Le stampanti 3D sono dispositivi utilizzati per la realizzazione di modelli tridimensionali. I dispositivi altamente specializzati hanno possibilità illimitate e sono oggi utilizzati in ogni ambito della vita moderna. Qualche anno fa, le stampanti 3D sono state rese disponibili anche per l’uso domestico, abbracciando alcune piccole imprese.
Storia dell’aspetto
La storia di questa tecnologia ha origine a metà degli anni ’80 del secolo scorso, ma lo scarso sviluppo della tecnologia informatica ha “congelato” l’introduzione attiva della stampa tridimensionale in ambito domestico e produttivo.
Le stampanti 3D sono entrate in funzione solo nel 2005, insieme al miglioramento delle capacità dei computer. Il pubblico è stato poi introdotto alla prima stampante 3D, che stampato a colori. In seguito, la tecnica ha subito molte modifiche e sono stati sviluppati software moderni per controllare il processo di stampa. Di conseguenza, gli utenti hanno accesso a un’unità funzionale in grado di “stampare” cover per telefoni o nuove stampanti 3D.
La prima stampante 3D
Come funziona
Il principio generale di una stampante 3D è semplice e diretto in teoria. Un oggetto o parte di esso viene creato in un programma di modellazione 3D (i modelli di grandi dimensioni sono suddivisi in più elementi). Il file viene quindi inviato a un programma specializzato per l’elaborazione (per formare un codice G), dopo di che entra in gioco la tecnica. Il codice G suddivide il modello digitale in centinaia di tracciati orizzontali, definendo il percorso del carrello di stampa. Il materiale fuso viene applicato al substrato strato per strato, creando un oggetto tangibile.
Rappresentazione schematica di una stampante 3D
Esistono in totale sette tecnologie principali utilizzate per la stampa 3D, ma la maggior parte di esse ha trovato applicazione solo a livello industriale. Per la “stampa su plastica” amatoriale e per le piccole imprese, esistono macchine relativamente compatte e poco costose.
- La tecnologia Fuso Deposizione Modellazione (altrimenti note come stampanti FDM) è la più utilizzata per la modellazione e la cottura 3D. Il materiale viene riscaldato e alimentato alla piattaforma attraverso l’ugello di una testina di stampa. L’oggetto “cresce” su un piano e le sue dimensioni sono limitate dai parametri della piattaforma.
Il funzionamento delle moderne stampanti 3D per la “stampa su plastica” è illustrato nei seguenti video. Spesso mostrano anche come la macchina lavora con diversi materiali per produrre un oggetto.
Gestire il processo di stampa
Di norma, l’utente deve effettuare una serie di impostazioni immediatamente prima di iniziare a stampare.
- La connessione dell’apparecchiatura al PC avviene tramite cavo USB.
- Calibrazione del movimento dell’ugello rispetto alla piattaforma.
- Impostazione e controllo del riscaldamento della piattaforma e della piastra portaugelli.
- Monitoraggio dei rapporti di temperatura.
- Controllo del processo di stampa (estrusore) – regolazione della velocità di avanzamento, sostituzione delle bobine di plastica.
Il processo di stampa è controllato tramite PC. L’utente ha bisogno di strumenti speciali per creare un oggetto, dal concetto al risultato Programmi per la modellazione 3D e controllo della macchina.
La tecnologia moderna non consente ancora di creare una stampante in cui tutte le operazioni vengono eseguite premendo un paio di tasti, quindi è necessario imparare molti programmi specifici e le basi della simulazione.
Prima di stampare, l’operatore calibra la stampante adattandola al piano di lavoro. Il firmware di base della stampante è costituito da un insieme di impostazioni predefinite, mentre l’utente effettua regolazioni più precise, a seconda del materiale utilizzato. Ad esempio, è possibile specificare diverse temperature di fusione per la creazione di elementi dimensionali in ABS o PLA. Durante il processo di stampa, l’operatore monitora il lavoro tramite il software. L’intero processo di creazione del modello può durare da alcune ore a un giorno. La precisione è fondamentale: la produzione di oggetti precisi con disegni dettagliati richiede più tempo di quella di oggetti più grossolani.
Dischi per auto
Una copia di una scultura di Michelangelo
La modellazione tridimensionale viene utilizzata anche in gioielleria e in tutti i settori del design e dell’ingegneria.
Il secondo inconveniente di una stampante 3D è la sua Dimensioni. Sono disponibili modelli compatti e in vendita, ma il loro limite di dimensioni di stampa è troppo modesto, anche se è adatto per la produzione graduale di installazioni o progetti architettonici.
Naturalmente, l’acquisto di una stampante 3D come giocattolo non è razionale: il costo medio dei modelli del segmento basso supera i 30 000 Euro. L’acquisto sarà redditizio se l’apparecchiatura svolge un compito specifico: portare profitto, sviluppare competenze, educare, essere creativi, aiutare nel lavoro.
Nel prossimo futuro possiamo aspettarci nuovi sviluppi in questo settore. È ora possibile stampare case vere e proprie da un semplice mortaio. Naturalmente, tali apparecchiature non sono disponibili per l’uso domestico, ma il fatto stesso di utilizzare nuovi materiali per la stampa promette opportunità di espansione metodica per la stampa volumetrica in casa.
Cosa significa esattamente “stampante 3D dal grande potenziale di stampa volumetrica”?