Funzionamento e tipologie di stampanti 3D: tutto ciò che devi sapere

Principio di funzionamento di una stampante 3d

Uno strumento noto a tutti e presente nella vita quotidiana della maggior parte delle persone come la stampante, negli ultimi anni, grazie all'inarrestabile progresso tecnologico, ha ricevuto delle migliorie che ne hanno ampliato nettamente le possibilità di utilizzo. Risulta ormai possibile, infatti, utilizzare delle stampanti 3d capaci di trasformare dei modelli 3d digitali in tantissimi strati fisici bidimensionali che, sovrapposti, finiscono per realizzare dei veri e propri oggetti in tre dimensioni. Per quanto riguarda le modalità di funzionamento più nello specifico, si possono individuare sette tipologie di stampanti, classificate in base alla tecnologia utilizzata:

• Fused deposition modeling (FDM, o modellazione a deposizione fusa), in cui il materiale viene rilasciato tramite un ugello di estrusione;
• Stereolithography (SLA, o stereolitografia), con cui produrre oggetti tridimensionali tramite delle resine fotosensibili che vengono rese solide da dei raggi UV;
• Selective Laser Sintering (SLS, o sinterizzazione selettiva con laser), tramite la fusione di particolari particelle di polvere;
• Binder Deposition (LDM), dove è un liquido a legare le particelle di polvere;
• Inkjet (MJM), tramite due fluidi che legano le particelle di polvere.

Parlando dei materiali utilizzati, talvolta vengono impiegati i metalli, ma in generale le più utilizzate sono le termoplastiche, le resine e le ceramiche.

Criteri per scegliere una stampante 3d professionale

Come succede per ogni altro bene, per scegliere una stampante 3d piuttosto che un'altra non si può non fare riferimento al budget: una soluzione come una stampante che utilizza una tecnologia FDM risulterà meno precisa, ma più economica, rispetto agli altri tipi precedentemente analizzati.

Detto ciò, ci sono degli elementi in base ai quali è possibile individuare delle differenze e, in base a queste, preferire un modello di stampante 3d piuttosto che un altro, in accordo con le proprie esigenze personali. Ad esempio, bisogna parlare del volume di stampa, ovvero quello spazio entro cui la stampante può produrre oggetti. Maggiore sarà il volume di stampa e più grandi saranno le dimensioni massime entro cui si potrà stampare. Come è facile intuire, al crescere del volume di stampa (o printing volume) aumenterà mediamente anche il prezzo da pagare per l'acquisto. Un altro fattore da tenere in considerazione è quello della qualità di stampa: come accennato poc'anzi, la tecnica FDM prevede un costo ridotto, ma la qualità di stampa risulterà spesso inferiore agli oggetti stampati con tecnica SLA che, usufruendo di una resina liquida polimerizzata ad alta precisione, porta a dei risultati affidabili e dettagliati.

L'alto prezzo sarà dunque ripagato da eccelsi standard di qualità. Per quanto riguarda i materiali legati alle diverse tipologie di stampanti 3d, si può affermare che tecnologie SLA utilizzano resine di plastica, mentre quelle SLS polveri di plastica.

Per stampare i metalli invece si potranno utilizzare modelli che sfruttano tecnologie SLM (Selective Laser Melting) o DMP (Direct Metal Printing). Bisognerà poi informarsi sul tipo di connettività di cui si ha bisogno per utilizzare la stampante scelta, in base anche al tipo di utilizzo che se ne vuole fare. La manutenzione delle stampanti 3d era inizialmente ardua e costosa, ma lo sviluppo di nuove tecnologie e la diffusione di questo tipo di dispositivi hanno portato a dei costi di manutenzione molto più accessibili.

Vantaggi e limiti della stampa 3d

I vantaggi che il possedere una stampante 3d comporta sono evidenti. Innanzitutto viene data la possibilità di stampare oggetti in maniera rapida e personalizzata: si potranno scegliere tutte le caratteristiche del bene da realizzare e le modalità per farlo, rispondendo in maniera precisa a tutte le richieste dell'utente. Inoltre, i costi di manutenzione sono irrisori, per cui non sarà difficile mantenere questo dispositivo nelle migliori condizioni possibili ad un basso costo. Tuttavia, vanno evidenziati anche dei limiti che, almeno ad oggi, si possono riscontrare in seguito all'acquisto di una stampante 3d.

