Stampante 3D: cos’è

Una stampante 3D è una macchina di prototipazione rapida progettata per la realizzazione fisica di modelli vettoriali elaborati con sistema CAD. Inizialmente ideati per la realizzazione di modelli o prototipi funzionali, oggi i sistemi di stampa 3d si sono affermati, in alcune realtà produttive, come veri e propri sistemi di produzione.

Stampante 3D: come funziona

Le stampanti 3d funzionano attraverso deposizione/sovrapposizione di materiale strato dopo strato secondo sezioni trasversali orizzontali. La realizzazione layer by layer è il principio di base della stampa 3d. In relazione ai materiali di stampa utilizzati o ai settori d’impiego delle tecnologie additive, esistono sistemi di stampa 3d molto differenti nell’esecuzione del ciclo di stampa che rimane comunque pressoché invariato.

stampante 3d dlp - foto Francesco Puzello - Formnext Frankfurt

 

Stampante 3d: a cosa serve

A toccare con mano un’idea…. ma non solo. Le stampanti 3d concepite per processi di prototipazione e quindi per la realizzazione del pezzo unico, hanno subito un’evoluzione tale da poter ad oggi sostenere anche produzioni su scala industriale. Le nuove stampanti 3D possono infatti realizzare volumi di stampa importanti con tecniche di produzione sempre più rapide, precise ed economicamente convenienti. Quello che era nato come un nuovo modello di prototipazione è diventando un nuovo modello di produzione.

stampante 3d metalli - foto Francesco Puzello - Formnext Frankfurt

Stampante 3d: quali materiali

stampante 3d - materiali di stampaL’evoluzione delle tecnologie di stampa e soprattutto la ricerca di nuovi materiali di stampa 3D, hanno ampliato gli ambiti di applicazione delle tecnologie additive e l’offerta dei materiali di stampa, a dismisura. In relazione alla tecnologia di stampa utilizzata, potrete scegliere un’ampia gamma di materiali con cui realizzare i vostri modelli fisici. In linea generale oggi si può stampare in 3d sia con polimeri, sia con metalli sia con biomateriali.

Per vedere nel dettaglio i materiali di stampa 3d al momento disponibili, visita la pagina dedicata ai materiali di stampa 3d.

Stampante 3d: come si usa

L’utilizzo di una stampante 3d è molto semplice… a patto che non ci interessino le caratteristiche tecniche del modello fisico realizzato  in termini ad esempio di precisione, risoluzione o resistenza meccanica. In questo caso basta inviare un file di stampa (spesso con formato .STL) alla stampante 3D, e cliccare su START. Nel giro di qualche ora potrete toccare con mano il vostro oggetto del desiderio. La stampante 3d farà tutto da se senza che voi dobbiate più preoccuparvi di nulla. Dovrete solamente tenere sotto controllo la quantità di materiale di stampa a disposizione ed eseguire periodicamente dei cicli di pulizia sul sistema di stampa.

Altro paio di maniche è invece lo sfruttare appieno le potenzialità delle tecnologie additive. In tal caso sono richieste competenze di progettazione CAD e conoscenza dei sistemi e dei materiali di stampa 3D. Il flusso di lavoro per giungere all’oggetto fisico passa infatti attraverso almeno 3 fasi principali: progetto, stampa, post produzione. Il nostro consiglio, se siete intenzionati ad operare nel mondo dell’additive manufacturing, è quello di partire con il piede giusto e seguire un corso di stampa 3d professionale.

stampante 3d metal additive manufacturing - foto Francesco Puzello - Formnext Francoforte

Stampanti 3d in commercio

Considerata la rapida e continua evoluzione nell’ambito della produzione di sistemi di stampa 3D, rimane difficile stabilire quante siano le tipologie di macchine 3D ad oggi in commercio. È comunque possibile individuare le tecnologie di produzione maggiormente diffuse.

  • Stampanti 3d per metalli

Sono sistemi di prototipazione e produzione additiva che operano attraverso la fusione e la trasformazione di polveri metalliche. Le tecnologie maggiormente diffuse sono quelle a sinterizzazione laser. Per maggiori approfondimenti sulla stampa 3d per metalli potete leggere il nostro articolo dedicato.

  • Stampanti 3d per fotopolimeri

Le stampanti 3d per fotopolimeri agiscono attraverso l’eccitazione ed il conseguente passaggio allo stato solido, di polimeri allo stato liquido o di polveri.

  • Stampanti 3d per filamenti/granuli

Sono sistemi di produzione additiva basati sull’estrusione a caldo di filamenti o granuli a base polimerica. Utilizzati sia in ambito industriale, sia in ambito professionale ed hobbistico, i sistemi di stampa 3d ad estrusione sono probabilmente i più diffusi al mondo.

  • Stampanti 3d bioprinting

Sono utilizzati in ambito medicale per la realizzazione di scaffold o modelli 3d con materiali biocompatibili impiantabili nel corpo umano.

Stampanti 3d: settori di utilizzo

Con l’evolversi dei materiali per la stampa 3D, è diventato sempre più difficile circoscrivere i limiti degli ambiti di applicazione di questo tipo di tecnologia. Considerata inoltre, la vasta schiera di produttori di macchine e di sistemi di stampa, ridurre ad un mero elenco di categorie gli ambiti di applicazione del 3D printing, risulterebbe limitante. Tuttavia è possibile evidenziare i settori di maggior successo del 3d printing che riguardano comunque il settore industriale. Prima tra tutte l’industria aerospaziale che grazie alla stampa 3D ha aperto alla possibilità di realizzare nuove geometrie impossibili da produrre con le classiche macchine CNC. A seguire il settore militare, l’automotive, il medicale, la gioielleria, il settore moda e l’architettura. Sul nostro blog, potrete approfondire tutte le tematiche e le novità del momento riguardo la stampa 3D.

