Come funziona una stampante 3D?

La stampa 3D è più popolare che mai e si è dimostrata incredibilmente influente nel promuovere la produzione su misura. È una delle innovazioni più rivoluzionarie del nostro tempo, cerchiamo di capirne il perché. Perché tanto clamore? Perché la stampa 3D sembra essere ovunque?

Con molti possibili utilizzi e apparentemente innumerevoli possibilità, che continuano ad aumentare con la scadenza dei brevetti tecnologici, la stampa 3D è davvero esplosa negli ultimi anni. Una delle ragioni della sua popolarità oggi (oltre ad essere divertentissima da usare) è il fatto che le moderne stampanti 3D sono molto accessibili, quindi i modellisti concettuali amatoriali o gli insegnanti di scuola possono trarre il massimo vantaggio da questa tecnologia tanto quanto i produttori su larga scala.

Non solo la stampa 3D sta diventando sempre più veloce e efficace nel produrre prodotti personalizzati, ma gli scienziati continuano a escogitare nuovi ingegnosi metodi di stampa, a volte combinando più materiali. Le innovazioni nella stampa 3D sono destinate ad avere un grande potenziale commerciale in quanto permettono una produzione con scarti minimi, protesi più economiche, una migliore vestibilità per articoli su misura e una produzione più rapida di pezzi di ricambio.

In questo articolo esploreremo cosa sono le stampanti 3D e come funzionano, discutendo anche delle tecnologie e delle applicazioni della stampa 3D, dandoti alcuni retroscena mentre ripercorri i passaggi chiave del processo di stampa 3D.

Gli aspetti più innovativi della stampa 3D (attrezzature, utensili, materiali e l'idea stessa di evocare praticamente qualsiasi cosa da un filamento o da della polvere di plastica) sembrano ancora straordinariamente futuristici per molti, ma la stampa 3D è tanto interessante da esplorare quanto facile da comprendere.

Descrivendola in poche parole, la tecnologia utilizza un modello 3D per produrre fisicamente un oggetto 3D completo attraverso una serie di tecniche, che a volte vengono definite come produzione additiva. Una metafora comune usata per spiegare la stampa 3D è una pagnotta cotta "al contrario": immagina di cuocere una fetta alla volta e poi incollarle insieme ottenendo un'intera pagnotta, invece di cuocere prima la pagnotta e poi tagliarla, come si farebbe in genere.

Ora che hai capito l'idea di base, immergiamoci nei dettagli!

La stampa 3D è più popolare che mai e si è dimostrata incredibilmente influente nel promuovere la produzione su misura. È una delle innovazioni più rivoluzionarie del nostro tempo, cerchiamo di capirne il perché. Perché tanto clamore? Perché la stampa 3D sembra essere ovunque?

Con molti possibili utilizzi e apparentemente innumerevoli possibilità, che continuano ad aumentare con la scadenza dei brevetti tecnologici, la stampa 3D è davvero esplosa negli ultimi anni. Una delle ragioni della sua popolarità oggi (oltre ad essere divertentissima da usare) è il fatto che le moderne stampanti 3D sono molto accessibili, quindi i modellisti concettuali amatoriali o gli insegnanti di scuola possono trarre il massimo vantaggio da questa tecnologia tanto quanto i produttori su larga scala.

Non solo la stampa 3D sta diventando sempre più veloce e efficace nel produrre prodotti personalizzati, ma gli scienziati continuano a escogitare nuovi ingegnosi metodi di stampa, a volte combinando più materiali. Le innovazioni nella stampa 3D sono destinate ad avere un grande potenziale commerciale in quanto permettono una produzione con scarti minimi, protesi più economiche, una migliore vestibilità per articoli su misura e una produzione più rapida di pezzi di ricambio.

In questo articolo esploreremo cosa sono le stampanti 3D e come funzionano, discutendo anche delle tecnologie e delle applicazioni della stampa 3D, dandoti alcuni retroscena mentre ripercorri i passaggi chiave del processo di stampa 3D.

