Ma quanto è figa la stampa 3D!?

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“La stampa tridimensionale rende economico creare singoli oggetti tanto quanto crearne migliaia e quindi mina le economie di scala. Essa potrebbe avere sul mondo un impatto così profondo come lo ebbe l’avvento della fabbrica… Proprio come nessuno avrebbe potuto predire l’impatto del motore a vapore nel 1750 — o della macchina da stampa nel 1450, o del transistor nel 1950 — è impossibile prevedere l’impatto a lungo termine della stampa 3D. Ma la tecnologia sta arrivando, ed è probabile che sovverta ogni campo che tocchi” (The Economist, in un editoriale del 10 febbraio 2011). La stampante 3D è una di quelle invenzioni destinate a rivoluzionare il sistema produttivo mondiale nel prossimo futuro,per la sua estrema adattabilità in plurimi e differenti campi,la riduzione di costi e tempi di produzione per le aziende,nonché dei costi di acquisto dei prodotti finiti da parte dei consumatori. Garantisce contestualmente maggiori profitti per le imprese e costi minori per gli acquirenti.

Ma come funziona una stampante 3D? Con il termine Stampa 3D si intende la realizzazione di oggetti tridimensionali tramite la tecnica della produzione additiva: si crea un modello 3D digitale, attraverso l’utilizzo di appositi software. Successivamente si può elaborare e personalizzare a richiesta il modello 3D al computer, che viene poi prodotto attraverso la stampante 3D, procedendo strato dopo strato, per sezioni trasversali. Per analogia,potremmo fare una salto indietro nel tempo,alla nostra spensierata infanzia,quando ci divertivamo con le costruzioni in LEGO; il principio non è molto dissimile da quello delle stampanti 3D: si posizionava prima la base della struttura e poi si proseguiva per strati verso l’alto,fino a costruzione ultimata. Con le stampanti 3D non si crea quindi superficie,ma volume e questo ha già di straordinario! L’estrema facilità e velocità di personalizzazione del modello,permette quindi alle aziende di produrre esattamente l’oggetto desiderato dal singolo acquirente,secondo le sue personali esigenze e richieste. Esistono diversi tipi di stampanti 3D. Quelle maggiormente diffuse oggi basano il loro processo produttivo sulla tecnica della produzione additiva,realizzabile in differenti modi,i principali dei quali sono: il procedimento di sinterizzazione laser selettiva (SLS, Selective Laser Sintering),che fonde particolari materiali, in genere polveri metalliche,siliciche e sostanze termoplastiche. Viene steso un sottile strato di polvere da un apposito apparato e il laser provvede alla sinterizzazione. La tavola si abbassa della quantità voluta, si stende un altro strato di polvere e il tutto si ripete fino a completamento del processo. Il vantaggio risiede nel fatto che si possono utilizzare diverse tipologie di polveri. Un altro tipo di produzione additiva avviene tramite il processo di modellazione a deposizione fusa (FDM, Fused Deposition Modeling),che fa utilizzo di fili e barrette termoplastiche. Un filamento plastico o un filo metallico è srotolato da una bobina, che fornisce il materiale ad un ugello di estrusione, con il quale è

Modellazione a deposizione fusa. 1. L'ugello fa fuoriuscire la plastica fusa 2. materiale depositato 3. tavolo mobile controllato
Modellazione a deposizione fusa.
1. L’ugello fa fuoriuscire la plastica fusa
2. materiale depositato
3. tavolo mobile controllato

possibile gestire il flusso. L’ugello è riscaldato per poter sciogliere il materiale e può essere guidato sia in direzione orizzontale che verticale.

Quali materiali usa una stampa 3D?  La tipologia di materiale utilizzato da una stampante 3D risulta essere molto varia e subordinata al tipo di stampante e all’oggetto che si vuole produrre. Generalmente si fa uso di sostanze termoplastiche e fotopolimeri,ma anche di composti metallici,silicici e in fibra di carbonio. Ma con il progressivo diffondersi della stampante 3D,grazie alla sua decrescente curva di costi di acquisto,le stampanti 3D si stanno differenziando per settori e tecniche di produzione,con l’utilizzo di innumerevoli nuovi materiali,consentendo la diffusione di questa tecnologia in vari ambiti industriali.

Cosa si può realizzare con una stampa 3D? Le stampanti 3D erano utilizzate in origine unicamente per la produzione di prototipi,sì da consentire a ingegneri e designer di poter toccare con mano le loro idee,in maniera rapida ed economica. Ma la stampa 3D ha superato ormai questa fase di “rodaggio” e si è aperta a nuovi orizzonti. Ormai gli unici veri limiti della stampa 3D sono la fantasia dell’uomo e le dimensioni della stampante.

