Il settore industriale, il mercato della tecnologia avanzata di diversi settori e tutti quelli che riescono a beneficiare della produzione a basso costo con una durata di vita lunga almeno una generazione può gioire nel venire a sapere che le stampanti 3D stanno facendo grandi passi nel mondo. Una stampante 3d, non solo sta diventando più accessibile per la produzione di oggetti di uso importantissimo come quelli nel campo medico (ricostruzione di tessuti, parti del nostro scheletro ecc.), ma si stanno diffondendo a ritmo rapido anche nella produzione di oggetti ad uso domestico di ottima qualità.
Prima di capire come e dove affluisce il loro utilizzo è bene comprendere in che modo funziona e quali tipologie di stampanti 3D esistono, come funzionano e infine dove vengono utilizzate maggiormente o appunto, dove potrebbero essere utilizzate in futuro e perché. Sono 3 i punti principali sui quali soffermarsi nella descrizione del lavoro che svolge una stampante 3D:
- Funzionamento base: software di partenza, modalità d’azione;
- Materiali utilizzati nella stampa;
- Settori con maggior potenzialità di utilizzo.
Difatti la stampante 3D non si trova in un solo modello con una sola funzionalità proprio come succede per la comune stampante 2D, che si trova sul mercato con moltissime funzionalità e in diversi modelli. Quello che accade nel caso della stampante 3D è un passo avanti nella generazione della stampa immediata di ciò che si desidera, o ciò che è necessario.
Funzionamento Base: Software e modalità d’azione di una stampante 3D
La stampante 3D per svolgere le sue funzioni utilizza una tecnica che si trova già alla base della stampante laser 2D: a seguito della realizzazione di un progetto tramite un software si invia alla stampante il materiale che si desidera per l’appunto “materializzare”. Il procedimento per in 3D è molto simile, quindi a differenza della stampa di un banale PDF, avremo una stampante che in pochi minuti costruirà davanti ai nostri occhi l’oggetto che abbiamo progettato precedentemente.
La differenza tra le due tipologie di stampa sta dunque nel progetto di partenza, in genere il formato usato per salvare un progetto di stampa 3D da inviare è il STL (Standard Triangulation Language To Layer), un formato che scompone il progetto in triangoli grafici in modo che per la stampante sia facile riprodurre il disegno iniziale.
Passiamo quindi alla modalità d’azione. La stampante laser 2D per poter svolgere la sua funzione di stampa utilizza le testine, che si posizionano nell’ordine suggerito dal software per portare l’inchiostro sulla carta. Quello che invece accade per la stampante 3D è molto simile, ma con l’utilizzo di un estrusore a differenza della testina. L’estrusore utilizza i polimeri del materiale che si vuole utilizzare per la stampa di un oggetto fondendoli a temperature altissime e formando dei filamenti. I filamenti si andranno a sovrapporre uno sull’altro fino a realizzare la forma desiderata.
L’estrusore si può dire quindi il cuore mobile (in quanto è disegnato per adattare i suoi movimenti liberamente in base al progetto di stampa) di una stampante 3D, dal momento che si occupa delle tre fasi fondamentali nel processo di stampa:
- Il passaggio dei polimeri dal serbatoio alla fase di riscaldamento;
- La fusione dei filamenti a temperature molto alte;
- La fuoriuscita degli stessi filamenti precedentemente fusi dall’ugello per la fabbricazione dell’oggetto.
Sul mercato la tecnologia più comunemente acquistata per le stampanti 3D è la FDM ovvero la Fused Deposition Modeling. Di seguito le due varianti permesse dalla tecnologia FDM:
Le Stampanti 3D Cartesiane
Come si può dedurre dal nome, questa stampante si muove sui tre assi X,Y e Z. È composta da tre motori che fanno muovere le pulegge che trainano la cinghia a cui sono collegati il blocco estrusore ed il piano della Stampante. Un quarto motore presente nella stampante viene utilizzato per spingere il filamento all’interno dell’estrusore.
Per effettuare questa operazione è presente sulla stampante 3D una ruota dentata insieme ad un ingranaggio che girando trascina o ritrae il filamento. L’estrusore è un componente fondamentale nella Stampante 3D, come detto in precedenza, in quanto permette di fondere il filamento di polimeri per poi estruderlo, andando a depositare lo strato di filamento fuso sul piano. Per permettere questa operazione all’interno dell’estrusore si può trovare un riscaldatore che riesce ad arrivare fino a circa 250 °C, questo riscaldatore fa scaldare l’Hot-End (il punto caldo della stampante) dove andrà a scorrere il filamento così da fonderlo per poi uscire dall’ugello.
