Come funziona una stampante 3D

La presenza in azienda della stampante 3D è diventata sempre più importante perché consente a chiunque di realizzare piccoli oggetti a basso costo, con la possibilità di scegliere i materiali e le forme.
In questo articolo parliamo di stampanti 3D, come sono fatte e qual è il loro funzionamento.

Stampante 3 D: a cosa serve

Per produrre un oggetto, qualsiasi stampante 3D funziona allo stesso modo. Un modello 3D digitale viene trasformato in un oggetto fisico aggiungendo materiale uno strato alla volta. Il dato di partenza è sempre un modello 3D digitale dell’oggetto che deve essere prodotto.
Queste stampanti hanno rivoluzionando il settore industriale e sono approdate da qualche anno anche nelle abitazioni.

Sai perché si chiama stampa 3D?

Viene utilizzato il termine stampa perché la tecnica ricorda quella utilizzata dalle stampanti laser. L’utente realizza un progetto tramite un software apposito per la stampa 3D,  poi lo invia alla stampante che lo realizza.

Alla fine il procedimento è simile a quello che utilizziamo tutti i giorni per stampare i nostri documenti,  in pochi minuti la sottilissima testina costruisce per magia il nostro progetto forgiando il materiale prescelto strato dopo strato.

Come funziona la stampante 3D?

La rapida diffusiuone dipende principalmente dalla semplicità di utilizzo, unito a una duttilità unica d’impiego e ovviamente ai costi relativamente bassi.

Di solito il formato utilizzato 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 da riprodurre il disegno iniziale.

Stampante 3D e stampante 2D: le differenze

Per capire il funzionamento di una stampante 3D dobbiamo pensare alla stampa 2D che utilizziamo tutti i giorni per i documenti.

La differenza principale è nella testina che nel caso di una stampante 3D è sostituita da un “estrusore” che impiega i polimeri dei materiali scelti.

I filamenti che sono in forma di granuli vengono riscaldati e fusi, stratificati ad alta temperatura fino all’ultimazione del processo di costruzione.

Le fasi di stampa 3D

L’estrusore è il cuore di una stampante 3D perché si occupa delle tre fasi fondamentali del processo di stampa:

1. passaggio dei polimeri dal serbatoio alla fase di riscaldamento
2. fusione dei filamenti
3. fuoriuscita degli stessi dall’ugello per la fabbricazione dell’oggetto.

L’estrusore come la testina è mobile,  si muove su e giù e a destra e sinistra.

Quali materiali vengono usati nella stampa 3D?

Ogni anno i materiali usati nella stampa 3D si modificano in base alle nuove scoperte e alle innovazioni che porta la tecnologia.

Esistono un’ampia varietà di materiali utilizzabili per le nostre stampanti 3D e in forme differenti come:

• polvere,
• filamenti,
• pallet,
• granuli,
• resine,
• ed altro.

Ovviamente variano a seconda dell’utilizzo che se ne deve fare; ci sono alcuni modelli di nicchia che usano materiali molto particolari come ad esempio ceramiche o paste dentarie.

Materiali plastici

Molto spesso viene utilizzato il nylon, flessibile e resistente è molto apprezzato anche perché di colore bianco e quindi adatto a essere colorato prima o dopo la stampa. Se poi lo mischiamo con l’alluminio dà vita a un altro materiale usato nella stampa 3D: l’alumide.

Un altro materiale molto utilizzato è l’ABS “acronimo di Acrilonitrile Butadiene Stirene”, per la produzione di oggetti duri e resistenti.

Materiali metallici

Tra i materiali metallici più utilizzati c’è l’acciaio che viene impiegato nei processi di sinterizzazione o di fusione, di color argento può essere rivestito con altri materiali per assumere toni dorati.

Anche l’oro e l’argento vengono usati nella stampa 3D per creare particolari gioielli stampati da artisti o artigiani.

Cibo stampato in 3D

Esistono anche le stampanti 3D per il cibo. In continua evoluzione i materiali più usati al momento sono il cioccolato e lo zucchero.

Lo zucchero viene impiegato per realizzare particolari decorazioni su torte e dolci. Pensate che ultimamente qualche produttore ha iniziato a utilizzare le stampanti 3D per la pasta e la carne. 

Stampante 3D in campo medico

Probabilmente l’utilizzo più importante è quello nell’ambito medico perché grazie a questa particolare tecnologia è possibile produrre oggetti molto avanzati:

• orecchi bionici,
• placche per trapianti di cranio e facciali,
• incubatrici neonatali,
• organi,
• tessuti,
• ossa.

Classificazioni della stampa 3D

La stampa 3D può essere classificata in questi sette gruppi:

Estrusione materiale “FDM”

Il materiale viene erogato selettivamente attraverso un ugello o un orifizio

Polimerizzazione in vasca “SLA e DLP”

Il fotopolimero liquido in una vasca è polimerizzato selettivamente dalla luce UV

Powder Bed Fusion “SLS, DMLS & SLM”

Una fonte ad alta energia fonde selettivamente particelle di polvere

Material Jetting “MJ”

Le goccioline di materiale vengono depositate e polimerizzate selettivamente

Binder Jetting “BJ”

L’agente legante liquido lega selettivamente le regioni di un letto di polvere

Deposizione diretta dell’energia “LENS, LBMD”

Una fonte ad alta energia fonde il materiale quando viene depositato

Laminazione dei fogli “LOM, UAM”

I fogli di materiale sono incollati e formati strato per strato

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