Ma cosa si intende per stampa 3D? Beh, come molti fanno ormai, quando si ha la necessità di capire di cosa si sta parlando, vi invito a leggere l'articolo estratto da Wikipedia:
Stampa 3D
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Le stampanti 3D offrono
la possibilità di stampare e assemblare parti composte da diversi materiali con
diverse proprietà fisiche e meccaniche in un singolo processo di costruzione.
Le tecnologie di stampa 3D avanzate creano modelli che emulano molto da vicino
l'aspetto e le funzionalità dei prototipi.
Una stampante 3D lavora
prendendo un file 3D da un computer e utilizzandolo per fare una serie di
porzioni in sezione trasversale. Ciascuna porzione è poi stampata l'una in cima
all'altra per creare l'oggetto 3D.
« La stampa tridimensionale rende economico creare singoli oggetti
tanto quanto crearne migliaia e quindi mina le economie di scala.
Essa potrebbe avere sul mondo un impatto così profondo come lo ebbe l'avvento
della fabbrica... Proprio come nessuno avrebbe potuto predire l'impatto
del motore a vapore nel 1750 —
o della macchina da stampa nel 1450,
o del transistor nel 1950 —
è impossibile prevedere l'impatto a lungo termine della stampa 3D. Ma la
tecnologia sta arrivando, ed è probabile che sovverta ogni campo che
tocchi. »
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(The Economist, in un editoriale del 10 febbraio 2011[3])
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Negli ultimi anni il
costo delle stampanti 3D si è considerevolmente contratto,[4] rendendole economicamente
accessibili alle piccole e medie imprese e favorendone l'ingresso nel mondo
degli uffici. Sebbene la prototipazione rapida domini
gli usi attuali, le stampanti 3D offrono un grande potenziale per la produzione
di applicazioni. La tecnologia trova anche uso nel settore della gioielleria,
calzoleria, progettazione industriale, architettura, automotiva, aerospaziale,
medico e dentistico.
Nel gennaio 2012 The Pirate Bay ha annunciato la nascita
della categoria Physible per i file contenenti la descrizione
di oggetti tridimensionali da stampare[5][6][7].
Metodi
Per fare la stampa 3D
sono disponibili numerose tecnologie concorrenti. Le loro differenze principali
riguardano il modo in cui sono costruiti gli strati per creare le parti. Alcuni
metodi usano materiali che si fondono o si ammorbidiscono per produrre gli
strati, ad es. il selective laser sintering (SLS) e
la modellazione
a deposizione fusa (fused deposition modeling, FDM),
mentre altri depongono materiali liquidi che sono fatti indurire con tecnologie
diverse. Nel caso dei sistemi di laminazione, si hanno strati sottili che
vengono tagliati secondo la forma e uniti insieme.
Ogni metodo ha i suoi
vantaggi e inconvenienti, e conseguentemente alcune società offrono una scelta
tra polvere e polimero come materiale dal quale l'oggetto è ricavato.[8] Generalmente, i fattori
principali presi in considerazione sono la velocità, il costo del prototipo
stampato, il costo della stampante 3D, la scelta dei materiali, le colorazioni
disponibili, ecc.[9]
Un metodo di stampa 3D
consiste in un sistema di stampa a getto
d'inchiostro. La stampante crea il modello uno strato alla volta,
spargendo uno strato di polvere (gesso o resine) e stampando con il getto d'inchiostro un legante
nella sezione trasversale della parte. Il processo viene ripetuto finché non è
stampato ogni strato. Questa tecnologia è l'unica che consente la stampa di
prototipi interamente a colori. Questo metodo permette anche di realizzare
sporgenze. È inoltre riconosciuto come il metodo più veloce.
Nel digital light
processing (DLP), una vasca di polimero liquido è esposto
alla luce di un proiettore DLP in condizioni di luce inattinica. Il polimero liquido esposto
si indurisce. La piastra di costruzione poi si muove in basso in piccoli
incrementi e il polimero liquido è di nuovo esposto alla luce. Il processo si
ripete finché il modello non è costruito. Il polimero liquido è poi drenato
dalla vasca, lasciando il modello solido. Lo ZBuilder Ultra è un esempio di sistema di
prototipazione rapida DLP.