Vanno menzionate le difficoltà nel reperire i materiali adatti e il loro costo, nonché il fatto che alcune tipologie di stampanti (in base alla tecnica utilizzata) non garantiscano una qualità sempre eccellente del prodotto. Inoltre, per quanto il costo di manutenzione sia piuttosto basso e non costituisca un problema, va detto che il prezzo di acquisto di uno di questi dispositivi è molto alto. Proprio per questo, è necessario sopportare un costo molto elevato all'inizio, per poi godersi la propria stampante a lungo.

Applicazioni della stampa 3d

Quali sono gli ambiti di applicazione di questa nuova tecnologia in rapida ascesa? Sicuramente uno dei settori in cui questi dispositivi trovano maggiore fortuna è ad oggi quello manifatturiero, dove la presenza di stampanti 3d garantisce non solo un risparmio in termini economici, ma anche in termini di tempo, fornendo la possibilità di aumentare notevolmente il volume di produzione. Si potranno quindi stampare tantissimi tipi di oggetti, partendo dagli infissi fino ad arrivare a componenti di ricambio o prodotti stampati in piccoli lotti. Un altro ambito di applicazione è quello medico, dove si potranno creare nuovi dispositivi e strumenti per i medici e soprattutto delle protesi.

Queste, avendo un costo di produzione minore, saranno vendute ad un prezzo più basso, producendo comunque un margine di guadagno remunerativo per chi le vende. Insomma, a guadagnarci saranno sia i clienti che i venditori. Le stampanti 3d saranno d'aiuto anche nell'architettura e nell'edilizia, causando un drastico aumento della produttività nella realizzazione di modelli e plastici in 3d, la cui produzione "a mano" richiederebbe uno sforzo di gran lunga maggiore. Questo nuovo tipo di stampante viene utilizzato anche nella ricerca scientifica, dove può servire a creare o riparare l'attrezzatura e gli strumenti dei ricercatori. Un ulteriore settore valido in cui spendere l'utilizzo di una stampante 3d è quello del product design. Sarà molto più comodo passare dalla progettazione del modello in tre dimensioni alla produzione materiale del bene.

Come risulta ormai chiaro, con questa tecnologia la distanza che separa l'idea dalla realizzazione viene ridotta di moltissimo, dando la possibilità a chiunque di dare forma alla propria creatività.

Tendenze nella stampa 3d professionale

Le tendenze relative alla stampa 3d professionale riguardano diversi settori.

Uno di questi è quello della ricerca di nuovi materiali disponibili per la stampa: se materiali come termoplastiche, metalli e sabbia sono già comunemente utilizzati, va fatto notare che molte aziende stanno investendo sulla sperimentazione di nuovi materiali come la gomma o il legante per il legno. Aumentare la gamma di materiali disponibili significa ampliare i settori in cui espandersi e migliorare la propria quota di mercato ed il proprio posizionamento. Un altro mondo in cui la stampa 3d troverà una sempre maggiore applicazione è quello dell'Internet Of Things (IoT), che permette di creare delle fitte reti di macchinari e dispositivi in grado di comunicare tra loro, scambiandosi informazioni e lavorando in maniera coordinata.

Collegando diversi dispositivi e sfruttando queste nuove tecnologie si possono ottenere risultati inaspettati e l'unico limite è l'immaginazione. Bisogna poi menzionare gli studi in materia di digitalizzazione 3d, tramite strumenti ottici e laser. Questi permettono di scansionare un oggetto reale e creare, a partire da esso, un modello 3d digitale; quest'ultimo può essere poi utilizzato per diversi scopi, come la stampa 3d, il controllo qualità o il reverse engineering. Insomma, sono vari i trend da cavalcare e infiniti gli ambiti di applicazione. È proprio per questo motivo che la stampa 3d, dando libero sfogo alla creatività di chi la utilizza, permette non solo di perfezionare tecnologie già esistenti, ma spalanca la porta a nuove idee e modelli di business.