Come funziona una stampante 3D e a cosa serve

La stampa 3D, nota anche come produzione additiva, è definita come un processo in cui un file digitale viene utilizzato per creare un oggetto solido tridimensionale. Nel processo di stampa 3D, gli strati sequenziali di materiale vengono depositati dalla "stampante" fino al completamento della creazione dell'oggetto. Questo articolo tratta il funzionamento, il software e le applicazioni della stampa 3D.

La stampa 3D, nota anche come produzione additiva, è un processo in cui un file digitale viene utilizzato per creare un oggetto solido tridimensionale. Nel processo di stampa 3D, strati sequenziali di materiale vengono depositati dalla "stampante 3D" fino al completamento della creazione dell'oggetto.

Gli oggetti stampati in 3D vengono creati attraverso un processo additivo, in cui la stampante posiziona uno strato dopo l'altro di materiale fino a quando l'oggetto desiderato non viene "stampato". Ogni strato può essere considerato una sezione trasversale finemente affettata dell'oggetto stampato. Con la stampa 3D, gli utenti possono produrre forme complicate senza consumare la stessa quantità di materiale richiesta dai metodi di produzione tradizionali.

Lo stile operativo della stampa 3D è l'opposto della "produzione sottrattiva", in cui il materiale viene tagliato o scavato utilizzando apparecchiature come una fresatrice. Al contrario, la produzione additiva non necessita di uno stampo o di un blocco di materiale per creare oggetti fisici. Invece, impila strati di materiale e li fonde insieme.

La stampa 3D offre una rapida creazione di prodotti, basse spese per l’infrastruttura fissa iniziale e la capacità di creare geometrie complicate utilizzando diversi tipi di materiali, qualcosa di cui le soluzioni di produzione tradizionali potrebbero non essere in grado di essere altrettanto efficienti.

Generalmente associata alla cultura del fai da te (DIY) di dilettanti e hobbisti, la stampa 3D è cresciuta fino a includere applicazioni commerciali e industriali. Ad esempio, oggi gli ingegneri utilizzano spesso le stampanti 3D per la prototipazione e la creazione di oggetti geometrici leggeri.

Le origini della stampa 3D risiedono nella “prototipazione rapida”. Quando la tecnologia di base fu inventata per la prima volta negli anni ’80, il termine fu usato per descriverla perché, all’epoca, la stampa 3D era adatta solo per la creazione di prototipi piuttosto che per componenti di produzione. In effetti, l’intento originale della sua creazione era semplicemente quello di accelerare lo sviluppo di nuovi prodotti attraverso la prototipazione rapida.

È interessante notare che la tecnologia non ha suscitato molto interesse quando è stata introdotta per la prima volta. Nel 1981, il giapponese Hideo Kodama depositò il primo brevetto per una macchina che sfruttava la luce UV per polimerizzare i fotopolimeri. Tre anni dopo, gli inventori francesi Olivier de Witte, Jean Claude André e Alain Le Mehaute depositarono congiuntamente un brevetto per una tecnologia simile. Entrambi i brevetti furono abbandonati e la General Electric affermò che "quest'ultimo mancava di un notevole potenziale commerciale".

Fu nel 1984 che l'inventore americano Charles Hull depositò un brevetto per un "Apparecchio per la produzione di oggetti tridimensionali mediante stereolitografia". Ha inventato il file STL e ha fondato la 3D Systems tre anni dopo, nel 1987.

Nello stesso decennio, sono stati fatti passi da gigante nello spazio della stampa 3D negli Stati Uniti, con brevetti depositati per la sinterizzazione laser selettiva (SLS) e la modellazione a deposizione fusa (FDM). Desktop Manufacturing (DTM) Corp. e Stratasys sono state aziende pioniere nello spazio della stampa 3D, fondate nello stesso periodo.

Successivamente, l’industria si è trasformata man mano che la rapida commercializzazione ne ha preso il sopravvento. Le prime “stampanti 3D” erano grandi e costose, e i loro produttori competevano per aggiudicarsi contratti per la prototipazione industriale con produttori su larga scala del settore automobilistico, dei beni di consumo, dei prodotti sanitari e del settore aerospaziale.

Nel 1987, 3D Systems aveva introdotto la prima stampante SLA di livello commerciale; nel 1992, Stratasys e DTM rilasciarono rispettivamente le prime stampanti commerciali FDM e SLS. La prima stampante 3D in metallo è stata introdotta nel 1994 da Electro Optical Systems (EOS), un'azienda tedesca.

All’alba del nuovo millennio, le aziende nel settore della stampa 3D erano in forte competizione per i profitti. I progressi nella scienza dei materiali e la scadenza di numerosi brevetti hanno aumentato l’accessibilità economica della stampa 3D.