Le stampanti a tre dimensioni sono da alcuni osservatori viste e interpretate come lo strumento del futuro dell’industria, ma non solo, come vedremo; addirittura secondo l’Economist porteranno un giorno chiaramente a una “terza rivoluzione industriale”.

Ma che cos’è una STAMPANTE 3D?

In sostanza stiamo parlando di una macchina che consente di produrre un oggetto solido partendo però da un modello digitale dell’oggetto stesso, realizzato con un software di modellazione. Alcuni articoli e riflessioni sottolineano la portata e importanza di tutto questo, parlando dunque di passaggio rivoluzionario dalla vecchia creazione di documenti alle nuove potenzialità di creazione di oggetti, oggetti tridimensionali. Questi vengono prodotti tramite la sovrapposizione perfetta di strati di polimeri condensati di varia natura in grado di aggregarsi per formare vera e propria materia solida. Il risultato, in poche parole, è la realizzazione di una figura che rispetta tutte e tre le misure nello spazio reale precedentemente realizzata al computer. La stampa 3D: una rivoluzione in atto già nelle nostre case.

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Da qualche anno si fa un gran parlare anche perché ormai la stampante 3d non è più un’esclusiva soltanto delle grandi aziende e delle case di produzione in serie ma ha raggiunto anche l’ambito domestico. Dalla stampa di pezzi per riparare oggetti di casa (come un paio di occhiali rotti), all’oggettistica, fino alla realizzazione casalinga di elementi complessi di ogni genere. Questa rivoluzione è già realtà. Se fino ad un passato recente per stampare un documento, le comuni stampanti a getto d’inchiostro facevano muovere una testina avanti e indietro lungo un asse orizzontale, mentre il foglio sotto di essa scorre lentamente in avanti, la testina rilascia righe sottilissime di inchiostro, una stampante 3D invece si muove lungo tre assi e sovrappone tra loro diversi strati di materiale. Più lo strato è sottile più la stampante ha una buona definizione. In media lo spessore è di 0,1 millimetri, ma ci sono modelli che riescono a stampare sovrapponendo strati di appena 0,02 millimetri. Da parte di tutti i settori dell’industria stiamo inoltre assistendo ad una corsa funzionale a sviluppare, ricercare e utilizzare allora nuovi materiali in questi processi, come per esempio, oltre che materiale plastiche, la fibra di carbonio, i derivati dell’amido di mais biodegradabili e naturali ma anche cellulosa, l’acciaio, i metalli e perfino la cioccolata! Sostanzialmente queste materie vengono racchiusi in una sorta di “cartucce stampante” che contengono dei filamenti di materiale.

Esistono diverse tecnologie per la stampa 3D e le loro differenze principali riguardano il modo in cui sono stampati gli strati: alcuni metodi usano materiali che si fondono o si ammorbidiscono e la modellazione a deposizione fusa , mentre altri depongono materiali liquidi che sono fatti indurire con tecnologie diverse, oppure utilizzando polveri ceramiche, attraverso sistemi di legatura che consentono di stampare materiale di argilla da un modello al computer e che poi va cotto.

Ma che cosa si stampa con le stampanti 3D?

Non c’è praticamente nessun settore in cui la manipolazione di materia secondo forme prestabilite e personalizzate non appaia interessante. La stampa 3D ha toccato i primi utilizzi nell’ambito della prototipazione e ciò ci porta subito a parlare dell’ambito industriale, dove sono usate soprattutto per stampare modelli di futuri prodotti, anche perché questo avviene a costi molto bassi rispetto ai metodi tradizionali. In questo modo si possono testare e sperimentare le caratteristiche dei campioni di pre-produzione realizzandone di molto simili al prodotto finito. In molti prevedono però che con le stampanti 3D in futuro sarà possibile stamparsi di tutto. Alcune società, per esempio, hanno iniziato a usare questi sistemi per permettere ai loro clienti di personalizzare gli oggetti che stanno per acquistare. E già questa – di fatto – è una rivoluzione! Iniziano del resto ad essere disponibili stampanti 3D per uso domestico, legate quindi ad un uso quotidiano e hobbystico. I vantaggi e le potenzialità appaiono davvero importanti: si può creare in proprio dei modelli o modificare alcuni già esistenti (dopo averli scaricati da appositi siti internet). La gamma di oggetti stampabili in proprio è ovviamente amplissima, e va dai portapenne ai supporti per cellulari, passando per i giocattoli e i modellini di treni, aerei e quant’altro, con grande possibilità di personalizzazione. Molto di questo lavoro è stato guidato focalizzato su comunità di utenti fai da te/entusiasti/precoci, con legami con il mondo accademico.

Quali possono essere le applicazioni?

Stampanti 3D per uso edilizio: al di fuori del nostro paese si notano importanti sviluppi soprattutto nella messa a punto del materiale cementizio; per esempio in Cina sono riusciti a stampare 10 case in calcestruzzo in 24 ore. In California, è stata ideata una stampante in grado di costruire una casa di 100mq, con muri e solette. Altri progetti arrivano dalla Spagna: piccoli robot che mentre si muovono su cingoli rilasciano materiale. Grazie alle stampanti 3d è stato anche possibile realizzare abitazioni ecofriendly, come Villa Asserbo, in Danimarca, la costruzione in sole quattro settimane utilizzando 820 fogli di compensato ricavato dalle foreste certificate Finlandesi, attraverso fogli di legno “stampati” con la tecnica del 3D printing in sole quattro settimane e rispettando i dettami dell’architettura green. Gli studi di architettura in questo modo possono avere oltretutto in pochissimo tempo un modello fisico di un progetto realizzato da loro fino a quel momento solo sulla carta, o meglio su AutoCAD. La possibilità di stampare le case non è passata inosservata agli enti spaziali che vorrebbe usare la stessa tecnologia per stampare basi lunari; la Nasa sta pensando ad un sistema per inviare la stampante 3D che sfrutta questa particolare tecnologia su di altri pianeti, in modo da realizzare abitazioni in totale autonomia.