Gli aspetti più innovativi della stampa 3D (attrezzature, utensili, materiali e l'idea stessa di evocare praticamente qualsiasi cosa da un filamento o da della polvere di plastica) sembrano ancora straordinariamente futuristici per molti, ma la stampa 3D è tanto interessante da esplorare quanto facile da comprendere.

Descrivendola in poche parole, la tecnologia utilizza un modello 3D per produrre fisicamente un oggetto 3D completo attraverso una serie di tecniche, che a volte vengono definite come produzione additiva. Una metafora comune usata per spiegare la stampa 3D è una pagnotta cotta "al contrario": immagina di cuocere una fetta alla volta e poi incollarle insieme ottenendo un'intera pagnotta, invece di cuocere prima la pagnotta e poi tagliarla, come si farebbe in genere.

Ora che hai capito l'idea di base, immergiamoci nei dettagli!

Ci vuole una combinazione di software di alta qualità, materiali adeguati e strumenti di livello industriale per creare un oggetto 3D dal nulla. Per capire esattamente come funziona questa combinazione, diamo un'occhiata più da vicino a tre passaggi fondamentali del processo di stampa 3D: in primo luogo è necessario un file 3D, che si può ottenere scaricandolo, scansionando qualcosa in 3D o modellandolo da zero. Quindi, si decide la tecnologia di stampa 3D più consona. E infine, si invia il progetto a una stampante 3D per trasformarlo nell'oggetto desiderato.

Diamo un'occhiata più da vicino a ciascuno di questi passaggi.

Modellazione 3D e scansione 3D

Come si può realizzare un modello 3D? Ci sono almeno due modi: utilizzando un software di modellazione 3D o digitalizzando gli oggetti del mondo reale tramite la scansione 3D. Entrambi i metodi presentano vantaggi e svantaggi, quindi la tua scelta dipenderà in gran parte dalle esigenze del tuo progetto. Nel caso in cui desideri approfondire l'argomento, consulta la nostra guida su come creare modelli 3D.

Uno dei principali vantaggi di un software di modellazione 3D top di gamma è la sua ampia scelta di funzionalità. Aiuta il professionista a creare qualsiasi modello tu possa immaginare, da una minuscola parte di un orologio all'intera torre dell'orologio che lo circonda. È proprio questo ciò di cui hai bisogno per progettare oggetti che non esistono ancora, dare vita alla tua creatività o ottenere un modello di un oggetto che non è possibile scansionare.

Gli evidenti vantaggi di progettare il proprio modello in un software di modellazione 3D sono quindi la visualizzazione realistica, la possibilità di espressione artistica e le librerie di file 3D già pronti offerte da molte piattaforme. Quali sono gli svantaggi questo approccio? La creazione di modelli 3D con questo metodo richiede molto tempo e, abbastanza spesso, i risultati finali possono essere imprecisi.

Ma non preoccuparti: c'è un'altro metodo che sta guadagnando popolarità di recente, specialmente nei progetti professionali. Questo metodo alternativo è la scansione 3D, che consente di digitalizzare con precisione gli oggetti del mondo reale , un essere umano o persino un intero edificio, scenario o ambiente. Puoi facilmente integrare la scansione 3D con qualsiasi fase di modellazione: un tale flusso di lavoro ibrido può comportare la modifica dei dati di scansione 3D in CAD o software di scultura. La scansione 3D è ampiamente utilizzata per il reverse engineering, l'ispezione di qualità, l'assistenza sanitaria, la conservazione del patrimonio e altro ancora.

Indipendentemente dall'applicazione, la scansione 3D ti farà risparmiare tempo e fatica nella replica di oggetti esistenti, per non parlare del livello molto elevato di precisione che otterrai usando uno scanner 3D professionale invece dei tradizionali strumenti di modellazione 3D.

