| Come viene utilizzata la Stampa 3D? Quali sono i suoi vantaggi e svantaggi? |
Immaginate per un momento di poter stampare una casa o qualsiasi altra cosa vi passi per la testa. Lo so, sembra troppo bello per essere vero, ma con la stampa 3D non lo è. In questo articolo approfondiamo insieme l’argomento della Stampa 3D.
La stampa 3D spiegata
La stampa 3D è generalmente nota come il processo di realizzazione di un oggetto fisico a partire da un modello digitale 3D. Per dare vita al modello, si stendono strati sottili di materiale per trasformare la rappresentazione CAD in una forma fisica.
La stampa 3D si basa su due innovazioni fondamentali: la manipolazione e design degli oggetti nel loro formato digitale e la fabbricazione di nuove forme mediante l’aggiunta di materiale a strati.
Elementi che contraddistinguono la stampa 3D
Il concetto che contraddistingue la stampa 3D è che si tratta di un processo di produzione additiva. Si tratta di un processo fondamentalmente diverso da qualsiasi altra tecnica di produzione convenzionale già esistente.
La stampa 3D si dimostra una tecnologia innovativa che incoraggia e guida l’innovazione con una flessibilità di progettazione senza precedenti, oltre a essere un processo dai bassi investimenti (bastano poche centina di euro per iniziare) che elimina costi e i tempi di consegna proibitivi.
La stampa 3D si sta affermando anche come tecnologia ad alta efficienza energetica, in grado di garantire un’efficienza ambientale sia per quanto riguarda il processo di produzione stesso, utilizzando fino al 90% materiali standard, sia per quanto riguarda la vita operativa dei prodotti, grazie a un design più leggero e resistente.
Approfondimento tecnico: come funziona la Stampa 3D
La Prototipazione
La prototipazione rapida è stata introdotta all’inizio degli anni ’80 e ha risolto molti dei problemi legati ai CAD scolpiti in legno, plastica o altri materiali. La prototipazione si basava sullo sviluppo di modelli con più di un metodo automatizzato, molto più veloce della prototipazione tradizionale.
La stampa 3D è stata un’altra estensione di questo metodo, in quanto gli utenti prototipavano modelli CAD e li stampavano in 3D. Oggi sono disponibili molti software per la modellazione 3D (TinkerCad di Autodesk, 3D fusion e altri), che consentono agli utenti di prototipare i propri modelli e di tagliarli prima della stampa.
Lo Slicing
Oltre a prototipare i modelli, le stampanti 3D lavorano in modo leggermente diverso per stamparli. Spesso le si può considerare come stampanti a getto d’inchiostro, con la differenza che il modello deve essere suddiviso in centinaia/migliaia di strati orizzontali e ciò avviene tramite un software di slicing.
Alcune stampanti 3D sono dotate di uno slicer incorporato e consentono di inserire il file grezzo .stl, .obj o anche CAD (diversi tipi di file che possono essere accettati da una stampante 3D). Una volta tagliato, il file può essere caricato sulla stampante via USB e quindi assemblato strato per strato attraverso la stampante 3D.
La Stampa
Le stampanti 3D scompongo digitalmente un intero oggetto in migliaia di piccole fette e lo stampano dal basso verso l’alto, fetta per fetta, ricostruendolo in forma fisica, in un processo noto come Material Jetting.
Questi piccoli strati si uniscono per creare un oggetto solido e ogni strato può essere molto complesso, il che significa che queste stampe possono spesso essere considerate come un puzzle da comporre.
Tipi di stampa 3D
Modellazione a deposizione fusa (FDM)
L’estrusione di materiale è il tipo più comune e più economico di stampa 3D. Una bobina di filamento viene caricata nella stampante 3D e alimentata tramite un ugello nella testa di estrusione. Poi la stampante spinge la testina in diverse direzioni, stendendo il materiale finché non si raffredda e lo fa ogni volta strato per strato, come si vede nell’immagine qui sopra.
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- 【Grande funzione】 --- Potresti stampare bei giocattoli per bambini o magari creare un secchio per la tua famiglia. Il lavoro favoloso, come dita o unghie finte, potresti persino stampare per il tuo paziente se sei un medico. Tutto ciò è dovuto agli elevati standard di qualità in termini di precisione di fabbricazione e alla piccola tolleranza di diametro di +/- 0,05 mm. Funzionano e si armonizzano perfettamente con tutte le comuni stampanti 3D FDM da 1,75 mm.
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Stereolitografia (SLA)
È il primo tipo di tecnologia di stampa 3D inventata e la stampante SLA utilizza specchi (galvanometri) che puntano un raggio laser attraverso la vasca della resina, solidificando la sezione trasversale dell’oggetto fino a costruirlo strato per strato.
