Stampante 3D Fonte foto: Shutterstock
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Stampanti 3D, cosa sono e come funzionano

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. Perché? Perché consentono a tutti di realizzare piccoli oggetti a basso costo, scegliendo materiali e forme. Tuttavia, non è poi così immediato capire come una stampante di questo tipo funzioni, cosa permetta di realizzare e quali siano i suoi vantaggi.

Innanzitutto, 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 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 ai costi relativamente bassi. La parte fondamentale resta la progettazione dell’oggetto da costruire, che va fatta al computer con un programma apposito. Il documento da mandare in stampa deve contenere tutti i dettagli del prodotto finale: dalla lunghezza alla profondità, fino ai materiali da utilizzare.

In genere, il formato usato per salvare un progetto da mandare in stampa è il Stl (Standard Triangulation Language To Layer), un formato che scompone il progetto in triangoli grafici in modo che per la stampante sia facile riprodurre il disegno iniziale.

Per capire come funziona una stampante 3D dobbiamo pensare alla stampa 2D utilizzata solitamente per i documenti, ovvero sia le tradizionali stampanti conosciute e usate da tutti a casa o in ufficio. La differenza principale sta nella testina che, nel caso di una stampante 3D, è sostituita da un estrusore che – invece che l’inchiostro – impiega i polimeri dei materiali scelti. I filamenti in forma di granuli sono riscaldati, fusi e stratificati ad alta temperatura fino all’ultimazione del processo di costruzione.

L’estrusore della stampante 3D

L’estrusore è il cuore di una stampante 3D, dal momento che si occupa delle 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, pallet, granuli, resine, ecc.), che variano a seconda dell’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

Una Stampante 3D

Una stampante 3D in azione

Molto spesso, nel processo di stampa 3D di sinterizzazione, o come filamento nel processo FDM (Filament deposition manufactoring), si utilizza il nylon: 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 a essere colorato prima o dopo la stampa. Inoltre, mischiato con l’alluminio dà vita a un altro materiale usato nella stampa 3D: l’alumide.

Largamente utilizzato è anche l’ABS (acronimo di Acrilonitrile butadiene stirene), soprattutto per la produzione di oggetti duri e resistenti. Il filamento viene fuso a circa 250 gradi prima di poter essere utilizzato per la realizzazione di oggetti di qualunque genere, e si trova praticamente in ogni sfumatura di colore. Riciclabile, non è biodegradabile come lo è invece il PLA (acronimo di Acido polilattico) che – sebbene non sia particolarmente resistente o flessibile – è apprezzato per la sua varietà di colori (esiste anche trasparente).

Materiali metallici

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

Cibo stampato in 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 impiegato per realizzare particolari decorazioni su torte e dolci. Ultimamente qualche produttore ha iniziato a utilizzare le stampanti 3D per la pasta e la carne e si pensa che, in futuro, questi macchinari potranno produrre i cibi in base alle esigenze delle persone per adattarsi a intolleranze e allergie.

Le stampanti 3D in campo medico

Un importante campo d’applicazione della stampa 3D è quello medico. Grazie a questa particolare tecnologia è infatti possibile produrre davvero anche “oggetti” molto avanzati: orecchi bionici, placche per trapianti di cranio e facciali, incubatrici neonatali, organi, tessuti, ossa. La ricerca in questo senso non accenna a fermarsi, e gli studiosi sono ottimisti circa le possibilità che le stampanti 3D potranno in futuro offrire alla medicina.

 

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