Software per la stampa 3D

Non appena il tuo modello 3D è pronto, puoi iniziare a stamparlo. È qui che il software di stampa 3D fa il suo grande ingresso. Questo tipo di software consente di eseguire una stampa 3D tagliando il modello e inviandolo alla stampante.

Ciò di cui hai bisogno come mediatore tra il tuo modello 3D e la tua stampante 3D è un software di slicing, detto anche slicer. Tali software fungono da "affettatrice" per scomporre il tuo file in un formato o un linguaggio di controllo che la tua stampante 3D può capire (per molte stampanti si tratterà del cosiddetto codice G, mentre altre operano con un proprio formato). Sono disponibili un gran numero di slicer gratuiti per soddisfare le esigenze degli utenti domestici.

Questi programmi sono chiamati slicer, ossia affettatrice, perché è proprio questo che fanno: prendono il tuo modello e lo tagliano nei numerosi strati piatti di cui una stampante 3D ha bisogno per fare correttamente il suo lavoro. Tale software elabora anche le migliori impostazioni della stampante come altezza del livello, temperatura, velocità di stampa e, soprattutto per le stampanti FDM, il percorso ottimale da seguire per la stampante.

Diverse marche di software di stampa 3D offrono diverse funzionalità che includono il taglio, l'accesso remoto a una stampante 3D e molto altro ancora, per monitorare, controllare e gestire la stampante 3D e semplificare la comunicazione tra i dispositivi. Qualunque cosa tu preferisca, tutti i tipi di software di stampa 3D fanno parte di un intero ecosistema.

Ci sono molte opzioni tra cui scegliere sia per gli utenti esperti che per i neofiti, open source o a pagamento. Negli ultimi anni, i software di stampa 3D hanno offerto sempre più funzionalità innovative e nuove opzioni in modo da poter facilmente trovare lo strumento giusto per un flusso di lavoro senza interruzioni.

Tecnologie di stampa 3D

Quando si tratta di stampa vera e propria, il numero di tecnologie tra cui scegliere lascia senza fiato. Eccone una rapida panoramica:

• Fotopolimerizzazione

1. SLA
2. DLP
3. CLIP

• Material Jetting
• Binder Jetting
• Estrusione del materiale

1. FFF
2. FDM

• Powder Bed Fusion

1. SLS
2. DMLS e SLM
3. MJF
4. EBM

• Sheet Lamination
• Directed Energy Deposition

Fotopolimerizzazione

Questa tecnologia di stampa 3D presenta una varietà di flussi di lavoro che hanno un concetto fondamentale in comune: un fotopolimero liquido viene collocato in una vasca e polimerizzato selettivamente da una fonte di luce fino a quando non viene costruito un oggetto 3D solido, strato per strato. Le variazioni di fotopolimerizzazione basate sulla stereolitografia sono la DLP (Digital Light Processing), e la CLIP (Continuous Liquid Interface Production).

Stereolitografia (SLA): la prima tecnologia di stampa 3D è tutt'oggi la più conosciuta. Lo SLA è anche noto come fotosolidificazione o stampa in resina. La resina liquida viene messa in una vasca quindi un laser ultravioletto viene focalizzato sulla resina attraverso il fondo trasparente della vasca. Il raggio ultravioletto indurisce e solidifica la resina strato per strato e l'oggetto solido emerge gradualmente nella forma desiderata trascinato verso l'alto da una piattaforma di sollevamento.

La DLP (Digital Light Processing) è una delle versioni della modifica della polimerizzazione in vasca. È simile alla SLA nel senso che anch'essa indurisce la resina liquida in una struttura 3D; la differenza fondamentale è la fonte di luce utilizzata. La DLP utilizza uno schermo proiettore di luce digitale che lampeggia sull'immagine dello strato attraverso la piattaforma, trattando così tutti i punti contemporaneamente sotto forma di strato. Poiché il proiettore di luce è uno schermo digitale l'immagine di ogni strato è costituita da pixel, quindi un livello 3D è composto da cubi rettangolari noti come voxel.

