Vi siete mai chiesti quanti possono essere gli utilizzi di una stampante 3d? Anche noi, come voi, siamo rimasti affascinati da questo mondo, che ci ha colpito in maniera particolare per quelle che sono le sue particolarità ed in maniera specifica, quelle che saranno le possibilità che si apriranno davanti a noi nel giro di pochi anni grazie a questo particolare tipo di dispositivo.
Un po’ di storia
Le prime attrezzature caratterizzate da una tecnologia in grado di poter stampare in maniera additiva degli oggetti in tre dimensioni furono sviluppate negli anni '80. Nel 1981 per essere precisi, Hideo Kodama dell'Istituto di ricerca industriale municipale di Nagoya riuscì a brevettare due metodi additivi per fabbricare modelli in plastica tridimensionale con polimero termoindurente fotoindurente. Molti brevetti furono necessari per poter arrivare ad un processo di stampa 3d come quella che conosciamo noi oggi: ci vollero fra gli altri gli apporti dei francesi Alain Le Méhauté, Olivier de Witte e Jean Claude André e quelli di Chuck Hull della 3D Systems Corporation per poter giungere ad un processo di stereolitografia simile a quello che siamo in grado di poter utilizzare oggi; il contributo di Hull in particolare è stato di fondamentale importanza ed è alla base di molti dei processi che vengono utilizzati oggi per effettuare una stampa 3d. Per quanto riguarda invece il processo di estrusione della plastica bisognerà aspettare il 1988 con S. Scott Crump e la sua compagnia (la Stratasys) che già nel 1992 pubblicizzava una prima rudimentale macchina FDM. Andando invece a prendere in considerazione i tempi più moderni, nel 2013 Samantha Snabes e Matthew Fiedler, entrambi dipendenti della NASA, creano il primo prototipo di stampante 3D dalle dimensioni maestose conosciuto con il nome di Gigabot e lanciano inoltre una società di stampa 3d chiamata re: 3D.
Caratteristiche principali, particolarità e tipologie di stampanti 3d professionali
Le stampanti 3d sono degli straordinari dispositivi che, come dei veri e propri prodigi della tecnologia moderna, ci consentono di poter creare a partire da un disegno modellato al pc, un oggetto dotato di forme tridimensionali. Questo disegno modellato al pc naturalmente deve essere elaborato mediante l’utilizzo di un apposito software (il software più utilizzato per la modellazione 3d è AUTOCAD) all’interno del quale andranno inserite quelle che sono le informazioni necessarie all’output (termine che fa riferimento al disegno dell’oggetto che abbiamo intenzione di riprodurre in 3d tramite l’ausilio della stampante); questo software, una volta collegato alla stampante 3d di casa, è in grado di inviare alla stampante stessa le informazioni necessarie per poter dare l’avvio al processo di stampa in 3d, che si svolge in maniera verticale: cosa significa? Che le stampa procede dal basso verso l’alto, andando a creare strato dopo strato l’oggetto che avete progettato fino all’ultimo millimetro andando a creare una stratificazione di tipo trasversale. Questo metodo di stampa 3d porta il nome di Fused Deposition Modeling (abbreviato spesso con la sigla FDM per comodità) e prevede che il filamento di plastica fuso vada così a depositarsi seguendo quelle che sono le indicazioni espresse sul file, su una superficie piana che risponde al nome di piano di estrusione. Una volta solidificatasi al di sopra di questo piano, allora la stampante procederà con l’andare a depositare lo strato successivo di filamento, e così via.
