La stampa 3D è un processo di produzione che crea un oggetto fisico tridimensionale da un file digitale. Questo processo è chiamato produzione additiva, il che significa che il materiale viene aggiunto, non rimosso.
Con la stampa 3D, crei un progetto digitale 3D in un programma di modellazione, noto come software CAD, e quindi utilizzi una stampante 3D per produrre strati di materiale per formare l'oggetto finito. Aziende, ricercatori, professionisti del settore medico, hobbisti e altro ancora utilizzano la stampa 3D per una vasta gamma di applicazioni.
Ecco uno sguardo a come è nata la stampa 3D, come funziona, a cosa serve e cosa riserva il futuro per questa tecnologia.
La stampa 3D potrebbe far parte del tuo film preferito. Gli oggetti di scena in film come Black Panther, Iron Man, The Avengers e Star Wars utilizzano la stampa 3D, consentendo agli scenografi di creare e ricreare oggetti di scena in modo semplice ed economico.
La storia (e il futuro) della stampa 3D
All'inizio degli anni '80 apparve la tecnologia di stampa 3D, ma era nota come tecnologia di prototipazione rapida o RP. Nel 1980, il Dr. Kodama del Giappone ha depositato una domanda di brevetto per la tecnologia RP, ma il processo non è stato completato.
Nel 1984, Charles "Chuck" Hull inventò un processo che chiamò stereolitografia, che utilizzava la luce UV per solidificare il materiale e creare un oggetto 3D strato dopo strato. Nel 1986, Hull ottenne un brevetto per il suo apparato per stereolitografia, o macchina SLA.
Chuck Hull ha continuato a formare 3D Systems Corporation, una delle più grandi aziende di tecnologia 3D al mondo.
Altri processi e tecnologie di stampa 3D sono stati sviluppati nello stesso periodo e ulteriori miglioramenti sono continuati negli anni '90 e all'inizio degli anni 2000. Tuttavia, l'obiettivo principale della tecnologia di stampa 3D era la prototipazione e le applicazioni industriali.
La tecnologia di stampa 3D ha iniziato a farsi notare dai media mainstream nel 2000, quando è stato creato il primo rene stampato in 3D, anche se il trapianto riuscito di un rene 3D non è avvenuto fino al 2013. Nel 2004, il progetto RepRap aveva una stampante 3D stampa un' altra stampante 3D. Più attenzione da parte dei media è stata attirata nel 2008 con il primo arto protesico stampato in 3D.
Altri progressi 3D sono seguiti rapidamente, inclusa una casa stampata in 3D in cui una famiglia si è trasferita nel 2018.
Oggi, la stampa 3D non riguarda solo i prototipi e la produzione industriale. Hobbisti, scienziati e chiunque utilizzi la stampa 3D per la produzione di prodotti, beni di consumo, progressi medici, materiali didattici e altro ancora. Sta rapidamente diventando più utile per il consumatore di tutti i giorni.
Oscar Adelman, CEO di Remi, afferma che il processo sta diventando sempre più popolare nel settore dentale, ad esempio. L'accuratezza della stampa 3D è incredibilmente impressionante e può aiutare i clienti del settore dentale a risparmiare fino all'80% sui prodotti rispetto ai prezzi tradizionali dello studio dentistico.
"Man mano che la tecnologia di stampa diventa più veloce, più economica e più comune, vedremo industrie come il settore dentale fare più affidamento sulla tecnologia per le procedure quotidiane", afferma.
È in arrivo anche la stampa 4D, con oggetti stampati che possono cambiare forma nel tempo.
Come funzionano le stampanti 3D
Esistono diversi tipi di tecnologie di stampa 3D, tra cui Fused Deposition Modeling (FDM), noto anche come Fused Filament Fabrication (FFF). FDM è il metodo più comune e popolare ed è utilizzato nelle stampanti 3D più convenienti.
Il metodo di stampa FDM utilizza un filamento di materiale plastico, un po' come una corda. Il filamento viene alimentato da un rotolo in una testina riscaldata, che fonde la plastica. La testa estrude la plastica fusa sul letto della macchina. La testata si sposta sul letto, in 2D, depositando il primo strato di materiale.
Una volta completato il primo strato, la testa viene spostata verso l' alto dello spessore del primo strato e deposita sopra lo strato successivo. La parte viene costruita strato per strato, come cuocere una pagnotta fetta per fetta.
Le stampanti 3D FDM popolari includono MakerBot e Ultimaker.
Esempio di utilizzo di una stampante 3D
Ecco uno sguardo a come la semplice stampa 3D potrebbe funzionare su una stampante FDM.
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Scarica un modello 3D che desideri stampare o disegnane uno tu stesso.
Trova modelli scaricabili su Thingiverse o GrabCAD. Per progettare tu stesso un modello, prova SketchUp o Blender. Per le parti di ingegneria, prova un software CAD come SolidWorks.
- Se non lo è già, converti il modello in un formato di stampa 3D, ad esempio un file STL.
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Importa il modello in un software di slicing, come MakerWare, Cura o Simplify 3D.
MakerWare funziona con le stampanti 3D MakerBot. Cura e Simplify 3D producono codice G, che funziona con la maggior parte delle stampanti 3D.
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Configura la build nel software di slicing. Decidi come orientare il modello sulla stampante 3D. Per FDM, ridurre al minimo le sporgenze più ripide di 45 gradi perché queste richiedono strutture di supporto.
Quando decidi l'orientamento, considera come caricare il modello in modo che i livelli non si separino facilmente.
Image Per risparmiare tempo e materiali, i modelli generalmente non sono solidi. Specificare la percentuale di riempimento (in genere dal 10 al 35 percento), il numero di strati perimetrali (in genere 1 o 2) e il numero di strati inferiore e superiore (in genere da 2 a 4). Ci sono altre cose da considerare quando si prepara un modello per la stampa 3D.
- Esporta il programma, che in genere è un file di codice G. Il software di slicing converte il modello e la configurazione di build specificati in una serie di istruzioni. La stampante 3D segue questo per costruire la parte.
- Trasferisci il programma alla stampante 3D utilizzando una scheda SD, USB o Wi-Fi.
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Stampa il modello sulla stampante 3D.
Image - Quando la stampante 3D finisce di costruire il modello, rimuovilo ed eventualmente puliscilo. Rompere eventuali strutture di supporto e strofinare eventuali grumi rimanenti con carta vetrata fine.
Altri tipi di macchine da stampa 3D
Oltre alle stampanti FDM, i metodi di stampa 3D includono anche stereolitografia (SLA), Digital Light Processing (DLP), Selective Laser Sintering (SLS), Selective Laser Melting (SLM), Laminated Object Manufacturing (LOM) e Digital Beam Melting (EBM).
SLA è la più antica tecnologia di stampa 3D ed è ancora in uso oggi. DLP utilizza l'illuminazione oltre ai polimeri, mentre SLS utilizza un laser come alimentatore per creare forti oggetti stampati in 3D. SLM, LOM ed EBM sono in gran parte caduti in disgrazia.
Il futuro della stampa 3D
La stampa 3D porterà a un futuro di prodotti personalizzati on-demand realizzati istantaneamente secondo le nostre esatte specifiche? Anche se questo non è chiaro, la tecnologia di stampa 3D sta crescendo rapidamente e viene utilizzata in molte aree.
La stampa 3D di case, organi del corpo come reni e arti e altri progressi hanno il potenziale per migliorare la vita di persone non raccontate in tutto il mondo.
