Stampanti 3D Cosa sono? Come funzionano? Tutto sulla stampa 3D

By | Dicembre 11, 2018

Chi non ha sognato la possibilità di stampare i propri oggetti decorativi o pezzi semplicemente inserendo un disegno sul PC e premendo il pulsante di stampa? Per quelli di noi che hanno poco talento nell’usare strumenti delicati, la risposta è sicuramente … mi piace.





La possibilità di stampare oggetti solidi tridimensionali è qualcosa di tanto atteso non solo da chi è poco abile nell’uso di scalpello e martello, ma è una tecnologia che è stata cercata per anni da diversi produttori e ricercatori, che cercano di implementare un metodo che permette la costruzione di oggetti più vari come impianti medici, strumenti e altri elementi in modo semplice ed economico. Fortunatamente, l’hanno trovato nella stampa 3D.

Cosa sono le stampanti 3D? A cosa servono?

La stampa 3D di oggi è una realtà che è già sfuggita ai laboratori di test esebbene non abbiano ancora raggiunto la presenza delle stampanti a getto d’inchiostro o laser,  la verità è che questo è il percorso che prenderanno questo tipo di dispositivi, quando il loro valore e i costi operativi scenderanno ad un prezzo che l’utente può pagare, sicuramente inizieremo a vederle accanto a qualsiasi PC in qualsiasi quartiere della città.

Ma il campo si estende ben oltre, dal momento che possiamo anche trovare implementazioni della tecnologia di stampa 3D in settori come quello automobilistico, nella costruzione di prototipi, il che significa un notevole risparmio grazie alla riduzione dei tempi di modellazione e nei materiali, nel settore della gioielleria, delle calzature, del design industriale. Anche nel settore ingegneristico e aerospaziale, le stampanti 3D trovano un posto nella produzione di pezzi, dal momento che potrebbero essere utilizzate anche per l’elaborazione di elementi nello spazio. Come abbiamo potuto vedere, la stampa 3D offre applicazioni che alla fine la trasformeranno in un dispositivo di uso quotidiano. Se vuoi saperne di più, ti invitiamo a leggere il resto dell’articolo.




Cos’è una stampante 3D?

Per capire cos’è una stampante 3D, dobbiamo pensare ad un dispositivo in grado di generare corpi fisici solidi tridimensionali mediante l’aggiunta strato per strato di un materiale, solitamente in plastica ABS, ma come vedremo in seguito non è l’unico materiale utilizzato. Vale a dire, ci consente di creare un oggetto che possiamo quindi prendere nelle nostre mani.

La differenza più importante che possiamo trovare tra le forme tradizionali di costruzione di oggetti e la stampa 3D è che mentre nel primo metodo l’oggetto da modellare si ottiene rimuovendo il materiale rimanente, nella stampa 3D solo il materiale da utilizzare è strettamente utilizzato, che produce importanti risparmi, oltre ad un minore inquinamento.

Per quanto riguarda  i materiali utilizzati dalle stampanti 3D per creare oggetti, questi sono fondamentalmente divisi in PLA o ABS termoplastici, i più utilizzati nelle stampanti 3D più economiche sul mercato, ma possiamo anche trovare stampanti che modellano oggetti in materiali come resine, fotopolimeri e persino metallo, ma il costo di questo tipo di stampanti 3D è così alto che è praticamente impossibile comprare una di queste per essere utilizzata al di fuori del campo industriale. Inoltre, i costi ad esse associati, come l’energia necessaria e gli input per la modellazione di parti, sono eccessivamente alti.

Come funziona una stampante 3D

Per quanto riguarda come queste stampanti 3D fanno il loro lavoro, nella la prima istanza avremo bisogno di un file creato con qualsiasi software di modellazione 3D come Autodesk Inventor, SolidWorks o Catia che devono “raccontare” alla stampante 3D ciò che dovrebbe modellare. In particolare per quanto riguarda il software nel mondo Open Source ci sono anche alternative molto duttili in grado di gestire questi tipi di stampanti senza alcuna difficoltà e a costo zero, utili per le piccole imprese e le PMI. In questo senso, le applicazioni Open Source che si distinguono in questa materia sono OpenSCAD e FreeCAD.

Tornando ai file necessari per alimentare la stampante 3D, questi contengono istruzioni precise circa le coordinate che devono essere seguite per creare l’oggetto e sono generalmente introdotti alla stampante tramite USB utilizzando una flash drive o la memoria, ma esistono anche modelli di stampanti 3D che consentono il collegamento diretto con il PC. Va notato che i piani per la creazione di oggetti possono essere creati da noi o scaricati da siti dedicati a questa attività.

Tipi di stampanti 3D e materiali di stampa

Attualmente, le tecnologie di stampa 3D sono varie e a quanto pare, non sarà possibile raggiungere uno standard, almeno nei prossimi anni. Ciò è dovuto alla giovinezza della stampa 3D, che favorisce il fatto che ogni produttore sviluppi la propria tecnologia e cerchi di imporla di fatto all’industria.

Le principali tecnologie in uso sono chiamate Fusion Deposition Modeling (FDM ) o Modellazione a deposizione fusa, che è un metodo che permette la modellazione di parti in plastica ABS o PLA. Questa modellazione viene eseguita alimentando la stampante con un rotolo di questo materiale che, passando attraverso l’estrusore dell’attrezzatura, viene riscaldato, fuso e depositato strato per strato formando l’oggetto Dopodiché, bisogna attendere che il materiale si raffreddi e possa essere manipolato. Va notato che questo metodo è il più utilizzato nel campo delle stampanti 3D domestiche.