Tipologie di stampanti 3d professionali e caratteristiche principali
Questo vale per la maggior parte delle stampanti 3d in vendita. Se avete avuto modo di poter dare un’occhiata alle numerose offerte disponibili online, avrete avuto modo di poter notare che, fra tutti quei modelli di stampante 3d fra i quali poter scegliere, si possono effettuare delle distinzioni non solo fra stampanti 3d economiche e fra stampanti di fascia alta/professionale, ma fra i vari modelli di stampanti 3d in vendita per utilizzo domestico si possono distinguere due principali tipi di stampanti 3d: le stampanti 3d con tecnologia SLS e le stampanti 3d con tecnologia FDM (in italiano “modellazione con deposito di filamento fuso”). Le prime riescono a funzionare tramite la presenza di un laser, e sono in grado di poter operare andando a riscaldare e fondere materiali di tipo plastico o metallico che vengono poi fusi grazie al calore emesso dal macchinario per poter dare forma all’oggetto che siete interessati a realizzare. Le seconde invece, utilizzano gli stessi materiali che però vengono espulsi dal macchinario sotto forma di filamenti che vanno a sommarsi l’uno con l’altro nel corso della stampa, andando così a formare l’oggetto desiderato così come avviene per esempio con una tela di ragno, strato dopo strato, filo dopo filo. Esiste anche una terza tipologia di stampante 3d detta stampante 3d con tecnologia LOM, che però viene utilizzata unicamente in un contesto industriale e che per questo motivo non andremo a trattare all’interno del nostro articolo. Esiste poi un ulteriore metodo detto SLA; questo metodo è nuovo ed è una valida alternativa ai processi di stampa di cui abbiamo parlato sopra. Una stampante SLA è in grado di poter sfruttare un particolare tipo di resina fotosensibile che, durante l’uso del dispositivo, viene letteralmente irradiata da un fascio di luce ultravioletta che finisce per solidificare la resina dandole la forma dell’oggetto da noi progettato.
All’inizio di questo nostro articolo, abbiamo parlato della possibilità di poter creare degli oggetti grazie all’ausilio di questi particolari dispositivi: ma di quali oggetti stiamo parlando? Ma soprattutto, quali sono le categorie di persone che potrebbero usufruire di più di questo particolare tipo di dispositivi? Naturalmente, ci sembra quasi scontato sottolineare che le stampanti 3d possono essere utilizzate da chiunque per poter costruire qualsiasi tipologia di oggetto. Naturalmente sarà necessario avere delle basi di progettazione prima di procedere con l’acquisto di un dispositivo di questo tipo; inizialmente infatti questi dispositivi erano utilizzati per lo più da figure che possedevano un certo grado di confidenza con la progettazione, come ad esempio i designer e gli architetti, ma oggi grazie all’abbattimento dei costi di questi dispositivi, è molto facile poter trovare delle stampanti 3d economiche o comunque delle stampanti 3d di tutti i prezzi adatte quindi ad un pubblico molto più vasto.
Ma è proprio vero che bisogna saper utilizzare programmi di modellazione 3d avanzati per poter utilizzare una stampante 3d? Andiamo a rispondere a questo quesito. È vero che usare AUTOCAD o altri programmi utili alla modellazione di oggetti 3d può essere di aiuto ma questo però non è esattamente necessario o vero: su internet è sempre più frequente infatti poter trovare dei progetti pronti da poter scaricare e stampare tramite il vostro dispositivo. Nel corso degli ultimi anni, sono nati infatti diversi siti per poter assolvere proprio a questo bisogno; stiamo parlando di piattaforme che permettono anche a chi non ha confidenza con i programmi di modellazione 3d come appunto AUTOCAD di poter avere l’accesso anche in maniera gratuita a dei modelli da poter stampare grazie alla stampante 3d di casa. Due dei siti più popolari e gettonati in questo momento sono Thingiverse e Myminifactory, ma ne esistono anche altri a pagamento come Shapeways. Grazie alla struttura facilmente navigabile di questi siti, vi sarà possibile poter trovare in maniera facile e veloce moltissimi modelli di oggetti da poter stampare sia gratis che a pagamento. Esistono inoltre anche altri siti che insegnano, sia gratuitamente che a pagamento, a poter utilizzare al meglio una stampante 3d. Questi siti offrono generalmente anche corsi webinar e sono spesso dotati di forum aperti a tutti, con post creati dagli utenti interamente dedicati all’uso e alle particolarità di questo prodigioso dispositivo.
Gamma dei prezzi
Molti di voi lettori saranno stati attirati su questa pagina perché particolarmente interessati ad avere indicazioni specifiche su quelli che sono i prezzi delle stampanti 3d. Così come abbiamo avuto modo di poter accennare in un punto precedente del nostro articolo, da qualche anno è diventato ormai molto facile trovare sul mercato (sia all’interno dei negozi fisici che online) delle stampanti 3d di ogni fascia di prezzo. Naturalmente, il costo di una stampante 3d non potrà mai scendere al di sotto di una cifra minima di 500 euro, a meno che non si tratti di una stampante 3d particolarmente economica oppure di una stampante 3d in metallo di fascia media in offerta per un breve lasso di tempo. A seconda del prezzo, sarà poi possibile andare a suddividere le stampanti in tre diverse fasce: le fasce economiche, caratterizzate da prezzi più abbordabili e alla portata di tutti (è possibile trovare una stampante 3d economica fra i 300 ed i 500 euro), le stampanti di fascia media (con un costo medio che si aggira fra i 1500 ed i 300 euro) e di fascia alta/professionale (alcune delle migliori stampanti 3d presenti sul mercato hanno un costo di oltre 6000 euro). Naturalmente il costo potrà variare a seconda che decidiate di acquistare la vostra stampante già montata oppure in un pratico kit da montare a casa vostra in maniera autonoma. Nel secondo caso il costo sarà certamente minore, anche se conviene optare per questa decisione solo se si è sicuri delle proprie capacità in fatto di fai da te e di conoscenza dell’elettronica.
