La stampa 3D rappresenta una delle tecnologie che maggiormente hanno rivoluzionato il panorama non solo tecnologico, ma dell’economia in generale. Le sue applicazioni sono molteplici e lungi dall’esaurirsi nell’immediato: lo confermano gli investimenti effettuati con costanza da parte delle aziende.
Inoltre, da alcuni anni è possibile avvalersi di servizi di stampa 3D online, attraverso cui ottenere parti finite di alto livello, indicate sia per la prototipazione che la produzione. Un plus non indifferente che consente di ottimizzare i benefici della digitalizzazione adattandoli a questa innovazione così interessante.
Oggi vi raccontiamo qualcosa di più sulla stampa 3D, partendo dalle origini fino ad arrivare ai giorni nostri e alle sue ultime soluzioni.
Stampa 3D: di cosa parliamo
Cosa si intende per stampa 3D? Con tale espressione si indicano le realizzazioni fisiche di oggetti che denotano una tridimensionalità, ottenuti partendo da un modello prettamente digitale e in quanto tale virtuale nonché bidimensionale.
Parliamo di una tecnica di produzione additiva, conosciuta altresì come produzione AM oppure a strati e, in inglese, “addictive manufacturing”. Si tratta di un processo prettamente industriale che consente di creare degli oggetti con peculiarità ben precise a fronte di modelli aventi connotazione computerizzata. In che modo? Semplicemente avviando una stratificazione del materiale.
Questo tipo di produzione si rivela particolarmente innovativa. Si contrappone a quella tradizionale avente matrice sottrattiva che agisce, appunto, attraverso la sottrazione di materiale da un blocco esistente. Ciò produce da un lato una maggiore versatilità e precisione, dall’altro un contenimento considerevole degli sprechi.
Le origini della stampa 3D
Le origini della stampa 3D partono da lontano, per la precisione da un’opera letteraria di uno scrittore di fantascienza: Murray Leinster. Questo a dimostrazione che la fantasia spesso riesce ad anticipare la realtà.
L’autore statunitense, nel suo libro Things Pass By, racconta della creazione di oggetti attraverso l’estrusione della plastica. Un procedimento attuato da un braccio meccanico che realizza dei disegni scansionandoli con delle fotocellule.
Non c’erano, negli anni Quaranta, apparecchi che potessero far pensare a qualcosa di simile. I primi esperimenti sono iniziati nel 1971 a opera di Johannes F. Gottwald con il brevetto del “Liquid Metal Record”: il primo macchinario di prototipazione rapida.
La nascita della stampa 3D: il ruolo di Chuck Hull
Spesso le invenzioni vengono conseguite in contemporanea in più angoli del pianeta. Ne è un esempio il telefono, un dispositivo ideato da più scienziati nel medesimo arco di tempo: Meucci, Manzetti, Reis e Bell, anche se il detentore dell’invenzione è attualmente il fiorentino, ovvero Meucci.
Ciò risulta valido persino per la stampa 3D, a cui pensarono diverse menti illuminate d’Oltralpe e del Sol Levante. Il brevetto è stato però conferito allo statunitense Chuck Hull, l’inventore della SLA, ovvero la stereolitografia: la prima forma di stampa 3D.
La SLA è stata adottata in molteplici campi: dalla produzione industriale alla biomedicina. Hull ha inoltre un altro merito, quello di aver prodotto dei modelli utilizzando dei dati digitali, dando vita al formato STL (Standard Triangulation Language), oggetto di ulteriori innovazioni.
Le innovazioni di Carl Deckard e Scott Crumb
Tra il 1986 e il 1988 un gruppo di scienziati ha sviluppato la sinterizzazione, ovvero la Selective Laser Sintering, guidati dallo studente universitario Carl Deckard.
Si tratta di una soluzione similare a quella di Hull, da cui si distingue per l’impiego del nylon al posto delle resine, semplificando non poco il processo di stampa.
Arriviamo quindi al 1989, quando assistiamo a un altro brevetto innovativo, questa volta da parte di S. Scott Crump: è stato lui a proporre la Fused Deposition Modeling, la stampa tridimensionale conseguita con materiale fuso, consentendo la trasformazione di materie prime di origine plastica.
La stampa tridimensionale applicata ai metalli
Nel 1995, grazie ai ricercatori del Fraunhofer Institute, si assiste all’applicazione della tecnologia ai metalli: la cosiddetta Selective Laser Melting, una soluzione capace di creare manufatti in metallo aventi una densità pari al 98%.
Tuttavia, è stato necessario attendere ancora otto anni per arrivare a un ulteriore sviluppo significativo quale la fusione a fascio di elettroni.
C’è inoltre un altro passaggio fondamentale da segnalare: l’introduzione del software CAD 3D, che ha permesso di creare dei disegni direttamente sullo schermo del pc. Questo step è stato cruciale in quanto ha dato l’avvio al lavoro moderno di progettazione.
La stampa 3D dagli anni Duemila a oggi
Con l’avvento del nuovo millennio la stampa 3D esplora confini fino a poco prima considerati impossibili da raggiungere.
Nel 2005 viene infatti conseguita una stampante capace di replicare persino se stessa: la Self Replicating Rapid Prototyper. È stata tale innovazione a ridurre considerevolmente i costi, permettendo un uso che potremmo definire “casalingo” – anche se sarebbe più esatto dire di massa – dell’apparecchio.
Negli ultimi anni il servizio di stampa 3D da remoto è stato sempre più abbinato a quello delle lavorazioni CNC online, a fronte dell’impiego di macchinari a controllo numerico. Un passaggio cruciale e destinato a ulteriori sviluppi, in quanto consente di ottenere prototipi funzionali, producendo volumi ridotti di manufatti sostenendo un costo ragionevole.
Se fino a non molto tempo fa le due tecnologie venivano viste in opposizione, oggi non è più così: il trend è quello di utilizzarle di pari passo, così da ottimizzare i benefici di entrambe.
