Stampanti 3D: disegna, modella, crea

La stampa 3D rappresenta la naturale evoluzione della tradizionale stampa 2D. Sono Macchine in grado di realizzare qualsiasi modello tridimensionale mediante un processo di produzione additiva, ovvero sono in grado partendo da un oggetto disegnato tramite software, di replicarlo nella realtà. La procedura prevede il posizionamento di uno strato sopra l’altro, procedendo per sezioni trasversali. Se la descrizione risulta difficile , si pensi a quando si desidera costruire qualcosa con i mattoncini LEGO: inizialmente si posano i pezzi che compongono la base, poi si procede verso l’alto incastrandoli in modo da ottenere il profilo voluto.

Le prime stampanti, utilizzavano la tecnologia ad impatto, poi a matrice di aghi, solo dopo il 1970 si passò al getto di inchiostro ed infine alle stampanti laser.

La prossima evoluzione del settore, a dire il vero già in atto, è rappresentata dall’avvento delle odierne stampanti 3D. Il loro compito non è più quello di imprimere un’immagine o un testo su un materiale piatto, bensì di dar vita a qualsiasi oggetto in tre dimensioni. Non si crea superficie, ma volume: ed è in questa la rivoluzione.

Esistono diverse tipologie di stampanti 3D. Quelle più diffuse si basano sulla modellazione a deposizione fusa: creano l’oggetto uno strato alla volta, partendo da quelli sottostanti e man mano li sovrappongono fino a coprire l’intera altezza, ed impiegano un ugello che riscalda il  materiale prima di depositarlo. In questo caso sono utilizzati dei filamenti, plastici o metallici, arrotolati su una sorta di matassa che viene progressivamente srotolata durante la stampa. Un'altra tipologia molto utilizzata è quella a produzione additiva, con la quale si ottiene lo stesso risultato ed il funzionamento è il medesimo del precedente. In questo caso però il procedimento avviene per sinterizzazione laser selettiva, scaldando degli appositi materiali per poi sistemarli nella posizione corretta.

All'inizio l’ambito d’azione delle stampanti era quello industriale, grazie alla possibilità di realizzare prototipi in modo relativamente rapido e poco costoso. Questa permette ad ingegneri e designer di toccare con mano le loro creazioni senza dover avviare un processo produttivo e di poter svolgere un’analisi approfondita del componente, anziché dover osservarla esclusivamente sul monitor durante la fase di progettazione.

Negli ultimi anni le cose sono un po’ cambiate. La stampa 3D non è più un’esclusiva delle grandi aziende, ma ha raggiunto anche l’ambito domestico. Già dall'inizio del 2012 molti siti hanno dedicato sezioni interne alla condivisione di progetti già pronti per essere stampati, per realizzare modelli di qualsiasi tipo: dai giocattoli ai modellini, passando per loghi, rappresentazioni di quadri in tre dimensioni e molto altro ancora.

In altre parole, gli unici limiti sono dettati dalla fantasia e dalle dimensioni della stampante. Ha fatto discutere la vicenda Liberator, una vera e propria pistola funzionante fai-da-te, i cui file sono finiti lo scorso anno sui circuiti P2P per essere scaricati da migliaia di utenti in poche ore.

Anche la medicina sta guardando con sempre maggiore interesse a queste tecnologie: si è già parlato più volte della possibilità di stampare protesi o addirittura interi organi, con ricerche già avviate anche sulla riproduzione di tessuti organici da impiantare nei pazienti, laddove le tecniche tradizionali non dovessero rivelarsi efficaci. 

Il costo dei primi macchinari era proibitivo anche per le grandi aziende; ora le cose sono decisamente cambiate e per chi desidera acquistare una stampante 3D l’investimento è piuttosto contenuto. Molti modelli per l'utilizzo domestico o per piccole aziende  possono essere acquistati  a meno di 1.000 euro. Ovviamente, chi è disposto ad un esborso economico maggiore potrà mettere mano a stampanti con funzionalità più avanzate e una migliore risoluzione, ma occorre partire dal presupposto che il mercato è in piena evoluzione e il prezzo è destinato a scendere mentre qualità e varietà dell’offerta sono destinate a moltiplicarsi.

La tipologia del materiale usato dipende dal tipo di stampante. Si usano principalmente sostanze termoplastiche e fotopolimeri. Nella sintetizzazione laser si usano invece spesso composti che hanno alla base un metallo, garantendo una maggiore resistenza del risultato finale.

L’evoluzione della tecnologia sta portando rapidamente all'introduzione di nuovi materiali come la fibra di carbonio. Al momento i più usati sono PLA e  ABS: i primi (PolyLactic Acid) sono derivati dall'amido di mais e quindi biodegradabili, mentre i secondi (Acrylonitrile Butadiene Styrene) vengono prodotti partendo dal petrolio e quando riscaldati emettono fumi potenzialmente nocivi per la salute. Questi ultimi sono però a volte preferiti per la loro migliore resistenza alle sollecitazioni meccaniche.

Le “cartucce” di stampa sono composte nella maggior parte dei casi da rotoli a filamento ed il loro costo è estremamente variegato, così come è difficile una valutazione complessiva del costo di stampa. In linea di massima occorre stimare qualche unità di euro per ogni centimetro cubo, ma la dimensione e la complessità del modello possono variare in modo determinante la spesa finale.

Al momento le stampanti "accessibili" arrivano ad una risoluzione di 50 micron: in altre parole, il materiale stampato è fedele al progetto originale al cinquantesimo di millimetro, dunque una qualità più che sufficiente per la maggior parte delle applicazioni.

Al processo meccanico di stampa se ne può aggiungere infine uno più artigianale: quando la stampa non raggiunge il livello qualitativo desiderato, è possibile agire sulle superfici con carta abrasiva e sostanze di trattamento utili a migliorare l’impatto visivo e l’esperienza tattile dell’oggetto.