Come scegliere una stampante 3d professionale? Cose da considerare prima dell’acquisto
Tipologia di filamenti utilizzati dalla stampante 3d: filamenti PLA e filamenti ABS, usi e caratteristiche.
Sul mercato esistono principalmente due diverse tipologie di filamenti utili per poter realizzare le stampe dei vostri oggetti: questi si distinguono in filamenti PLA e filamenti ABS, e l’acquisto dei filamenti è sempre una procedura da operare a parte dall’acquisto di una stampante 3d professionale. Andiamo ad approfondire quelle che sono le caratteristiche di queste due diverse tipologie di filamenti utilizzati per la stampa 3d: il primo tipo, detto PLA, è quello più ecocompatibile, poiché deriva dall’amido di mais ed è quindi completamente biodegradabile. Questa tipologia di filamento può essere quindi considerata ad impatto zero, ed è la soluzione più ecologica senza alcuna ombra di dubbio. La seconda tipologia di filamenti, detta ABS (dall’inglese Acrylonitrile Butadiene Styrene) è prodotta interamente partendo da derivati petroliferi che, una volta riscaldati nel corso del processo di fusione, tendono a rilasciare dei fumi che possono essere anche molto nocivi sulla salute dell’essere umano e per la salute dell’ambiente che ci circonda. Naturalmente, la scelta della tipologia di filamento non deve essere legata necessariamente solo a queste caratteristiche tecniche di impatto ambientale: infatti, per quanto compete le prestazioni, si tende a preferire la seconda tipologia (la ABS, quella a base di derivati del petrolio) specialmente a livello industriale o, in generale, quando si deve pensare a produrre un oggetto che debba mostrarsi resistente a fronte di sollecitazioni di tipo meccanico.
Come scegliere una stampante 3d?
Il mondo delle stampanti 3d è un mondo davvero giovane, e per questo, caratterizzato da non poche problematiche. In questo piccolo ma preciso elenco, abbiamo deciso di andare a sottolineare quelle che
Vantaggi e svantaggi di una stampante 3d professionale
Vantaggi:
Un mare di possibilità infinite. Una stampante 3d è un particolare dispositivo di tipo elettronico che viene di norma utilizzato per poter portare a termine la creazione di oggetti di qualsiasi tipo. Questi oggetti possono essere di ogni grandezza, spessore e larghezza: è possibile per esempio realizzare la stampa 3d per la realizzazione di oggi che possono risultare utili anche nel corso della vita di tutti i giorni oppure si può scegliere di utilizzare le stampanti 3d per poter portare a compimento la realizzazione di oggetti e di oggetti di decoro sia che siano di piccole o di grandi dimensioni che siano assolutamente unici e al 100% vostri. Se ad esempio la vostra casa è caratterizzata da uno stile di arredamento particolare, potrete ad esempio utilizzare la vostra stampante 3d per andare ad arricchire il decoro dei vostri interni creando dei piccoli capolavori di oggettistica che siano davvero unici realizzati sulla base di quello che è il vostro gusto personale. Sarà infatti incredibilmente interessante andare a creare oggetti decorativi di utilizzo comune andando però a renderli del tutto unici grazie ad un design insolito creato appositamente da voi; avete mai pensato di poter creare i vostri portatovaglioli o i vostri fermaporte, oppure perché no, anche dei bicchieri da poter regalare ai vostri amici per la loro prossima festa di anniversario o ancora perché no, avete mai pensato di poter utilizzare una stampante 3d professionale per poter creare dei modellini del vostro luogo del mondo preferito da poter esporre in casa vostra? Con una stampante 3d tutto questo sarà finalmente possibile! Grazie all’utilizzo di una stampante 3d, sarà possibile inoltre poter costruire dei prototipi di oggetti; questo tipo di possibilità è particolarmente utile se siete coinvolti in una attività professionale che richiedere la creazione di prototipi (come ad esempio se siete degli architetti) o se siete invece coinvolti in un processo di hobbistica, qualunque esso sia. L'utilizzo di un dispositivo elettronico di questo tipo può essere apprezzato anche da tutti coloro che svolgono un’attività di modellismo proprio grazie alla versatilità dimostrata da questo strumento nella creazione di oggetti di ogni tipo e dimensione, ma questa tecnologia sempre in crescita, viene utilizzata anche nei campi della medicina in particolar modo per la creazione di protesi. Il futuro della nostra salute passa anche da qui! Naturalmente le stampanti 3d professionali dedicate alla creazione di strumenti medici quali appunto le protesi, necessiteranno di una precisione nanometrica che neanche la stampante 3d ad uso domestico dal prezzo più alto disponibile sul mercato sarebbe in grado di potervi offrire.
