Nel capitolo precedente abbiamo visto che stampante 3D, modello digitale e materiale possono fare la magia. Vedremo ora che le tecnologie alla base del 3D printing sono assai diverse e quali sono i pro e i contro di ciascuna. Infine, ci addentreremo tra le possibilità applicative della stampa 3D e sul suo prossimo futuro sollevando un ultimo quesito a stuzzicarvi: cosa sarà più probabile? Stampare una casa in tre dimensioni o avere una stampante 3D sulla vostra scrivania?
Scopriamolo insieme.
Le principali tecnologie per stampare in 3D: pro e contro di un universo in espansione
Riprendiamo le fila del discorso da dove eravamo rimasti: il modello c’è, la stampante e i programmi di stampa pure, la fase successiva dipenderà dalla tecnologia utilizzata. I sistemi di stampa tridimensionale sono classificabili in base alla fonte di energia che innesca il processo di produzione additiva, in base al modo in cui il materiale viene unito o a seconda del materiale che viene usato.
Vediamo alcune tra le principali tecniche di stampa 3D e relativi materiali.
1. FDM o FFF, ovvero modellazione a deposizione fusa
Inventata da Scott Crump nella seconda metà degli anni Ottanta, si basa sulla tecnica dello slicing. Niente di complicato: il modello tridimensionale prende forma dalla deposizione di strati di materiale fuso uno sopra l’altro. Se vi è mai capitato di vedere un oggetto stampato in 3D avrete forse notato una rigatura orizzontale. Ecco, quello è il punto di fusione di due strati o layers.
Materiale:
Solitamente si usano filamenti di materiale termoplastico: tra i più comuni ci sono il PLA e l’ABS. Il primo è un materiale biodegradabile derivato dalla canna da zucchero e dal mais; mentre l’ABS, più resistente, è un derivato del petrolio. In ogni caso esistono più di 50 materiali usati per fabbricare filamenti per la stampa 3D e sempre più innovativi; per esempio: nylon, policarbonato, composti innovativi resistenti alle alte temperature e composti con filamenti di carbonio.
Pro:
I costi sono inferiori rispetto agli altri tipi di stampa tridimensionale (a seconda dei materiali).
Contro:
Nel caso di stampanti con un solo estrusore i supporti dell’oggetto che non poggiano sul piano di stampa devono essere fresati; nel caso di doppio estrusore, quello per la costruzione dei supporti verrà caricato con un filamento solubile in acqua o rimovibile meccanicamente.
2. SLA o stereolitografia
Si tratta della prima tecnica di prototipazione rapida creata e brevettata da Chuck Hull nel 1986. In questo caso l’oggetto viene creato tramite un fascio di luce, laser o un proiettore DLP (Digital Light Processing) a microspecchi, proiettato in un composto fotosensibile (chiamato fotopolimero) che si solidifica in strati fino a comporre l’oggetto finale.
Materiale:
Resina liquida, elastomeri tipo gomme, materiali trasparenti.
Pro:
Velocità di stampa e massima definizione.
Contro:
Elevato costi delle stampanti e della loro manutenzione; specialmente nel caso di stampanti con proiettore DLP si tratterà di strumenti molto ingombranti. Inoltre la resina usata per la prototipazione è tossica e durante la fase di stampa i modelli vengono supportati da ramificazioni che potrebbero modificare le geometrie. Insomma, qui entra in gioco anche la buona manifattura.
3. SLS o sinterizzazione laser selettiva
Le stampanti 3D SLS funzionano come le SLA, ma a differenza delle seconde usano un materiale in polvere e non una resina liquida. A inventare le stampanti 3D a sinterizzazione laser selettiva furono Carl Deckard e Joe Beaman nel 1984.
Materiale:
Qualsiasi purché in polvere, per esempio: nylon, ceramica, vetro, metalli, ecc.
Pro:
È possibile stampare oggetti senza strutture di supporto in quanto il materiale in polvere funge da supporto.
Contro:
Costi elevati del macchinario e suo impatto (elevate temperature, dimensioni). Tuttavia, a seconda dei materiali i pezzi realizzati possono essere piuttosto economici.
