Stampa 3D – 3D Printing

La stampa 3D (3D Printing) è una delle tecnologie di prototipazione rapida per addizione di materiale (Additive Manufacturing). Il termine 3D viene utilizzato per sistemi che in realtà usano diverse altre tecnologie di additivazione, aventi tutte in comune il fatto di non essere tecnologie sottrattive. La terminologia 3D Printing è ormai diventata una definizione generica applicata alle tecnologie di fabbricazione che realizzano oggetti tridimensionali per addizione, aggiungendo strato dopo strato.

Le caratteristiche della stampa 3D

Tutti gli utilizzi della stampa 3D mettono in evidenza le caratteristiche fondamentali di questa tecnologia:

• capacità di realizzazione altamente “custom”;
• velocità della realizzazione;
• ampiezza delle applicazioni possibili, teoricamente in tutti i settori industriali;
• possibilità di realizzare anche piccoli lotti di oggetti di forma particolarmente complessa e di elevato aspetto estetico.

Le tecnologie di stampa 3D

Le tecnologie per la stampa 3D si differenziano tra loro essenzialmente per i materiali usati e per il modo di trattarli: comunque tutte hanno in comune il vantaggio di ridurre al massimo gli scarti di produzione. Non esiste, almeno allo stato attuale, una tecnologia universalmente praticabile per tutti gli impieghi, in quanto ogni tecnologia è più adatta per certe applicazioni e non per altre. Pertanto i grossi players in questo settore generalmente hanno adottato più di una singola tecnlogia, proprio per poter servire più clienti.

Le tecnologie sono numerose, se ne possono indicare alcune tra le più diffuse:

• tecnologia FDM (Fused Deposition Modeling), marchio commerciale Stratasys;
• tecnologia di sinterizzazione selettiva (SLS: Selective Laser Sintering;
• tecnologia DMLS: Direct Metal Laser sintering;
• tecnologia PolyJet:
• tecnologia MultiJet Printing;
• tecnologia 3D Print;
• stereo litografia (SLA);
• tecnologia DLP: Digital Light Processing.

Le tecnologie sopra descritte non esauriscono l’elenco delle tecnologie disponibili: altre ne esistono (quali la tecnologia DOP o DRop on Demand, la tecnologia FFF o Fused Filament Fabrication, la tecnologia MJM o Multi Jet Modeling, la tecnologia SLM o Selective Laser Modeling, la tecnologia SHS o Selective Heat Sintering, la tecnologia LOM o Selective Object Manufacturing, ecc).

I vantaggi della stampa 3D

Tradizionalmente nell’industria meccanica o in altri tipi di lavorazioni si sottraeva materiale (per esempio tramite una fresa) per ottenere il manufatto voluto: nei casi in cui quest’ultimo fosse molto complesso (per forma, presenza di cavità) si doveva realizzarlo in più parti che poi venivano assemblate. Ciò non è più necessario se si utilizzano tecniche additive. Un altro vantaggio della tecnologia 3D è quello che, rispetto alla tradizionale stampa bidimensionale, è possibile passare direttamente dal modello digitale alla creazione dell’oggetto. Tale tecnologia consente di produrre prototipi e riproduzioni tridimensionali fedeli di un modello digitale in 3D, ottenuto con software CAD/CAM o scansionato con apparecchiature laser, attraverso sovrapposizione ordinata di strati sottili (da 0,05 a 0,1 mm) di polimeri condensati. L’oggetto virtuale viene suddiviso in porzioni uguali di pari altezza, che vengono inviate alla stampante 3D che le riproduce utilizzando materiali di varia natura.

La stampa 3D è stata realizzata dal MIT (Massachusetts Institute of Technology) di Boston che l’ha successivamente ceduta a Z Corporation (3D System).

È solo da circa 15 anni che tale tecnologia ha conosciuto una forte crescita delle applicazioni, incurante della crisi economica globale, da quando è divenuta più accessibile in termine di costi.

Le applicazioni della stampa 3D

La tecnologia 3D Printing è particolarmente idonea per la produzione di piccoli lotti, ad elevata precisione e di tipo “custom” (realizzati cioè secondo specifiche esigenze del cliente).

Partita inizialmente dalla prototipazione, che rappresenta ancora l’applicazione principale, la tecnologia 3D Printing si è però progressivamente e rapidamente estesa ad applicazioni su scala industriale e anche ad applicazioni domestiche. Il settore domestico (DIY, piccole stampanti per usi residenziali o per hobbisti) rappresenta comunque solo circa un 7% degli impieghi totali della tecnologia 3D, ampiamente utilizzata invece da numerosissime branche dell’industria.

Si citano di seguito alcune delle numerose applicazioni industriali:

• industria automobilistica;
• settore aerospaziale;
• settore medicale;
• settore farmaceutico;
• industria della difesa e delle armi;
• industria meccanica;
• nautica;
• gioielleria;
• edilizia e architettura;
• industria dell’arredamento;
• settore alimentare;
• prodotti di largo consumo: per esempio:
• componenti per elettronica di consumo,
• prototipi di articoli sportivi che richiedono la combinazione di materiali rigidi e flessibili integrati in un unico insieme;
• modellini di giocattoli e modellismo di piccoli oggetti d’arte ad uso domestico.