La CLIP (Continuous Liquid Interface Production) è un metodo di stampa 3D proprietario originariamente di proprietà di EiPi Systems e attualmente sviluppato da Carbon3D. Dato che la CLIP è nata partendo dalla SLA, noterai delle somiglianze: una vasca di fotopolimero liquido con un fondo trasparente alla luce ultravioletta che solidifica la resina e un oggetto tridimensionale che sale lentamente dalla vasca. La vera differenza è che il processo di stampa è continuo. Ciò è reso possibile da una speciale membrana permeabile all'ossigeno alla base della vasca che crea una sottile area priva di polimerizzazione, la cosiddetta "zona morta". Questa zona ossigenata aiuta la resina non polimerizzata a rimanere liquida tra la parte in crescita e la finestra di proiezione, consentendole anche di fluire nelle aree in cui può essere polimerizzata.

MJ (Material Jetting)

Una tecnologia di stampa 3D relativamente nuova, la MJ utilizza goccioline di fotopolimero trattate con luce UV per creare oggetti solidi. Questo metodo può essere facilmente confrontato con ciò che accade in un processo a getto d'inchiostro 2D: prima che la resina si solidifichi, viene spruzzata sotto forma di goccioline molto piccole. Le stampanti 3D MJ spruzzano centinaia di goccioline di resina alla volta, strato su strato, fino al completamento della parte.

BJ (Binder Jetting)

Il Binder Jetting è un processo di stampa 3D in cui un agente legante liquido viene posizionato selettivamente su uno strato di granuli di metallo, sabbia, ceramica o polvere composita. Per formare una parte solida, la BJ sposta una testina di stampa sul letto di polvere depositando goccioline di un legante (in altre parole, colla) che unisce i granuli di polvere. Ogni goccia di agente legante ha un diametro di circa 80 micron, il che consente un'altissima risoluzione. Quando lo strato è completo, il letto di polvere si muove verso il basso e un nuovo strato di polvere riveste la superficie dello strato precedentemente stampato. Le goccioline di legante vengono depositate di nuovo e il processo si ripete fino alla formazione dell'intera parte.

Estrusione del materiale

Questo metodo utilizza filamenti di un materiale termoplastico che viene aggiunto dalla stampante tramite un estrusore riscaldato in movimento. Il materiale si scioglie mentre viene spinto attraverso l'ugello dell'estrusore. L'estrusore segue un percorso predeterminato e deposita il filamento su una piattaforma di costruzione che può anche essere riscaldata per una migliore adesione. Una volta pronto il primo strato, il successivo viene posizionato su di esso per continuare a far crescere il pezzo. L'oggetto si forma quando il filamento si raffredda e solidifica.

FFF (Fused Filament Fabrication) e FDM (Fused Deposition Modeling): l'estrusione del materiale è nota ai più come FFF, una tecnica di enorme successo tra gli appassionati di stampa 3D. A sua volta, FDM è un termine proprietario per lo stesso processo, coniato da S. Scott Crum negli anni '80 e commercializzato un decennio dopo da Stratasys. Con il brevetto della tecnologia scaduto, la FDM è diventata la tecnologia 3D più economica, quindi più accessibile, disponibile ad oggi. L'apparizione di RepRap, una comunità di sviluppo open source, ha reso la FDM la tecnologia preferita dagli appassionati di fai da te di tutto il mondo. L'estrusione del materiale viene anche utilizzata industrialmente per costruire parti con geometrie complesse.

PBF (Powder Bed Fusion)

Il processo di stampa 3D in cui una fonte di calore fonde selettivamente particelle di polvere all'interno di un'area costruita formando una parte solida è chiamato PBF (Powder Bed Fusion). Andiamo a conoscere le diverse varietà di PBF.