C’è da dire, infine, che alcune tecnologie definite “miste derivate” e conosciute con il nome di MJP (Multi Jet Printing) e CJP (Color Jet Printing) stanno prendendo piede: il principio di funzionamento è lo stesso della sinterizzazione, ma invece di un laser funzionano a collante e colori in CMYK, esattamente come una stampante inkjet.
Le mille e una stampa: a che cosa serve la stampa 3D
Gli ambiti in cui la stampa tridimensionale ha saputo fare la differenza sono soprattutto legati ad applicazioni in campo industriale, medico, scientifico sia in termini di ricerca che di produzione. Tuttavia il suo uso si sta diffondendo anche in campo artistico e domestico ed è ormai possibile prefigurare un futuro neanche troppo lontano in cui tutti avranno la propria stampante 3D da ufficio, da comodino o da smartphone.
L’uso principale della stampa 3D è quello della prototipazione rapida, ma il futuro sarà sempre più quello della produzione in serie. La stampa tridimensionale, infatti, soddisfa per ora una domanda molto contenuta e molto specifica: si tratta quindi di una fabbricazione a richiesta con volumi di produzione limitati. In quest’ottica è necessario aggiungere una puntualizzazione sulla differenza tra stampa 3D e produzione (o manifattura) additiva. Tecnicamente non esiste nessuna differenza a livello di processo perché si tratta in entrambi i casi di realizzazione di oggetti a tre dimensioni per via additiva. Si tratta più che altro di una categorizzazione data dalla destinazione d’uso del prodotto. La prima viene associata in particolare a un ambito consumer-oriented, mentre la seconda è legata a un contesto più propriamente industriale. Tuttavia l’uso è quasi indifferenziato.
Ecco alcuni esempi di applicazione della stampa 3D:
- edilizia e architettura
Perché non costruire una casa? Le case stampate in 3D sono un realtà e non una fantasia:
- industria e ingegneria
È di recente spuntata una delle prime auto elettriche stampate in 3D, a soli $10.000 e brevi tempi di produzione: solo 3 giorni.
- medicina
Le potenzialità della stampa tridimensionale si combinano perfettamente con le tecniche di imaging 3D in campo medicale. Partendo dalla digitalizzazione di un paziente tramite TAC, per esempio, la possibilità di creare organi e protesi, ma anche busti e gessi su misura non è più impensabile. Si tratta di un’agevolazione reale in termine di tempi, costi e di efficacia. La bio-compatibilità non è più un problema grazie alla bio-stampa 3D:
- settore alimentare
Passiamo a qualcosa di più vicino: Barilla e la stampante 3D per creare la pasta personalizzata.
- moda e design
La tecnologia applicata al design e alla moda ha innumerevoli applicazioni: stampanti tessili e ornamenti per tessuti, la personalizzazione di capi e scarpe “stampati su misura”. Nel comparto gioielliero qualcuno ne ha già fatto un business.
- what’s next?
Avete sempre desiderato un selfie di voi stessi in 3D? O vedere il viso di un personaggio storico?
In conclusione: dove vai se la stampante non ce l’hai
Le stampanti sono ora destinate alle imprese, ma il passo successivo è quello delle stampanti consumer-oriented. I prezzi sono per lo più ancora proibitivi come pure il know-how risulta essere una frontiera che àncora la stampa 3D alle applicazioni più propriamente industriali o al massimo artigianali. Esistono, infatti, molte piattaforme di condivisione online come Thingiverse che permettono di scaricare software e modelli, ma la vera frontiera sta nel trovare un uso effettivamente utile a una stampante 3D da tenere in casa. In parole povere, è necessario creare il bisogno oppure renderlo quantomeno ovvio prima che il consumatore medio possa prendere in considerazione l’acquisto di una stampante 3D, possibilmente a prezzi accessibili.
Ma sarà tutto bene quello che porterà?
Qui si scherza, ma neanche tanto:
Insomma arriverà la crisi degli anta? Questo è ancora tutto da vedere.
