EBM (fusione con fascio di elettroni). La tecnologia è simile alla sinterizzazione laser selettiva, ma il prodotto viene creato sotto vuoto e non richiede ulteriore trattamento termico.

La stampa tridimensionale include una penna 3D. Il principio di funzionamento è simile alla tecnologia FDM, ma ha un aspetto più in miniatura e viene utilizzato per creare disegni con effetto tridimensionale.

Cosa può fare una stampante 3D?

Oggi la stampa 3D viene utilizzata in quasi tutti gli ambiti della vita. Esistono esempi di creazione di piatti culinari utilizzando la stampa 3D. Parti di qualsiasi complessità vengono create per strutture più complesse in tutti i settori. Ma il settore più rilevante e necessario resta la medicina.

Diverse aziende stanno sviluppando simulanti organici che possono praticamente sostituire i tessuti naturali. La stampa 3D può anche aiutare nel campo della sostituzione articolare. L’applicazione più comune della produzione tridimensionale è in odontoiatria. Oltre alle protesi, le stampanti vengono utilizzate per realizzare modelli di organi. Le funzionalità di stampa 3D stanno aumentando e diventando ogni giorno più accessibili.

Le stampanti 3D aiutano non solo le persone, ma anche gli animali. Uno dei casi famosi è la creazione del guscio di una tartaruga ferita in un incendio boschivo. Pertanto, il nuovo guscio ha salvato la vita dell’animale, e ci sono molti casi simili. Un altro caso unico è la gamba protesica di un elefante. L'unicità del caso sta nel fatto che le protesi per gli elefanti non vengono praticamente realizzate a causa del peso elevato dell'animale.

La moderna tecnologia di stampa consente di creare anche un intero edificio. La costruzione della piccola casa (37 mq) ha richiesto ai ricercatori solo 24 ore ed è costata la metà rispetto al metodo convenzionale.