Altre tecnologie attualmente in uso sono la stereolitografia (SLA) e la Sinterizzazione laser selettiva (SLS), entrambe funzionano con l’aiuto di un raggio laser. Il primo modella l’oggetto strato per strato, ma prevede l’uso di un bagno di resina fotoinduribile. In questo caso, l’oggetto stampato con resina liquida viene polimerizzato dal laser a luce ultravioletta.

Per quanto riguarda la tecnologia nota come Sinterizzazione laser selettiva, è simile alla SLA, ma per lo stampaggio possono essere utilizzati vari input di polvere, come materiali metallici e ceramici, nylon, polistirolo e vetro, tra gli altri. In questo caso, il laser scioglie il materiale e lo solidifica. Va notato che entrambe le tecnologie sono molto apprezzate grazie alla loro precisione.

Stampa 3D

Molti di noi hanno mai sognato di avere uno strumento che ci permette di creare componenti 3D solidi direttamente da un singolo computer, e anche questo strumento è economico, pulito e semplice da utilizzare. Anche se sembra che stiamo chiedendo troppo, e ancora più difficile da ottenere, la verità è che un tale artefatto esiste, ed è chiamato stampante 3D.

Le stampanti 3D, sebbene inizialmente erano dedicate solo al settore industriale e alla ricerca, nel tempo il loro costo si è ridotto, quindi sono meno costose e più facili da usare, per raggiungere un tale punto che, se vogliamo, possiamo assemblare la nostra stampante 3D dai kit. E soprattutto, possiamo usare una stampante 3D a casa, proprio come una stampante a getto d’inchiostro.

Cos’è la stampa 3D?

La stampa 3D è una tecnica che ci consente di creare pezzi in 3D, cioè qualsiasi disegno memorizzato in un file creato dall’utente o scaricato da Internet utilizzando un dispositivo chiamato stampante 3D.

Inoltre, un pezzo può essere copiato mediante un dispositivo speciale, fondamentalmente uno scanner, e quindi riprodotto con una stampante 3D, ma questo metodo sfortunatamente è fuori dalla portata dell’utente medio, a causa del suo alto costo.

Fondamentalmente, come abbiamo detto, per stampare un progetto 3D è necessaria una stampante 3D, che è un dispositivo di stampa simile a una stampante laser o a getto d’inchiostro, non nella sua forma fisica, ma nel suo comportamento. Ciò significa che per ottenere un pezzo in 3D dovremo caricare il file con il disegno nel software, premere il comando per stampare e la stampante 3D inizierà a funzionare.

La cosa bella è che per eseguire questo processo non abbiamo bisogno di un computer speciale, perché possiamo utilizzare lo stesso computer che si utilizza per lavorare ogni giorno.

La principale  differenza tra le stampanti che conosciamo come stampanti a getto d’inchiostro e laser rispetto alla stampante 3D è che quest’ultima invece di espellere inchiostro dai loro ugelli, inietta una speciale plastico fuso, che una volta espulso, crea qualsiasi cosa con incredibile precisione.

Per questa semplicità, praticità e facilità d’uso, le stampanti 3D sono sempre più utilizzate in molte aree, non solo nell’industria o nella ricerca, ma anche a casa, dove l’utente può sfruttare la sua capacità di stampare parti 3D personalizzate in base alle proprie esigenze.

Anche  una stampante 3D può essere estremamente utile per hobbisti, laboratori e servizi tecnici ed altre attività che richiedono di avere a disposizione un metodo come questo, perché attraverso una stampante 3D potrebbero stampare molte parti ed elementi che non sono più in produzione.

Come abbiamo potuto vedere, il campo di applicazione delle stampanti 3D è davvero ampio e ha solo il limite che la nostra immaginazione o conoscenza ci impone.

Tipi di stampanti 3D

Stampa 3D FDM

Abbiamo detto che il materiale per fare la stampa varia a seconda del tipo di stampante 3D in questione, essendo il più utilizzato al mondo il cosiddetto FDM o “Fused Deposition Printing”, metodo in cui si fonde la plastica, generalmente ABS (Acrilonitrile-butadiene-stirene) o PLA (acido lattico poliacrilico), e viene distribuito a strati dagli ugelli dell’estrusore delle stampanti in un vassoio in cui il pezzo prende forma. Questa plastica è fornita sotto forma di filamenti in rotoli.

Stampa 3D SLA

Stampanti 3D che utilizzano SLA o stereolitografia, utilizzano una piattaforma di costruzione, un ascensore che sposta la piattaforma verso l’alto, un serbatoio pieno di resina, una fonte di luce e galvanometri. Le stampanti SLA 3D iniziano a lavorare abbassando la piattaforma di costruzione nel serbatoio pieno di resina con solo uno strato di altezza tra il fondo del serbatoio e la piattaforma di costruzione. Quindi i galvanometri prendono il sopravvento.

Stampa 3D SLS

Un raggio laser fonde con precisione e cura polveri sinterizzate creando prototipi anche di grandi dimensioni resistentissimi all’usura ed alle alte temperature adatti ad applicazioni estreme come la prototipazione e la produzione di parti meccaniche e termiche di vari settori merceologici.

Stampa 3D per iniezione

Infine, abbiamo anche a disposizione il metodo di stampa 3D per iniezione, che viene iniettato in strati di fotopolimeri che vengono solidificati, utilizzando sostanze chimiche, nel vassoio. Questo metodo è simile nel funzionamento alle stampanti a getto d’inchiostro, tranne che al posto dell’inchiostro iniettano questi polimeri liquidi.

Va notato che questa tecnologia è l’unica che consente la stampa di parti 3D a colori  e consente anche la stampa di extraplane o sporgenze.


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Author: Fulvio Presi

Mi chiamo Fulvio. Mi piacciono gli smartphone, computer e videogiochi. Scrivo per GuideSmartPhone articoli basati principalmente sulla tecnologia. Spero di esservi stato d'aiuto!

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