Il fused
deposition modeling (FDM), una tecnologia sviluppata dalla Stratasys[10] che si adopera nella
prototipazione rapida tradizionale, usa un ugello per depositare un polimero
fuso su una struttura di supporto, strato dopo strato.
Un altro approccio è la
fusione selettiva di un mezzo stampato in un letto granulare. In questa variazione,
il mezzo non fuso serve a sostenere le sporgenze e le pareti sottili nella
parte che viene prodotta, riducendo il bisogno di supporti ausiliari temporanei
per il pezzo da lavorare. Normalmente si usa un laser per sinterizzare il mezzo e formare il
solido. Esempi di questa tecnica sono l'SLS (selective laser sintering) e il DMLS (direct metal laser sintering), che usano
metalli.
Infine, le
configurazioni ultrasottili sono realizzate mediante la tecnica di microfabbricazione
3D della fotopolimerizzazione a due fotoni. In questo approccio, l'oggetto 3D desiderato è
evidenziato in un blocco di gel da un laser concentrato. Il gel è fatto
indurire in un solido nei punti dov'era concentrato il laser, grazie alla
natura non lineare della
fotoeccitazione, ed il gel rimanente viene poi lavato via. Si producono facilmente
configurazioni con dimensioni al di sotto dei 100 nm, così come strutture
complesse quali parti mobili e intrecciate.[11]
Diversamente dalla stereolitografia, la stampa 3D a getto
d'inchiostro è ottimizzata per velocità, costo contenuto e facilità d'uso,
rendendola adatta per la visualizzazione dei modelli elaborati durante gli
stadi concettuali della progettazione ingegneristica fino agli stadi iniziali
del collaudo funzionale. Non sono richieste sostanze chimiche tossiche come
quelle utilizzate nella stereolitografia, ed è necessario un lavoro minimo di
finitura dopo la stampa; occorre soltanto usare la stessa stampante per
soffiare via la polvere circostante dopo il processo di stampa. Le stampe con
polvere legata possono essere ulteriormente rinforzate mediante l'impregnazione
con cera o polimero termofissato. Nell'FDM le parti possono essere rinforzate
inserendo un altro metallo nella parte mediante assorbimento per capillarità.
Nel 2006, Sébastien
Dion, John Balistreri e altri presso l'Università statale di Bowling Green cominciarono
una ricerca sulle macchine per la prototipazione rapida in 3D, creando oggetti
d'arte ceramica stampati. Questa ricerca ha portato all'invenzione di polveri
ceramiche e di sistemi di legatura che consentono di stampare materiale
di argilla da un modello al computer e poi
di cuocerlo per la prima volta.[12]
Risoluzione
La risoluzione è
espressa in spessore degli strati e la risoluzione X-Y in dpi. Lo spessore degli strati tipicamente è
intorno ai 100 micrometri (0,1 mm),
mentre la risoluzione X-Y è paragonabile a quella delle stampanti laser. Le
particelle (punti 3D) hanno un diametro all'incirca da 50 a 100 micrometri
(0,05-0,1 mm).
Applicazioni
La stampa 3D si usa
comunemente nella visualizzazione dei modelli, nella prototipazione/CAD, nella
colata dei metalli, nell'architettura, nell'educazione, nella tecnica geospaziale,
nella sanità e nell'intrattenimento/vendita al dettaglio. Altre applicazioni
includerebbero la ricostruzione dei fossili in paleontologia, la replica di manufatti antichi
e senza prezzo in archeologia, la ricostruzione di ossa e parti di corpo
in medicina legale e
la ricostruzione di prove gravemente danneggiate acquisite dalle indagini sulla
scena del crimine.