Abbattimento dei costi di acquisto della stampante, dei materiali utili alla realizzazione della stampa e dei costi di realizzazione degli oggetti. I modelli di stampante 3d che troviamo sul mercato oggi e che sono destinati quindi ad un uso domestico, sono sempre più accessibili al grande pubblico per tutta una serie di motivi. Queste stampanti 3d di nuova generazione sono degli strumenti che, sia grazie all’abbattimento dei costi di acquisto del dispositivo, sia a quello dei materiali (ovvero i filamenti utili a poter portare a compimento la realizzazione di un progetto) ma soprattutto grazie alla nascita di tutti quei siti come Thingiverse e Shapeways che permettono anche a chi non conosce AUTOCAD di poter stampare i propri progetti preferiti, andranno senza ombra di dubbio a diffondersi dal mercato fin nelle nostre case, sempre di più; questi modelli caratterizzati da un costo minore e abbordabile, sono pensati in modo tale da poter funzionare esattamente come i modelli più costosi di stampanti 3d professionali; l’unica differenza sta in quelli che sono i costi. L’utilizzo di un dispositivo elettronico di questo tipo richiede sì diversi tipi di spese anche importanti (come l’acquisto delle parti di ricambio e dei filamenti) ma questo deve avvenire in una maniera che sia il più possibile ragionevole; questo è possibile anche grazie alla diffusione di bobine di materiale plastico che è possibile trovare a prezzi di mercato sempre più convenienti in un grande numero di siti online.
Avanzamento senza precedenti all’interno del campo della scienza medica. La stampa 3d ha contribuito e continuerà a contribuire in maniera significativa nel campo della biostampa 3d; grazie a queste nuove tecnologie, saranno possibili dei progressi nel campo medico dell'ingegneria tissutale senza precedenti nella storia, grazie all’utilizzo di materiali innovativi chiamati biomateriali. Questi biomateriali vengono appositamente creati mediante l’utilizzo di stampanti 3d professionali calibrate alla perfezione in modo tale da poter andare a sostituire i tessuti molli e anche le ossa agendo come sostituti futuri ma anche come dei veri e propri miglioramenti per i materiali organici originari del corpo umano. Per la creazione delle biostampe vengono utilizzati diversi tipi di materiali fra cui l’alginato: l’alginato altro non è che un polimero anionico caratterizzato da una forte biocompatibilità e da una bassa tossicità ma soprattutto caratterizzato da delle capacità strutturali molto più forti rispetto ad alcuni dei materiali strutturali organici del corpo umano. Uno sviluppo ulteriore di queste biostampe sarà quello che permetterà di poter stampare organi come cuore, fegato e polmoni così da poter testare al di sopra di questi dei nuovi farmaci in modo accurato andando ad eliminare la necessità di dover effettuare tutta quella serie di ingiusti test sugli animali.