Nel blocco estrusore si trovano anche due ventole: la prima serve per dissipare il calore che si crea sull’Hot-End e la seconda serve per raffreddare il materiale una volta che esso è stato depositato sul piano di stampa. A partire da un modello 3D, viene generato il codice che permette alla stampante di eseguire dei movimenti che costruiscono l’oggetto, possiamo quindi vedere realizzato il nostro disegno 3D che all’inizio era solo un’immagine virtuale visibile su uno schermo.
Le Stampanti 3D Delta
Le Stampanti 3D Delta hanno un diverso tipo di meccanica che permette alla Stampante 3D di eseguire dei movimenti più rapidi della stampante cartesiana. Anch’essa è composta da 4 motori, ma a differenza della Stampante 3D cartesiana che fa scorrere le sue parti tramite delle barre, la stampante Delta monta delle guide lineari che scorrono lungo tutta la struttura verticale della stampante.
Il piano di stampa è fisso e non si muove in nessuna direzione, il lavoro lo fa tutto l’estrusore che muovendosi in tutte le direzioni compone l’oggetto in 3D in meno tempo.
Materiali utilizzati da una stampante 3D
Come per ogni strumento di produzione, il materiale è vario e il suo utilizzo dipende dalla necessità. Per la stampante 3D sono state d’aiuto le grandissime innovazioni in materia di materie prime, poiché ogni anno i materiali usati nella stampa 3D si modificano in base alle nuove scoperte che la tecnologia porta in questo settore.
Oggi esiste un’ampia varietà di materiali utilizzabili dalle stampanti 3D, disponibili in forme differenti, di seguito alcuni esempi:
- Polvere
- Filamenti
- Pallet
- Granuli
- Resine
Vi sono però alcuni modelli di stampanti 3D che grazie alla loro progettazione in nicchia posso utilizzare materiali più particolari come le ceramiche o le paste dentarie.
Settori con maggior potenzialità di utilizzo
La stampa 3D sta guidando una rivoluzione attraverso molti settori industriali e una vasta gamma di applicazioni, includendo mercati che fino a pochi anni fa non sarebbero stati nemmeno considerati appropriati per la questa tecnologia.
Le stampanti 3D professionali, i software di progettazione e le tecnologie di scansione 3D offrono ai clienti una soluzione definitiva e integrata. Queste soluzioni sono in grado di creare informazioni 3D da oggetti e condurre rapide operazioni di design e ingegnerizzazione in grado di realizzare oggetti reali, prototipi estetici, funzionali e strutturali. Dunque la tecnologia offerta dalla stampante 3D può portare con sé grandi vantaggi per mestieri come i designer, gli architetti, gli ingegneri, i ricercatori, i dottori, gli insegnanti ma anche gli studenti, che possono trarre vantaggio dalla presenza di questa tecnologia nel presente per portarla avanti nelle loro ricerche ma anche svilupparla in ulteriori prototipi da migliorare nel futuro.
Ma la lista non si ferma: anche gli ingegneri aerospaziali utilizzano le stampanti 3D per una produzione rapida di parti pronte all’uso riducendo significativamente i tempi di lavoro e i costi, usando la stampa 3D come modelli per fusione.
Medici e ricercatori utilizzano le soluzioni di 3D per l’innovazione in campo medico, chirurgo, in modo da realizzare procedure sempre meno invasive e tempi più brevi di convalescenza per i pazienti.
Nel campo della medicina, la specialistica dentale è pienamente supportata dalla tecnologia della stampa 3D, che tra l’altro si può dire in continua evoluzione. Questa viene sfruttata in diverse applicazioni come il fissaggio dei denti rotti, semplificazione del filo interdentale, offre guide e modelli chirurgici alla costruzione componenti di restauro dentale per soluzioni temporanee o permanenti, in modo da alleviare e o curare completamente un disagio fisico ma anche estetico. La stampa 3D può essere eseguita non solo in laboratori specializzati, ma anche nello studio dentistico, portando così importanti vantaggi anche in termini di tempo e di costi per il paziente e per il medico.
COMMENTI