Più recentemente, si è
suggerito l'uso della tecnologia della stampa 3D per espressioni di tipo
artistico.[13] Gli artisti hanno usato le
stampanti 3D in vari modi.[14]
La tecnologia della
stampa 3D viene attualmente studiata dalle aziende e dalle accademie di
biotecnologia per il possibile uso nelle applicazioni di ingegneria tissutale in
cui sono costruiti organi e parti di corpo usando tecniche a getto
d'inchiostro. Strati di cellule viventi sono depositati su un mezzo gelatinoso
e accumulati lentamente per formare strutture tridimensionali. Per riferirsi a
questo campo di ricerca si sono usati vari termini: tra gli altri, stampa
organica, bio-stampa e ingegneria tissutale assistita
da elaboratore.[15] La stampa 3D può produrre una
protesi personalizzata dell'anca in un unico passaggio, con la parte sferica
dell'articolazione permanentemente nella cavità articolare, e anche con le
attuali risoluzioni di stampa l'unità non richiederà la lucidatura.
Grazie alle stampanti 3D
è stato possibile realizzare anche abitazioni ecofriendly, come Villa Asserbo, in Danimarca, a 60 Km a Nord da Copenaghen. Gli architetti danesi dell'eentileen (
gli ideatori) hanno inserito i progetti digitali dell'abitazione in una
stampante CNC - provvista di un trapano delle dimensioni di una stanza - che
gli ha permesso di ultimare la costruzione in sole quattro settimane
utilizzando 820 fogli di compensato ricavato dalle foreste certificate
Finlandesi. ( Fonte)
L'uso delle tecnologie
di scansione 3D consente la replica di oggetti reali senza l'utilizzo delle
tecniche di stampaggio, che in
molti casi possono essere più costose, più difficili, o anche più invasive da
eseguire; particolarmente con preziosi o delicati manufatti dei beni culturali[16] dove il contatto diretto delle
sostanze di stampaggio potrebbe danneggiare la superficie dell'oggetto
originale.
Stampanti 3D per uso domestico
Stampanti 3D per uso domestico
RepRap è un progetto che mira a produrre
una stampante 3D FLOSS, le cui specifiche
complete sono distribuite sotto la GNU
General Public License, e che può stampare una copia di sé
stessa. Alla data del novembre 2010, la RepRap poteva stampare solo parti
in plastica. La ricerca è in
corso per permettere al dispositivo di stampare anche circuiti stampati, nonché parti in
metallo.Ci sono stati vari sforzi, spesso collegati, per sviluppare stampanti
3D adatte all'uso domestico, e per rendere questa tecnologia disponibile a
prezzi accessibili a molti utenti finali individuali. Molto di questo lavoro è
stato guidato da e focalizzato su comunità di utenti fai da te/entusiasti/precoci, con legami con il
mondo accademico "smanettoni".[17]
Un altro progetto che ha
fatto strada e che ha ereditato molto dalla RepRap è la Thing-o-Matic della MakerBot Industries.
La Thing-o-Matic è stata la prima stampante venduta in kit di montaggio e
diffusa in tutto il mondo. Il modello Replicator della
Makerbot, sta prendendo il posto della Thing-o-Matic. La Replicator ha riscosso
un grandissimo successo al CES di Las Vegas 2012.
Anche in Italia sono
state sviluppate stampanti 3D tra cui la Galileo,
la Sharebot,
menzionata anche sul numero di Focus di settembre 2012, laPowerWasp,
realizzata da Wasp Project che lavora per divulgare le tecnologie più avanzate
e renderle raggiungibili a tutti, pari conoscenza e pari opportunità per
liberare la creatività e rilanciare l’economia dal basso, e la 3Drag,
sviluppata da Futura Elettronica partendo dal
progetto RepRap ma introducendo diverse soluzioni
tra cui una nuova e performante scheda
di controllo basata su Arduino.
A fine 2012 formlabs
ha ottenuto i fondi su Kickstarter per
la sua stampante 3D Form 1 che dovrebbe essere tra le più
precise tra le stampanti di fascia economica[18][19].