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Quanto costa la stampa 3D

stampante 3d dlp Envisiontec PerfatctoryStampare in 3D è conveniente se paragonato alla realizzazione di modelli attraverso macchine di prototipazione sottrattiva. Il vantaggio maggiore dal punto di vista economico è in termini di materiale di scarto che nel caso della stampa 3D è molto ridotto e spesso nullo.

Al momento, il costo dei materiali più facilmente reperibili varia dai 20 euro circa per 1kg di filamento per stampa FDM, ai 500euro per 1kg di resina fotosensibile, fino a prezzi stellari per polveri o resine speciali. Difficile quindi preventivare il costo di una stampa 3D senza avere ben chiaro il materiale utile alla realizzazione del modello finale, e il tipo di tecnologia di stampa 3D da adottare.

Alcune macchine sono energivore, altre meno. Alcuni materiali sono molto costosi, altri meno. Una cosa è certa, rimane comunque conveniente stampare in 3D in tutti i casi in cui le geometrie non permettono una realizzazione con macchine CNC. In linea generale, nell’ambito delle tecnologie di stampa 3D, stampare con tecnologie ad estrusione è molto meno costoso che stampare con sistemi a laser o a polveri, sia in termini di materiali sia in termini di consumo energetico delle macchine.

Stampanti 3d: quali software

I principali software necessari per utilizzare le stampanti 3D si suddividono in 2 gruppi: software di progettazione e software di “messa in macchina”, ovvero i programmi da utilizzare in fase pre-stampa 3D utili a determinare per esempio i parametri di stampa, la tipologia dei supporti o la posizione e l’orientamento degli elementi da realizzare. In quanto ai software di progettazione 3d, molte software-house hanno già aggiornato le piattaforme con tool utili per la manifattura additiva. Per quello che riguarda la fase di messa in macchina invece, sempre più spesso si ricorre a software proprietari forniti direttamente dai produttori delle stampanti 3d. Per conoscere i programmi di disegno 3d e di stampa 3d gratuiti e non, potete consultare la nostra guida ai software per la stampa 3d.

Stampanti 3D: risoluzione e precisione

Impossibile generalizzare sul concetto di precisione quando si parla di additive manufacturing. Ogni macchina ed ogni materiale di stampa, restituisce risultati differenti in funzione dell’associazione tra i due elementi.

Nel verificare, almeno su carta, i parametri riguardanti la precisione di una stampante 3D, basta controllare i valori di risoluzione. La risoluzione orizzontale è quella che si sviluppa sull’asse XY e determina la precisione orizzontale di ogni layer in termini di distanza minima percorribile dall’estrusore/laser. La risoluzione sull’asse Z ovvero verticale, determina l’altezza di ogni strato (layer) e quindi il relativo grado di definizione in altezza. La qualità di stampa riferita alla definizione estetica dell’oggetto 3D da realizzare, è direttamente collegata ai valori delle risoluzioni XY e Z. Minori saranno i valori di risoluzione, maggiore sarà la qualità della stampa. Ad ogni modo basta consultare una qualsiasi scheda tecnica per capire che le stampanti 3D sono molto precise. I dati dichiarati inerenti la definizione, sono espressi in millesimi di millimetro (micron).

I dati non dichiarati invece, sono quelli inerenti le deformazioni dei materiali alla fine del processo di stampa. Soprattutto per quello che riguarda i polimeri, spesso ci si ritrova a rilevare delle deviazioni rispetto ai dati CAD, esprimibili in centesimi o decimi di millimetro! Quindi più che le stampanti, a determinare la precisione o meglio la corrispondenza tra ciò che progettiamo e ciò che viene realizzato, sono i materiali di stampa.

Se volete approfondire, vi consigliamo di leggere l’articolo sulla precisione e risoluzione in stampa 3d.

 

La stampa 3D del futuro

Il settore della stampa 3D è in continua evoluzione al punto che si comincia già a parlare di stampa 4D. Ma quale sarà la quarta dimensione di cui sempre più spesso sentiamo discutere? La nuova dimensione è il tempo o per meglio dire la trasformazione nel tempo dei materiali stampati in 3D. Quando si parla di stampa 4D si parla infatti di bioprinting, origami attivi o morphing. A differenza delle parti realizzate con processi di stampa 3D, gli oggetti stampati in 4D contemplano una serie di cinematismi dovuti alla natura dei materiali di cui sono composti. Gli oggetti realizzati in 3D secondo il principio della stampa 4D, sono composti da parti in biomateriale in grado di mutare le proprie caratteristiche in base ad esempio alla temperatura, all’esposizione solare o all’umidità del luogo in cui verranno posizionate. La combinazione chimica dei materiali potrà quindi dare vita a forme mutevoli rifacendosi ad un nuovo concetto di biofabbricazione. Non sappiamo ancora quale sarà la futura evoluzione della tecnologia di stampa 4D, di certo potrete seguire sul nostro blog tutte le news del settore.

 

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