2. Stampa 3D

Principi della stampa 3D e modellazione 3D

Stampanti 3D

La stampa 3D è il processo che trasforma un modello computerizzato tridimensionale in un oggetto reale. Si tratta di una tecnologia relativamente nuova che si sta evolvendo rapidamente ed è sorprendente per le sue capacità e adattabilità. Se fino a poco tempo fa la stampa 3D rappresentava una vera e propria rivoluzione, ora queste tecnologie vengono applicate in ambiti della vita sempre più diversificati. Non vengono stampati solo singoli componenti, ma anche costruzioni di macchine o abitazioni. Sempre più spesso, la stampa 3D viene utilizzata in medicina. La stampa e la riproduzione di denti, mascelle e altre ossa o loro parti non sono più una scoperta recente. I ricercatori stanno lavorando attivamente per stampare e utilizzare tessuti cutanei umani e il cuore. Questo permetterà di evitare l’attesa di un organo donatore, ridurre il rischio di rigetto o infezione dell’organo e diminuire altri fattori.

Il materiale utilizzato per la stampa varia a seconda dello scopo del modello. Questi materiali si evolvono insieme alla tecnologia stessa. La stampa 3D semplice avviene fondendo un filamento di plastica. La fibra di carbonio viene utilizzata per stampare modelli che devono essere estremamente leggeri ma resistenti. Altri materiali vengono impiegati nell’industria meccanica o edilizia, dove sono richiesti standard particolarmente elevati di resistenza, umidità, ecc. In medicina, l’innovatore nella stampa di organi umani è stata l’azienda svedese Cellink, che ha inventato il materiale di stampa per organi umani.

^{Figura 10. Stampa di parti di automobili con una stampante 3D}

^{Figura 11. Stampa di costruzioni abitative con una stampante 3D}

^{Figura 12. Stampa di organi con una stampante 3D}

Processo di stampa 3D

Il processo di stampa può essere rappresentato dalla sequenza mostrata in Figura 13:

^{Figura 13. Processo di stampa 3D}

Una volta che il modello è stato creato dal programma di modellazione, deve essere salvato in formato *.STL. Questo formato è destinato alla stampa 3D. In questo modo, il programma riconosce le informazioni nel file e divide il modello stesso in strati. La stampante 3D inizia a lavorare dallo strato più basso, riempiendo tutte le informazioni. Poi passa allo strato successivo fino a quando tutti gli strati sono stati stampati in verticale.

È necessario conoscere le parti di base di una stampante 3D per comprendere il processo di stampa.

Possono esserci varie modifiche della stampante a seconda delle esigenze, del tipo, del prezzo e di altri criteri. Tuttavia, le parti di base rimangono le stesse. Di default, una stampante di questo tipo è composta da una bobina di materiale (1). Può essere plastica, metallo, vetro o altro. Inoltre, la testina di stampa (2) si muove trasversalmente e longitudinalmente. L’altezza stampabile del modello viene regolata da un piano di scorrimento (Figura 14).

^{Figura 14. Stampante 3D}

Quando il modello viene suddiviso in strati, la stampa inizia dallo strato più basso. La testina di stampa (Figura 15a), dopo aver fuso il materiale di alimentazione (1) dalla bobina, stampa uno strato in orizzontale (Figura 15b). Poi passa al successivo.

^{Figura 15a. Testina di stampa}

^{Figura 15b. Viene stampato uno strato}

Modellazione 3D

Per trasmettere le informazioni alla stampante, l’oggetto deve essere prima modellato. È importante notare che la stampante "legge" le informazioni in modo coerente, non come le vediamo noi. Cioè, se durante la modellazione disegniamo una linea su un’altra linea, noi vediamo solo una linea, mentre la stampante stampa prima la prima linea, poi la seconda linea sullo stesso strato. Questo aumenta i costi del materiale e il modello reale potrebbe risultare impreciso. Pertanto, durante la modellazione, è necessario assicurarsi che non ci siano duplicati nello strato, che lo spessore dello strato della linea e altri parametri siano correttamente impostati.

La scelta di un software di modellazione 3D dipende da molti fattori. Questo include la conoscenza informatica dell’utente, la capacità di gestire un programma di simulazione, le capacità computazionali del proprio computer, la complessità del progetto, la licenza del software, ecc. I programmi con licenza e quelli open source possono essere distinti in sopravvivenza alla "disponibilità" del software. I programmi con licenza offrono molte più opzioni. I programmi open source sono disponibili per ogni utente, sono abbastanza versatili per i sistemi operativi, ma è più probabile che presentino qualche “bug” nel software stesso.

Il software di modellazione più comunemente utilizzato è mostrato nella tabella seguente:

Una delle più grandi aziende coinvolte nello sviluppo di software di modellazione è Autodesk. Include i pacchetti software AutoCad, Fusion 360, così come TinkerCad. Tinkercad è disponibile come una raccolta gratuita di strumenti software online, molto utile per l’uso nelle scuole o per altri scopi didattici. Autodesk fornisce servizi sia per il business che per la formazione. Le istituzioni educative possono ottenere una licenza per i prodotti. Non si tratta di un pacchetto software completo a pagamento destinato al business, ma per studiare, modellare e preparare un modello per la stampa 3D è pienamente sufficiente.

Ogni versione del software viene costantemente aggiornata e integrata con funzionalità aggiuntive. Gli obiettivi principali sono creare un software intuitivo e il più facile possibile da apprendere per l’utente. Ognuno di essi richiede una base teorica di base per multiservizio.

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