Stampanti 3D per uso spaziale
Nel 2013 nasce
il progetto AMAZE (Additive
Manufacturing Aiming Towards Zero Waste and Efficient Production of High-Tech
Metal Products che significa: Produzione efficiente di prodotti di
Metallo ad alta tecnologia con Manifattura additiva attraverso "Spazzatura
Zero"), un consorzio di 28 aziende per portare la stampa 3D nello
spazio e poter stampare autonomamente pezzi di ricambio metallici, contenendo i
costi e minimizzando gli sprechi[20][21]. Attualmente ci sono ancora alcuni
problemi tecnici affichè si possa arrivare alla produzione di metalli di
qualità industriale.
Siti di riferimento in Italia e all'estero
Esistono già diversi
siti di riferimento a livello internazionale come Thingiverse e Cubify[22] ma anche in Italia stanno
nascendo diverse comunità e siti specializzati rivolti ad appassionati e
professionisti del settore. I più attivi in Italia al momento sono: Stampalo 3D e Stampa 3D.
Ricerca
Sono allo studio progetti di stampanti 3d per la produzione di cibo dall'impresa Systems and Materials Research Corporation con 125.000 dollari di finanziamento dall'agenzia spaziale NASA e di cellule umane dall' università di Oxford[23][24].
Note
- ^ Evoluzione della stampa digitale (Articolo e Video)
- ^ Vedi animazione della stratificazione
- ^ Print me a Stradivarius in «editoriale», The Economist, 10 febbraio 2011. URL consultato il 15-02-2011.
- ^ Close-Up On Technology - 3D Printers Lead Growth of Rapid Prototyping - 08/04, Ptonline.com. URL consultato il 01-09-2009.
- ^ Evolution: New category.
- ^ The Pirate Bay Wants You To Really Download A Car da TorrentFreak
- ^ Pirate Bay lancia i "Physibles" oggetti reali da stampare in 3d da la Repubblica
- ^ «The World In 2008», Economist.com, 15 novembre 2007. URL consultato il 01-09-2009.
- ^ Factors to Consider When Choosing a 3D Printer. URL consultato il 01-09-2009.
- ^ Chee Kai Chua, Kah Fai Leong, Chu Sing Lim, Rapid Prototyping, World Scientific, 2003, p. 124. ISBN 9789812381170. URL consultato il 31-10-2008.
- ^ Cheaper avenue to 65 nm?, EETimes.com. URL consultato il 10-09-2009.
- ^ Balistreri, John (estate-autunno 2008). Creating Ceramic Art Using the Rapid Prototyping Process. Studio Potter 36 (2).
- ^ How 3-D Printing Figures To Turn Web Worlds Real (PDF), Wall Street Journal Online, 12 dicembre 2007. URL consultato il 01-09-2009.
- ^ Séquin, C. H. 2005. Rapid prototyping: a 3d visualization tool takes on sculpture and mathematical forms. Commun. ACM 48, 6 (giugno 2005), 66-73. [1]
- ^ ABC News: 'Organ Printing' Could Drastically Change Medicine, Abcnews.go.com. URL consultato il 01-09-2009.
- ^ Paolo Cignoni, Roberto Scopigno (giugno 2008). Sampled 3D models for CH applications: A viable and enabling new medium or just a technological exercise?. ACM Journal on Computing and Cultural Heritage 1 (1). DOI:10.1145/1367080.1367082.
- ^ A Space For DIY People To Do Their Business : NPR
- ^ http://formlabs.com/pages/our-printer Form 1 sul sito di formlabs
- ^ http://altadefinizione.hdblog.it/2012/09/27/form-1-la-stampante-3d-ad-altissima-precisione-su-kickstarter-video/ FORM 1, la stampante 3D ad altissima precisione su Kickstarter, HDblog
- ^ Satelliti e razzi stampati in 3D metallico, una svolta, Tom's hardaware
- ^ (EN) N° 31–2013: Call for Media: Taking 3D printing into the metal age, Agenzia Spaziale Europea
- ^ Cubify
- ^ http://www.tomshw.it/cont/news/stampante-3d-per-il-cibo-come-il-replicator-di-star-trek/45926/1.html Stampante 3D per il cibo come il replicator di Star Trek
- ^ http://www.tomshw.it/cont/news/con-la-stampa-3d-si-fanno-anche-le-cellule-umane/44601/1.html Con la stampa 3D si fanno anche le cellule umane
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