SLS (Selective Laser Sintering): il materiale principale utilizzato nella sinterizzazione laser selettiva è la polvere polimerica, che viene riscaldata e depositata su una piattaforma di costruzione. Dopo questa fase un raggio laser a CO2 scansiona la superficie, sinterizzando selettivamente la polvere. Il laser solidifica l'intera sezione trasversale, dopo di che la piattaforma di costruzione si sposta uno strato verso il basso per fare spazio a un nuovo strato di polvere. La sezione trasversale successiva dell'oggetto viene quindi sinterizzata più e più volte sopra gli strati solidificati per ultimi. Il processo si ripete fino a quando l'oggetto non è fabbricato. Come tocco finale, l'oggetto viene pulito con aria pressurizzata e spazzolato.

DMLS (Direct Metal Laser Sintering) e SLM (Selective Laser Melting): sulla base dello stesso principio, la DMLS e la SLM vengono utilizzate esclusivamente per produrre parti metalliche. La SLM viene impiegata per sciogliere polvere di metalli come alluminio, acciaio inossidabile o cromo cobalto per formare oggetti solidi, mentre la DMLS non scioglie le polveri, le riscalda e le fonde tra loro a livello molecolare. La DMLS sinterizza leghe, comprese quelle a base di titanio.

MJF (Multi Jet Fusion): La MJF è leggermente diversa dai metodi sopra menzionati: invece di posizionare un nuovo strato su uno solidificato, aggiunge una nuova porzione di agente mentre il precedente è ancora in stato fuso. A livello tecnico, utilizza una matrice a getto d'inchiostro per applicare agenti di fusione e di dettaglio, quindi li fonde in uno strato solido riscaldando gli elementi. Non è necessario alcun laser, perché gli agenti di dettaglio vengono aggiunti lungo contorni definiti. Quando l'oggetto è completo, il letto di polvere viene spostato su una stazione di lavorazione dove la maggior parte della polvere avanzata viene rimossa da un aspirapolvere. Rispetto agli oggetti costruiti con l'aiuto della SLS, questa tecnica offre una maggiore densità e una minore porosità, creando così una superficie più liscia per la parte finale.

EBM (Electron Beam Melting): questa tecnica è un altro metodo di fusione a letto di polvere. La EBM utilizza elettroni, vale a dire un fascio ad alta energia, per fondere tra loro le particelle di polvere metallica. Mentre la SLM utilizza un raggio laser come fonte di energia, la EBM utilizza invece un fascio di elettroni. Il resto del processo non si discosta troppo. A causa della sua maggiore densità di energia, la EBM è molto più veloce, ma il suo uso è limitato a materiali conduttivi come zirconio o titanio.

SL (Sheet Lamination)

La prossima categoria di tecnologie di stampa 3D è la SL, a volte chiamata anche LOM (Laminated Object Manufacturing). È un sistema di prototipazione rapida creato da Helisys Inc. che prevede la fusione di strati di materiale (carta rivestita di adesivo, metallo o laminati plastici) con calore e pressione. La tecnica è stata resa popolare da Solido 3D, con sede in Israele, che ha stampato parti in cloruro di polivinile (PVC) e un adesivo speciale. Gli strati fusi vengono quindi tagliati nella forma desiderata con un laser o un coltello. La tecnica della laminazione a foglio basata sulla carta non è ancora molto diffusa, ma i suoi creatori continuano a sperimentare per perfezionare il metodo.

DED (Directed Energy Deposition)

Un processo di stampa 3D più complesso, la DED (Directed Energy Deposition), viene spesso utilizzato per riparare parti industriali esistenti come eliche o pale di turbine, o per aggiungere un materiale diverso, piuttosto che costruire nuove parti da zero. Ciò è in gran parte dovuto al fatto che le stampanti 3D DED sono enormi dispositivi industriali che richiedono più spazio e uno staff in grado di controllarle.