La luce viene proiettata sulla resina utilizzando una sorgente di luce LED o UV come una lampada e diretta sulla superficie da un Digital Micromirror Device (DMD), una serie di micromirror che possono controllare la posizione della luce proiettata.
- Versione aggiornata 2 in 1 Smart Design per stampante 3D: l'asciugatrice Wash & Cure supporta il lavaggio e la polimerizzazione del modello in un'unica macchina per rendere il processo post-stampa molto più pulito e semplice. Sostituisci l'operazione multi-macchina originale con una sola macchina per risparmiare più spazio e mantenere l'area di lavoro più pulita. più produttività con meno sforzo.
- Due modalità di lavaggio: 1.Puoi mettere le parti in un cesto di metallo per lavarle se hai già rimosso i modelli dalla piastra di costruzione. 2. Lavaggio incluso: basta montare la piastra di costruzione per evitare l'esposizione alla resina. I supporti per piastre di costruzione sono progettati per adattarsi alla maggior parte dei modelli di stampanti in resina, maggiore sicurezza e protezione.
- Aggiorna la modalità di polimerizzazione efficace: aggiornamento delle perline della lampada UV, set di luce UV da 405 nm incorporato nella macchina di lavaggio e polimerizzazione ANYCUBIC per produrre l'intensità della luce uniforme e rendere la polimerizzazione più completa, la piattaforma di polimerizzazione verrà mantenuta ruotata di 360 ° alla luce UV per polimerizzare completamente ogni pezzo.
- Cappuccio anti-UV: cappuccio di stampaggio monopezzo, tasso di blocco del 99,95% della luce UV con lunghezza d'onda di 405 nm. La stazione di pulizia e polimerizzazione della resina adotta una pulizia sigillata, che impedisce efficacemente all'agente di pulizia di schizzi e volatilizzazione e offre maggiore sicurezza.
- Modalità di temporizzazione: impostazioni del timer da 1 a 60 minuti per un migliore lavaggio e asciugatura di ogni strato del modello di stampante 3D in base alle tue esigenze fai-da-te. A metà del ciclo la direzione del movimento viene invertita per garantire che la forma della stampa non limiti dove si concentra la pulizia.
Elaborazione digitale della luce (DLP)
La DLP (Digital Light Processing) è una tecnologia di stampa 3D utilizzata per produrre rapidamente parti in fotopolimero. È molto simile alla SLA, con una differenza significativa: mentre le macchine SLA utilizzano un laser che traccia uno strato, una macchina DLP utilizza una sorgente luminosa proiettata per polimerizzare l’intero strato in una sola volta.
La DLP è molto più efficiente in termini di tempo rispetto alle stampanti SLP, poiché l’intero strato viene esposto in una sola volta, mentre le stampanti SLP tracciano con il laser l’intera sezione trasversale dell’oggetto.
- 【Lunga durata e bassi costi di manutenzione】:La stampante 3D Anycubic Photon Ultra DLP ha una durata di oltre 20.000 ore, dieci volte più lunga rispetto alle 2.000 ore per schermi LCD monocromatici. I costi di manutenzione sono stati notevolmente ridotti. Photon Ultra non deve essere sostituito frequentemente come per le stampanti 3D LCD e i costi di manutenzione sono notevolmente ridotti.
- 【Facile da realizzare】: la potenza nominale di ANYCUBIC Photon Ultra è di 12 W, che corrisponde alla potenza di una normale lampadina e solo 1/5 dei 60 W di potenza di una stampante 3D LCD. Grazie al loro basso consumo energetico, le stampanti Anycubic Photon Ultra DLP emettono meno calore. Il calore viene dissipato tramite un dispositivo di raffreddamento senza alcuna ventola per garantire un ambiente di stampa silenzioso per gli utenti.
- 【 Veloce】 Il motore ottico rapido di Photon Ultra accelera il processo di stampa a soli 1,5 secondi per turno, 1/5 del fotone originale di 8 secondi per turno. La velocità di stampa è fino a 6 cm all'ora, tre volte più veloce del fotone originale di 2 cm all'ora.
- 【 L'allineatore DLP può proiettare un fascio di alta uniformità e l'uniformità della superficie dello stampo è superiore al 90%. Il getto viene proiettato solo sull'area in cui la resina deve essere indurita, senza perdite di luce o bordi sfocati, rendendo la storia della stampa più fine e I dettagli sono chiari.
- 【 Prodotto di alta qualità 】 Anycubic Photon Ultra è un'innovativa stampante 3D DLP per i consumatori. Anycubic ha sviluppato insieme a Texas Instruments per introdurre la tecnologia Digital Light Processing (DLP) nell'industria delle stampanti 3D desktop.