I. Campo Medico: qui è veramente un fiorire di nuovi progetti. La bambina Maya,per esempio,è nata senza un’orecchio a causa di una malformazione chiamata Microtia,ma grazie ad una protesi e una tecnologia tutta nuova sviluppata in Australia dai ricercatori della Queensland University of Technology,Maya potrà avere il suo orecchio,stampato in 3D con le cellule del paziente. La tecnologia è in via di sviluppo e se avrà successo potrà garantire la produzione di protesi a prezzi decisamente inferiori rispetto alla corrente produzione di protesi. Secondo Mia Woodruff,professoressa della Queensland Università,potrebbe costare meno di un paio di occhiali. Nel 2014,a Utrecht,è stato realizzato su una ragazza di 22 anni,affetta da una grave forma di emicrania,il primo trapianto di cranio,utilizzando una protesi stampata in 3D,constatando inoltre che,oltre alla maggior precisione garantita dalle protesi stampate in 3D,rispetto alle vecchie,le protesi in 3D preservano meglio anche le funzionalità cerebrali. Oltre alle ossa e alle orecchie,anche cuore,reni,fegato,pelle umana,muscoli,valvole,sono gli organi che potranno essere stampati con le moderne tecnologie in 3D e usati in futuro per colmare la carenza di organi per i trapianti,grazie all’implementazione delle bioprainting,le bio stampanti 3D in grado di riprodurre veri organi umani,attraverso cellule umane.

II. Campo Edilizio. A Ravenna,un team di giovani,guidati dall’artigiano e imprenditore Massimo Moretti,hanno realizzato la più grande stampante 3D al mondo,dodici metri per sette. Obiettivo principale? Stampare case per tutti,a basso costo! Massimo non è certo il primo,né l’ultimo che nutre la grande ambizione di stampare case in 3D. In Cina,per esempio,già nel 2014 sono state stampante le prime 10 case in 3D,in sole 24 ore. Prezzo? 4.800 dollari l’una,con l’utilizzo di un materiale molto più resistente del normale calcestruzzo. A Dubai è stato realizzato un edifico in 3D,con un costo totale di 140.000 dollari,consentendo un risparmio sulle spese del 50%,a fronte delle tecniche di costruzione ordinarie. Secondo le stime del governo,entro il 2030 il 25% dei nuovi edifici sarà realizzato con stampante 3D. Sempre in Cina la società Zhuoda ha realizzato in sole 3 ore un’intera villa con la stampa 3D. Le abitazioni,sempre secondo la società, presenterebbero il vantaggio di costare davvero molto poco (circa 448 dollari al metro quadrato rispetto ai tradizionali 5.387 dollari). Esempi simili si stanno diffondendo rapidamente in tutto il mondo. Le potenzialità di questo settore sono infinite. La rivoluzione sta nel fatto che ci si potrà allontanare dall’idea di mattoni,travi e pilastri e iniziare a progettare forme nuove, curvilinee od ondulate,a costi molto più bassi di quelli del presente. Partendo dal modello tridimensionale sarà sufficiente inserire gli “ingredienti” nella stampante 3D e in poche ore ottenere l’edificio che fino a poco prima si osservava dallo schermo del pc. Quando questo tipo di progettazione prenderà piede ci sarà una vera e propria rivoluzione in edilizia. Immaginate la possibilità per tutti di avere un tetto sopra la testa in poco tempo,grazie ai ridotti costi di vendita di queste nuove case!

III. Campo Alimentare. Ebbene si,sembra impensabile,ma anche qui la Stampa 3D si sta rapidamente diffondendo. A  Cibus 2016,il salone internazionale dell’alimentazione che si svolge una volta ogni due anni a Parma,Barilla ha presentato un nuovo prototipo di stampante 3D,grazie alla quale,utilizzando ingrediente contenuti in una cartuccia,è in grado di stampare pasta fresca in soli due minuti,impastando acqua e semola di grano duro. Tale prototipo potrà essere utilizzato sia nelle aziende,nei ristoranti,che nelle comuni abitazioni famigliari. La stampa 3D avrà un forte impatto sia nell’auto-produzione familiare,con la pasta fai-da-te,sia nella ristorazione professionale. Nelle abitazioni,le stampanti 3D printing per pasta potranno essere compatte e versatili,mentre nelle aziende e nei ristoranti spopoleranno le stampanti più grandi e veloci. Ma non solo pasta. Con la stampa 3D sarà anche possibile preparare veri e propri piatti. Sempre a Cibus 2016,lo chef stellato Oldani ha preparato tre piatti con l’aiuto di Foodini,la stampante 3D per prodotti alimentari messa a punto da Natural Machines. Con Foodini si può preparare cibo,ma non ancora cuocerlo,ma si sta lavorando anche su questo fronte. A Londra,nel giugno 2016 ha aperto FoodInk,il primo ristorante che stampa cibo in 3D (aprite il link per credere). Ma non solo il cibo,tutti i tavoli,gli arredamenti e le posate sono state realizzate in 3D. Le possibilità di sviluppo in questo campo sono molte, l’importante però è che non ci siano tentativi di stravolgere tradizioni ben radicate,a partire da quella italiana. Non sarebbe corretto chiamare, ad esempio, Parmigiana un piatto realizzato con prodotti differenti da quelli tradizionali,solo perché sono più adatti alle stampanti. Con le stampanti 3D si possono però realizzare piatti prima impensabili.

Questi tre settori sono solo alcuni di quelli in cui la stampa 3D rivoluzionerà la produzione. Industria automobilistica e stampante 3D sono ovviamente promessi sposi,così come nell’ingegneria aerospaziale. Il mercato mondiale delle stampanti 3D vale,a fine 2015, 5,2 miliardi di dollari. Nel 2020 si prevede che arriverà addirittura a 20,2 miliardi di dollari. Questo sarà certamente il secolo delle rinnovabili e delle stampanti 3D. In pratica,una nuova rivoluzione industriale!

 

 

 

 

 

 

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