Questo metodo prevede la fusione del materiale (principalmente polveri metalliche o materiali di origine metallica) direttamente con un laser o un fascio elettronico mentre lo si deposita sulla parte in crescita attraverso un ugello che può muoversi in più direzioni. La parte viene spesso scansionata in 3D durante il processo tra la deposizione di strati consecutivi.

Alcuni termini popolari per questo metodo includono DMD (Direct Metal Deposition), LENS (Laser Engineered Net Shaping), LDW (Laser Deposition Welding), EBAM (Electron Beam Additive Manufacturing) e LaserCladding 3D.

Materiali per la stampa 3D

Ora che conosci meglio i metodi che le stampanti 3D impiegano per creare oggetti solidi, potrebbe interessarti quali sono i materiali di stampa 3D più comuni. Per dirla in parole povere, l’"inchiostro" delle stampanti 3D. La varietà di materiali tra cui scegliere è davvero ampia, quindi quando scegli quelli giusti per il tuo progetto devi tenere conto dell'applicazione e della forma che avrà l'oggetto che vuoi stampare.

Ecco una rapida panoramica dei materiali di stampa 3D più comunemente impiegati nelle diverse tecnologie di stampa 3D. Occorre anche notare che molti di questi materiali non sono necessariamente associati a un'unica tecnologia di stampa 3D.

SLA: Resine

Rigida e delicata al tempo stesso, la resina nelle sue diverse forme è impiegata da tecnologie come SLA, DLP, Multijet o CLIP. Le resine, o fotopolimeri, sono liquidi stampabili in 3D che vantano un'altissima resistenza chimica e un basso fattore di restringimento. Rispetto ad altri materiali per applicazioni 3D, le resine possono a volte avere limiti di forza e flessibilità, ma sono disponibili in diverse varianti con una vasta gamma di proprietà ottiche, meccaniche e termiche. A causa della loro elevata foto-reattività, le resine spesso richiedono uno stoccaggio più complicato, il che può essere un fattore limitante.

Le resine standard sono famose per essere il materiale SLA più economico, e producono stampe ad alta risoluzione con caratteristiche fini e una superficie liscia. Ampiamente utilizzato nelle applicazioni di prototipazione, questo materiale traslucido offre un buon livello di dettaglio ma è limitato in termini di design perché richiede una struttura di supporto per il modello durante la stampa.

Le resine ingegneristiche per la SLA sono state create per fornire agli specialisti di ingegneria una più ampia selezione di proprietà dei materiali per diverse applicazioni. Questa categoria include vari tipi di resina: dura, rapida, durevole e resistente al calore. I nomi di questi tipi di resina parlano da soli, ma richiedono tutti una fase di post-indurimento sotto luce ultravioletta per far emergere pienamente le loro proprietà meccaniche.

FDM: ABS, HIPS, HDPE, PLA, materiali compositi e altro ancora

Acrilonitrile butadiene stirene (ABS): Un polimero termoplastico comune, l'acrilonitrile butadiene stirene è notoriamente utilizzato per fare mattoncini LEGO. Il termine "termoplastico" spiega che questo tipo di materiale diventa liquido e flessibile (con una "transizione vetrosa") in risposta al calore. Ciò significa che l'ABS può essere riscaldato fino al suo punto di fusione, facilmente modellato e rapidamente solidificato. Utilizzato in innumerevoli applicazioni, è piuttosto duro e rigido (avete presente che dolore calpestare un LEGO?) e conserva perfettamente il colore. Si tratta di un materiale non tossico, resistente all'acqua e alle sostanze chimiche. Una cosa che non gli piace, tuttavia, sono le radiazioni UV, motivo per cui non è consigliato per un esteso uso esterno.

Polistirene ad alto impatto (HIPS, dall'inglese High Impact PolyStyrene): un materiale di supporto facilmente dissolvibile spesso utilizzato insieme all'ABS, il polistirene ad alto impatto condivide anche diverse proprietà con il suo partner di stampa 3D. Tuttavia, è leggermente più leggero, più resistente agli urti e a basso costo. Quando vengono utilizzati per creare strutture di supporto, l'HIPS si dissolve momentaneamente in d-Limonene, consentendo una rimozione accurata del supporto. Estremamente facile da stampare, questo materiale è davvero utile per la valutazione di prototipi di pre-produzione rapida.

