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Cosa sono e come funzionano le stampanti 3D

Stanno rivoluzionando il settore industriale e si preparano ad essere usata anche nelle abitazioni, vediamo come funzionano e che cosa sono le stampanti 3D

Le stampanti 3D stanno diventando una presenza sempre più importante all’interno delle fabbriche e delle aziende. Questa tecnologia permette a tutti di realizzare piccoli oggetti a basso costo, scegliendo materiali e forme. Ma ancora non a tutti è chiaro cosa è e come funziona una stampante 3D.

Partiamo dalla base. Perché si chiama stampa 3D? Viene utilizzato il termine stampa perché la tecnica alla base, fatte le dovute proporzioni, ricorda quella utilizzata dalle stampanti laser. L’utente realizza un progetto su un software per la stampa 3D e poi lo invia alla stampante 3D affinché lo possa realizzare. Il procedimento è molto simile a quello che utilizziamo per stampare dei documenti con la periferica che abbiamo a casa. In pochi minuti, la sottilissima testina costruisce davanti ai nostri occhi il progetto, forgiando il materiale prescelto strato dopo strato.

Come funziona la stampante 3D

Il motivo della rapida diffusione delle stampanti 3D è fondamentalmente uno: la facilità d’uso. Il tutto unito a una duttilità unica d’impiego e a dei costi relativamente bassi. La parte fondamentale resta la progettazione dell’oggetto da costruire. Che come detto va fatta al computer con un programma apposito. Il documento poi da mandare in stampa deve contenere tutti i dettagli del prodotto finale: dalla lunghezza alla profondità, fino ai materiali da utilizzare. Solitamente il formato usato per salvare un progetto da mandare in stampa è Stl (Standard Triangulation Language To Layer). Si tratta di un formato che scompone il progetto in triangoli grafici. In modo che per la stampante sia facilmente riproducibile il disegno iniziale. Per capire come funziona una stampante 3D dobbiamo pensare a una stampa 2D usata solitamente per i documenti. Ovvero le famose stampanti conosciute e usate da tutti a casa o in ufficio. La differenza principale sta nella testina. Che nel nostro caso è sostituita da un estrusore che invece che l’inchiostro usa i polimeri dei vari materiali prescelti. I filamenti in forma di granuli sono riscaldati, fusi e stratificati ad alta temperatura fino all’ultimazione del processo di costruzione.

Cosa è l’estrusore

L’estrusore come è facile capire è il cuore di una stampante 3D. Si occupa di tre fasi fondamentali nel processo di stampa: il passaggio dei polimeri dal serbatoio alla fase di riscaldamento; la fusione dei filamenti e infine la fuoriuscita degli stessi dall’ugello per la fabbricazione dell’oggetto. Ovviamente come la testina anche l’estrusore è mobile, si muove su e giù e a destra e sinistra.

Materiali usati nella stampa 3D

Ogni anno i materiali usati nella stampa 3D si modificano in base alle nuove scoperte e alle innovazioni che la tecnologia porta in questo settore. Oggi esiste un’ampia varietà di materiali utilizzabili dalle stampanti 3D, disponibili in forme differenti (polvere, filamenti, pellet, granuli, resine, ecc.), che variano a seconda del tipo di utilizzo che se ne deve fare. Salvo alcuni modelli di nicchia che usano materiali molto particolari come ceramiche o paste dentarie, la maggior parte delle stampanti ha standardizzato i suoi materiali.

Materiali plastici

Iniziamo a vedere l’importanza e i vari processi attuabili con i materiali plastici. Partiamo dal nylon, che viene usato nel processo di stampa 3D di sinterizzazione oppure viene usato come filamento nel processo FDM (Filament deposition manufactoring). In questo caso il filamento della cartuccia viene prima fuso dall’estrusore e poi depositato strato su strato sino a costruire l’oggetto desiderato. Flessibile e resistente, il nylon è molto apprezzato anche perché di colore bianco e quindi adatto ad essere colorato prima o dopo la stampa. Inoltre, mischiato con l’alluminio dà vita a un altro materiale usato nella stampa 3D: l’alumide. Un altro materiale largamente apprezzato tra i plastici è l’ABS (acronimo di Acrilonitrile butadiene stirene). È molto usato in oggetti duri e resistenti, ma è poco flessibile. Il filamento è fuso a circa 250 gradi prima di poter essere utilizzato per la realizzazione di oggetti di qualunque genere. Si trova praticamente in ogni sfumatura di colore, non è biodegradabile ma è riciclabile. È biodegradabile invece il PLA (acronimo di Acido polilattico). Non è molto resistente o flessibile. Però si trova in una variegata trama di colori, e anche trasparente.

Materiali metallici

Tra i materiali metallici più utilizzati troviamo l’acciaio. Impiegato nei processi di sinterizzazione o fusione, è di color argento, ovviamente, ma può essere rivestito con altri materiali per assumere colori dorati o bronzei. Anche oro e argento vengono spesso usati nella stampa 3D per creare particolari gioielli stampati creati da artisti e artigiani. Mentre per chi cerca la resistenza il materiale più usato e consigliato è il titanio.

Le ceramiche e la carta

Questi materiali sono stati introdotti relativamente di recente. Solitamente le ceramiche sono usate per realizzare oggettistica e prodotti di uso quotidiano. Come tazzine, vasi o piatti.

Cibo stampato 3D

Le stampanti 3D per il cibo sono in continua evoluzione. I materiali più usati al momento sono il cioccolato e lo zucchero. Con quest’ultimo che viene applicato per realizzare delle particolari decorazioni su torte e dolci. Anche se ultimamente qualche produttore ha iniziato a usare stampanti 3D per la pasta e la carne. In futuro questi macchinari produrranno i cibi in base alle esigenze delle persone per adattarsi a intolleranze e allergie.

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