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In campo medicale: attraverso polimeri che simulano le caratteristiche dei tessuti del corpo. Tutto ciò ha dato il là ad un fiorire di nuovi progetti, sperimentazioni e successi: ad Utrecht per esempio è stato effettuato il primo trapianto di cranio stampato in 3D ad un paziente; la calotta cranica è stata realizzata con un resina speciale tramite l’utilizzo di una stampante 3D. Un chirurgo a Newcastle ha operato invece, per la prima volta al mondo, una persona malata di tumore sfruttando proprio i vantaggi di questo tipo di stampa, tramite una precisa ricostruzione in 3D del bacino ed una riproduzione fedele realizzata con polvere di titanio. La grande sfida in questo campo è quella di usare questa stampa per creare modelli personalizzati di protesi da impiantare, in modo che si adattino al meglio a chi le dovrà utilizzare (risparmiando oltretutto anche una notevole mole di denaro). Altri esperimenti stanno andando nella direzioni di aumentare invece i normali parametri umani, per esempio usando un misto di cellule e nanoparticelle, un polimero organico e una piccola antenna di metallo, gli scienziati di Princeton hanno stampato in 3D un orecchio in grado di percepire frequenze oltre le normali capacità umane. Per quanto concerne invece il settore della farmacologia, sono state implementate soluzioni che permettono di realizzare farmaci personalizzati. Un team di ricercatori di inglesi ha creato infatti una stampante che consente non solo di stampare compresse uguali ad altre già esistenti, ma anche di creare farmaci personalizzati per ogni paziente.

In campo alimentare: realizzazione di oggetti in zucchero che si prestano particolarmente alla realizzazione di particolari sculture dal design “dolce” attraverso glasse. Anche per realizzare decorazioni in cioccolato esiste un apposito modello di stampante, che consente di produrre in pochi secondi qualsiasi forma proveniente da un modello CAD in fantastiche decorazioni commestibili, plasmabile quando è caldo, rigido quando si raffredda.

Nella didattica: l’utilizzo delle stampanti tridimensionali nelle scuole può risultare estremamente utile, fino a “capovolgere il rapporto tra gli studenti e le materie tecniche” secondo alcuni esperti.

Nell’arte: pressoché infinite sono, le possibili applicazioni della stampa tridimensionale in campo artistico, pensa al mondo dell’arte contemporanea o alla riproduzione di monumenti e sculture. Particolarmente utile si può rivelare nella riproduzione di preziosi, delicati o malandati manufatti dei beni culturali, dove il contatto diretto delle sostanze di stampaggio tradizionale potrebbe danneggiare la superficie dell’oggetto originale. Oggi c’è la possibilità di stampare utilizzando sabbia e un particolare inchiostro che si trasformano in roccia, nel settore del design, in particolare nell’interior design (tanto più in questo settore, niente è meglio di un modello reale per valutare la validità e bontà di un’idea).

Altre applicazioni includerebbero la ricostruzione dei fossili in paleontologia, la replica di manufatti antichi e senza prezzo in archeologia.

Ecco che sempre più creativi scelgono di dotarsi di una stampante 3D per avere in pochi secondi in mano l’oggetto pensato. Il successo è tale in questo ambito che spopolano oramai corsi, concorsi e mostre legate a questo settori, store dedicati alla vendita esclusiva di sistemi per la produzione di prototipi (online si trovano già i file di molti progetti realizzati da altri e condivisi). Con la “rivoluzione” 3D ci sarà anche spazio per alcune nuove professioni, ovvero l’artigianato diventerà sempre più digitale. Un settore che sta crescendo, mentre negli ultimi anni il costo delle stampanti 3D si è considerevolmente contratto.

Per concludere, che sia un giocattolo, un paio di occhiali, pezzi di ricambio, cover per il cellulare, oltre che utilizzi più in serie, la tecnologia di stampa 3d appare davvero rivoluzionaria La stampa 3D si può dunque affiancare ai metodi più tradizionali dando nuove possibilità e prospettive. Certo, i limiti sono soprattutto nel materiale e nell’utilizzo di più colori per uno stesso oggetto: le plastiche non sono solitamente un materiale percepito come nobile per esempio, e la complessità nel realizzare oggetti a più colori per le stampanti più economiche non è condizione ideale per creare oggetti che non siano prototipi. È indubbio però che la stampa 3D offra enormi opportunità e possa portare a un cambiamento sensibile degli attuali processi industriali attraverso nuove possibilità e un importante cambiamento nel modo di progettare e soprattutto di produrre le cose che ci stanno intorno. Uno dei cambiamenti più radicali apportato dalla stampa 3D è il rapporto tra produttore e cliente raggiungendo un livello di personalizzazione mai avuto prima, in qualsiasi ambito. Per molte cose potremmo non dover più andare nei negozi, potremmo farci da soli un componente che manca a qualcosa che ci serve.

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