Polietilene ad alta densità (HDPE, dall'inglese high-density polyethylene): un polimero termoplastico realizzato con il monomero di etilene prende il nome di HDPE e viene utilizzato per produrre tubature, geomembrane, bottiglie e imballaggi di plastica riciclabili (con il codice di riciclaggio 2) e persino il polywood. Con un punto di fusione di circa 230 gradi Celsius (446 gradi Fahrenheit) e un notevole rapporto forza/densità, l'HDPE a volte sostituisce l'ABS per costruire parti più leggere, forti e flessibili. Tuttavia, ciò richiede temperature più elevate e accuratamente controllate, un letto di stampa riscaldato e un estrusore tollerante alle alte temperature.

Il PLA è una plastica polimerica prodotta da colture come la canna da zucchero o il mais, che lo rende uno dei filamenti più ecologici sul mercato. È anche uno dei più popolari: rispetto all'ABS, questo materiale è economico, biodegradabile, può essere stampato più facilmente e a una temperatura inferiore. Parlando dei lati negativi, il PLA non è resistente al calore e spesso risulta fragile. Principalmente noto come materiale di riferimento per la stampa 3D desktop, il PLA è ancora utilizzato per la produzione di parti per molte applicazioni professionali.

I materiali compositi in genere combinano una base in PLA, nylon o PET con diverse particelle o fibre. In altre parole, questi materiali vengono combinati per beneficiare delle loro proprietà originali. Ad esempio, dopo aver apportato le dovute finiture, i modelli 3D risultanti possono vantare l'estetica del vero legno o metallo mentre i filamenti contengono solo circa il 30% di particelle di legno o metallo. Anche aggiungere colore sperimentare con la temperatura potrebbero cambiare l'aspetto finale di una parte stampata in 3D.

Un diverso tipo di materiali compositi sono i compositi con fibre di rinforzo. Tre dei rappresentanti più comuni di questo tipo sono fibra di carbonio, fibra di vetro e Kevlar. Essendo fragili e sottili, le fibre vengono a volte paragonate agli spaghetti crudi: di certo non il materiale più facile da usare da soli. Tuttavia, se miscelati con della plastica chiamata matrice, sono indispensabili per creare parti 3D resistenti e leggere.

Ceramica: nonostante la stampa 3D venga comunemente associata a plastica, resine e compositi, la ceramica occupa un posto di riguardo tra i materiali di stampa 3D. Particolarmente interessanti per la loro durabilità, resistenza chimica, estetica e tattilità, per non parlare dell'incredibile rapporto costo-efficacia, i materiali ceramici sono utilizzati per stampare in 3D qualsiasi cosa, dalle parti industriali agli impianti dentali, dalle stoviglie ai progetti artistici. Le ceramiche sono solitamente classificate come classiche (fatte di argilla – gres, terracotta e porcellana) e ceramiche tecniche o ingegnerizzate (esempi popolari includono nitruro di alluminio, zirconia, nitruro di silicio, carburo di silicio e allumina). Spesso gli oggetti stampati in 3D con ceramiche vengono essiccati e smaltati come in un classico processo ceramico.

SLS: Nylon e TPU

Nylon: ideale per la prototipazione e la produzione finale, il nylon è un materiale comunemente utilizzato nella stampa SLS. Essendo robusto e durevole, questo materiale termoplastico ingegneristico è adatto per complicate parti assemblate. Vanta anche di un'elevata resistenza se sottoposto a raggi ultravioletti, alte temperature, acqua e solventi chimici. Il nylon fa parte della famiglia delle poliammidi e i suoi compositi, creati con materiali come alluminuro, carbonio o vetro, sono molto versatili e spesso utilizzati in diverse tecnologie di stampa 3D.