Applicazioni della Stampa 3D
I campi di applicazione della stampa 3D sono talmente ampi che è difficile compilarne una lista esauriente. Di seguito ne vedremo alcune delle più interessanti.
La stampa 3D di organi per il trapianto
La stampa 3D trova applicazione in moltisissimi campi. Ad esempio offre un approccio innovativo per la sostituzione degli organi. L’uso principale degli organi stampabili è il trapianto. Attualmente sono in corso ricerche su cuori, reni e fegato artificiali, oltre che su altri organi importanti.
Molti dei biomateriali utilizzati nell’attuale tecnologia di stampa 3D medica sono metalli, ceramiche, polimeri e compositi. I polimeri morbidi, compresi gli idrogel, sono ampiamente utilizzati nella bioprinting di cellule per la fabbricazione di tessuti e organi. Utilizzando le cellule staminali del paziente, si possono anche limitare la possibilità di rigetto.
In un articolo del MIT si legge che è stato condotto uno studio simile, in cui una replica del polmone umano – la trachea e i due bronchi – è stata stampata in 3D per risolvere la carenza di organi presso l’azienda United Therapeutics.
United sta sviluppando una stampante che, a suo avviso, nel giro di pochi anni sarà in grado di produrre un modello solido di polmone in modo dettagliato, compresi tutti i 23 rami discendenti delle vie aeree, gli alveoli che scambiano gas e l’intera struttura dei capillari.
Una nuova era per la medicina personalizzata
La medicina è uno dei campi più popolari per qualsiasi tecnologia, in particolare per la stampa 3D.
La stampa 3D è molto promettente quando si tratta di rifornirsi di forniture mediche come ad esempio protesi dell’anca e del ginocchio, protesi personalizzate e impianti unici per pazienti affetti da malattie come l’osteoartrite, l’osteoporosi e il cancro, oltre che per le vittime di incidenti e traumi.
La cioccolata e la care stampati in 3D
La stampa 3D sta emergendo come un nuovo modo di preparare e presentare il cibo. Per le popolazioni dei Paesi in via di sviluppo che soffrono di scarsità di cibo, la stampa 3D è una nuova ed entusiasmante innovazione che può contribuire in maniera positiva alle frequenti carenze di generi alimentari.
La stampa 3D è già stata avviata per il cioccolato/zucchero, ma i primi esperimenti con il cibo includono la stampa 3D di “carne” a livello di proteine cellulari (agricoltura cellulare e utilizzo di cellule staminali per stampare cibo).
Le stampanti 3D del cioccolato non é molto diversa dalla stampa FDM tradizionale. L’estrusore si muove intorno al letto di stampa (di solito un tappetino di silicone), depositando il cioccolato fuso secondo il disegno desiderato. Il cioccolato si raffredda per formare il disegno finale.
Stampare oggetti 3D nello spazio
Anche il settore aerospaziale sta adottando la stampa 3D, proprio come il settore sanitario, stampando in 3D veramente di tutto, dai satelliti ai razzi per gli aerei. Tuttavia la produzione 3D nello spazio continua a essere un problema, poiché richiede nuove tecnologie per adattarsi all’ambiente spaziale senza gravità e materiali più resistenti.
L’utilizzo della stampa 3D nello spazio presenta numerosi vantaggi potenziali: la produzione additiva offre incentivi economici unici per le operazioni spaziali, riducendo i costi delle materie prime, le dimensioni del carico utile ed eliminando la necessità di lanciare frequentemente in orbita parti di ricambio.
All’interno delle stazioni spaziali, la stampa 3D potrebbe essere incredibilmente utile se qualcosa si rompe e deve essere sostituito.
L’industria della stampa 3D
Le dimensioni del mercato globale della stampa 3D sono state valutate in 15,10 miliardi di dollari nel 2021. Si prevede che il mercato crescerà da 18,33 miliardi di dollari nel 2022 a 83,90 miliardi di dollari entro il 2029, con un CAGR del 24,3% nel periodo di previsione*.
L’utilizzo della tecnologia di stampa 3D, se implementata a livello globale, avrà un impatto enorme sull’economia mondiale. Il modello di produzione personalizzato potrebbe ridurre il divario tra paesi esportatori e importatori, spostando la produzione e la distribuzione dal modello attuale alla produzione regionale basata sulla domanda.
*Queste informazioni sono state pubblicate da Fortune Business Insights nel suo rapporto intitolato “3D Printing Market, 2022-2029”.
La Stampa 3D è una mia grande passione. Scrivo regolarmente su questo argomento, pertanto potrebbe piacerti continuare a leggere uno degli articoli linkati qui sotto.
- Quanto costa una stampante 3D?
- Stampa 3D: come funziona, applicazioni e futuro
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- Kit stampante 3D fai da te
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