Svantaggi:
La stampa 3d di un oggetto richiede un lasso di tempo estremamente lungo. Il principale svantaggio di una stampante 3d consiste nella grossa quantità di tempo che un dispositivo di questo tipo impiega per poter portare a compimento la realizzazione e quindi la stampa di un qualsiasi oggetto che vi interessi; questo è valido anche per i migliori modelli di stampanti 3d professionali, che richiedono dei tempi di lavoro molto lunghi, almeno quanto quelli dei modelli per un normale uso domestico. Se si è interessati ad ottenere una stampa 3d in tempi molto brevi, è consigliabile quindi affidarsi ad una agenzia di stampa che si occupa espressamente di stampe 3d e che quindi possiede macchinari molto più grandi, molto più potenti e anche molto più costosi capaci di poter svolgere il loro lavoro in un lasso di tempo veramente breve. Noi de Lecosemigliori.com ci teniamo a precisare che la velocità di stampa di una stampante 3d dipende da un numero ben preciso di fattori. Alcuni di questi fattori sono (non in ordine di importanza): la velocità di estrusione, la dimensione del modello da dover stampare utilizzando la tecnica 3d, la quantità di filamento necessaria per poter riempire il modello e, in particolar modo, la qualità finale dell’oggetto che si vuole ottenere. Naturalmente, più grandi saranno le dimensioni dell’oggetto da dover realizzare con la tecnica di stampa 3d, maggiore sarà il numero di giorni necessari a poter portare a termine le operazioni di stampa. In linea di massima, inoltre, maggiore sarà la velocità che la stampante 3d impiega a realizzare la stampa, minore sarà la qualità del prodotto finale, per cui non abbiate fretta, grandi risultati richiedono tempistiche molto lunghe!
Impossibilità di poter avere certezze sulla resilienza di un oggetto stampato in 3d con un dispositivo ad uso domestico. Così come abbiamo avuto modo di poter accennare in un punto precedente del nostro articolo, la tecnica di stampa 3d avviene strato dopo strato andando a sovrapporre filamento su filamento tanti spessori diversi fino ad arrivare alla creazione dell’oggetto che desideriamo ottenere. Se quello che state cercando di realizzare è un oggetto che deve essere destinato ad un utilizzo domestico, come i già citati soprammobili o altri oggetti di questo tipo, questo non sarà un problema. Se invece il nostro obiettivo è quello di andare a creare un oggetto ad uso commerciale o che comunque dovrà essere sottoposto a pressione o resistenze di vario genere, allora questo svantaggio potrebbe risultare particolarmente problematico per voi poiché non è possibile avere certezza della resistenza della struttura (soprattutto interna) del dispositivo creato con il metodo della stampa 3d.
Il problema copyright/violazione del diritto d’autore. La violazione di copyright è un crimine da non sottovalutare: specialmente a seguito delle nuove leggi emesse a livello europeo, vi ricordiamo che le ripercussioni legali (e pecuniarie) che possono investirvi in caso di violazione del copyright e della proprietà intellettuale possono essere anche parecchio pesanti; è per questo che il nostro consiglio è quello di creare solo ed esclusivamente oggetti totalmente ideati da voi o comunque di andare a controllare i diritti del determinato oggetto, personaggio o logo che abbiamo intenzione di andare a replicare tramite la tecnica di stampa 3d, specialmente se l’obiettivo finale è la creazione di un oggetto che non deve essere utilizzato in ambito domestico e soprattutto se usate siti dove è possibile poter scaricare in maniera gratuita dei modelli già pronti per poter essere stampati, per cui fate attenzione!
La questione della sicurezza è ancora in via di dipanamento. La ricerca sulla sicurezza della stampa 3d è ancora in fase di sviluppo ed è in fase costante di aggiornamento a causa della proliferazione di dispositivi di stampa 3d di ogni fascia di prezzo e di ogni materiale. Nel 2017 l'Agenzia europea per la sicurezza e per la salute sul lavoro ha reso pubblico un documento contenente le implicazioni per la salute di quelli che sono i processi e i materiali coinvolti nella stampa 3d con lo scopo di poter tenere sotto controllo quelli che sono i possibili problemi che potrebbero derivare proprio dall’utilizzo di questo metodo. Le preoccupazioni dell’Agenzia europea riguardano principalmente l'esposizione ai gas e ai nanomateriali che vengono coinvolti nel corso della realizzazione di una stampa 3d, ma anche dell’elettricità statica stessa che è strettamente legata all’utilizzo del dispositivo. Uno studio dell'Istituto nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro (che risponde alla sigla NIOSH) ha approfondito quelle che sono le emissioni di particelle ultrafini che vengono create nel corso del processo di stampa. La tossicità di queste emissioni può variare anche di molto a seconda di quello che è il materiale di origine e di quelle che sono le conseguenti proprietà chimiche dello stesso. Lo studio del NIOSH ha fatto emergere che una esposizione eccessiva a questo tipo di particelle può causare tutta una serie di problematiche fisiche anche gravi: fra queste vi sono l’irritazione di occhi, naso e gola, mal di testa, e addirittura perdita della coordinazione.