Poliuretano termoplastico (TPU): i filamenti flessibili sono realizzati con una combinazione di plastica e gomma nota come elastomeri termoplastici (TPE). L'elasticità naturale consente a questo materiale di flettersi e piegarsi facilmente. Il poliuretano termoplastico (TPU) è la tipologia di TPE più utilizzato, quindi il termine è spesso usato per riferirsi all'intera categoria. Le sue proprietà gommose rendono il TPE ideale per molti progetti, dagli elettrodomestici e i dispositivi medici alle stampe indossabili, i giocattoli e le cover per i cellulari. I filamenti flessibili possono essere modellati praticamente in qualsiasi forma prima di raffreddarsi e stabilizzarsi, ma hanno anche alcune limitazioni. Per esempio, tali materiali possono essere difficili da stampare a causa di eventuali stringing o blob.

Slm e DMLS: polveri metalliche

Polveri metalliche molto fini, come ottone, bronzo, acciaio o rame vengono infuse nei filamenti metallici. Le proporzioni di polvere metallica, PLA e polimero legante potrebbero variare, ma questi filamenti sono ancora molto più pesanti della plastica, anche se non pesanti come i metalli puri. Gli oggetti finali stampati con questo materiale avranno l'aspetto realistico del metallo, soprattutto se lucidati. I filamenti metallici sono ottimi per la stampa di statuette e sculture che risulteranno molto più leggere della stessa opera in bronzo, per esempio. Tuttavia, questo tipo di materiale tende ad essere ruvido, pertanto dovrai utilizzare un ugello resistente all'usura durante la stampa e affrontare gli eventuali intasamenti che si verificano nel corso del tempo.

Negli ultimi anni sono state svolte molte ricerche teoriche e pratiche per trasformare l'eccitazione della prossima grande innovazione che circonda la stampa 3D in una realtà quotidiana più pratica. Nel suo progresso da una tecnologia emergente a uno dei motori dei processi di produzione odierni, l'industria è maturata. Le sue applicazioni pratiche nel mondo moderno sembrano sconfinate, dai gadget e le opere d'arte ai componenti di aeromobili e gli organi trapiantabili.

Oltre ad essere un ottimo modo per le aziende di semplificare la loro tecnologia di prototipazione, la produzione additiva è ora molto più rilevante per gli utenti amatoriali, poiché le stampanti 3D stanno diventando più disponibili e il software 3D più facile da usare. Abbracciata da designer e amanti del fai-da-te, così come da insegnanti e studenti, la stampa 3D consente la creazione di prodotti personalizzati senza la necessità di infrastrutture costose o complicate a livello di settore.

Ci si potrebbe chiedere, quindi, perché la stampa 3D non è ormai comune come lo shopping online. Nonostante la sua popolarità, ci sono ancora alcuni ostacoli che l'industria deve affrontare, tra cui il costo della pre- e post-elaborazione e una scelta limitata di materiali. Detto questo, molte altre sfide come i costi di attrezzature e materiali o la mancanza di competenze interne sono cambiate negli ultimi anni, dimostrando opportunità per un'ulteriore crescita.

L'innovazione che la stampa 3D ha già portato nella produzione, nelle catene di approvvigionamento e nelle possibilità di progettazione è indiscutibile: in un tempo molto breve, la tecnologia ha fatto enormi passi avanti in più settori, con le aziende che gravitano verso una produzione più intelligente, più veloce, più efficiente e rispettosa dell'ambiente.

Accessibilità, produttività aumentata, prodotti perfettamente realizzati su misura: questi sono solo alcuni dei vantaggi che la stampa 3D continuerà a portare. Con la sua rilevanza sempre crescente, la stampa 3D può arrivare ad essere una forza trainante nell'economia globale.

E quando succederà, diremo che te l'avevamo detto.