Come funziona la stampa 3D?

Immagina un dispositivo per l’erogazione di materiale fuso, controllato da un braccio robotico, che al posto della colla utilizzi la plastica. Ecco l’idea di base di una stampante 3D. Un filo di materiale plastico viene inserito in un ugello di stampa, che lo riscalda fino a fonderlo. L’ugello si muove con precisione millimetrica nello spazio tridimensionale e rilascia la plastica sul piano di stampa, la superficie su cui viene creato l’oggetto. La stampante ripete questo processo, strato dopo strato, fino a formare l’oggetto desiderato.

La Creazione di Modelli 3D: Il Punto di Partenza

Ogni creazione realizzata con una stampante 3D ha origine da un modello digitale tridimensionale. Questi modelli sono generalmente sviluppati tramite software CAD, progettati per la manipolazione di oggetti 3D realistici, come TinkerCAD, Fusion360, o Sketchup. Questo approccio è differente dalla modellazione 3D utilizzata per film o giochi, sebbene sia possibile stampare modelli molto dettagliati anche da software tradizionali.

Uno dei principali vantaggi delle stampanti 3D è la loro versatilità: possono creare quasi qualsiasi forma. Alcuni design sono così complessi da risultare irrealizzabili con tecniche tradizionali come lo stampaggio o la fresatura CNC. In questi casi, le stampanti 3D offrono un evidente vantaggio. Tuttavia, non sono utilizzate solo per la creazione di forme intricate. Spesso, per i reparti di ricerca e sviluppo, è molto più conveniente stampare un prototipo in plastica piuttosto che avviare l’intera produzione per la realizzazione di un singolo componente. Questo processo di prototipazione consente di testare le bozze finali senza spreco di tempo e risorse preziose.

La “Fettatura”: Preparare il Modello per la Stampa

Dato che una stampante non è in grado di interpretare direttamente un modello 3D complesso e trasformarlo in un oggetto, è necessario codificare il modello in istruzioni comprensibili per la stampante. Questo processo è chiamato “fettatura” (slicing): consiste nella scansione di ogni strato del modello e nella generazione di istruzioni per la stampante su come muovere l’ugello per creare ciascun livello. Questo lavoro viene svolto da un software chiamato “slicer”, come ad esempio CraftWare o Astroprint.

Il slicer gestisce anche il “riempimento” dell’oggetto, creando una struttura reticolare all’interno dei modelli pieni, per aumentarne la robustezza. Questo è uno dei punti di forza delle stampanti 3D: sono in grado di produrre oggetti resistenti, ma allo stesso tempo leggeri, grazie alla possibilità di creare cavità all’interno del modello.

Un’altra funzione del slicer è la gestione dei supporti. Poiché la stampante non può depositare la plastica “nel vuoto”, vengono creati supporti temporanei per consentire la realizzazione di parti sporgenti o sospese. Questi supporti vengono rimossi una volta terminata la stampa.

Al termine della “fettatura”, i dati vengono inviati alla stampante 3D che può avviare la realizzazione dell’oggetto.

L’Attesa: Il Tempo Necessario per la Stampa

Una volta avviata la stampante, emerge uno dei principali limiti attuali della stampa 3D: la lentezza. A differenza delle stampanti 2D che possono stampare un libro in pochi minuti, le stampanti 3D richiedono spesso diverse ore, se non giorni, per completare un oggetto. Inoltre, un errore nelle impostazioni, una configurazione errata del slicer o un semplice inconveniente, possono mandare a monte l’intero processo.

Esistono tecnologie più veloci, come la Carbon M1, che utilizza laser per solidificare una resina liquida e “estrarre” l’oggetto dal bagno di resina. Queste tecniche, tuttavia, sono molto più complesse e costose e finora funzionano solo con materiali plastici.

Vale la Pena Acquistare una Stampante 3D?

Se non sei interessato alla progettazione e alla stampa di oggetti, è improbabile che tu possa sostituire la tua stampante 2D tradizionale con una 3D.

Le stampanti 3D più comuni per uso domestico stampano in plastica, sebbene esistano macchinari più costosi e specializzati, in grado di utilizzare una vasta gamma di materiali. Addirittura, sono state sviluppate stampanti in grado di produrre carne artificiale. La tecnologia si sta sviluppando rapidamente e sta avendo un impatto significativo in molti settori. Forse in futuro saremo in grado di stampare pasti completi con macchine commestibili, ma per ora la stampa 3D rimane un hobby e uno strumento di lavoro per l’industria.

Tuttavia, con i prezzi in continuo calo, la stampa 3D può rappresentare un passatempo interessante, soprattutto per chi è interessato a realizzare piccoli modelli in plastica.

Crediti immagine: Kaca Skokanova/ Shutterstock