LA STAMPA 3D

di Luca Brandolini

RELATORE:Prof.Cesana

ClasseIIIACorso“OperatoreElettronico”ID:155857

Annoscolastico2016/2017

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Indice

Introduzione......................................................................................................................................................4

Storiadellastampa3D......................................................................................................................................6

1.1Dall’industriaaiprivatigrazieallaReapRap+......................................................................................7

1.2Makerbotvuolesemplificare..............................................................................................................7

1.32012l’annodellasvolta.......................................................................................................................8

IlprogettoMakerBot.........................................................................................................................................8

ConosciamolestampantiMakerBot.........................................................................................................9

2.1CupcakeCNC.......................................................................................................................................9

2.2Replicator2stampante3DDesktop....................................................................................................9

Tecnologiedistampa......................................................................................................................................10

3.1StampaSLA........................................................................................................................................10

3.2StampaFDM......................................................................................................................................11

3.3StampaDLP.......................................................................................................................................12

3.4StampaCJP........................................................................................................................................13

3.5StampaSLS........................................................................................................................................14

3.6Stampaconargilla.............................................................................................................................15

3.7Kitaggiuntivoperlastampaconilcioccolato...................................................................................16

Scanner3D......................................................................................................................................................17

Produttoriprincipali........................................................................................................................................18

4.1DWS...................................................................................................................................................18

4.23DSystems........................................................................................................................................19

Campidiapplicazione.....................................................................................................................................20

5.1Didattica............................................................................................................................................20

5.2Automative........................................................................................................................................20

5.3Gioielleria..........................................................................................................................................20

5.4Settorebiomedicale..........................................................................................................................21

Arduinonellastampa3D.................................................................................................................................22

UnabreveopportunitàdiArduinonellastampa3D...............................................................................24

Conclusione.....................................................................................................................................................25

Bibliografia......................................................................................................................................................26

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Introduzione Ho deciso di portare come argomento della tesi d’esame la stampa 3D e le sue applicazioni, i suoi

produttori internazionali più famosi coma DWS azienda completamente made in Italy e la 3D

System creatrice delle stampanti 3D, le varie tipologie della stampa 3D, collegando alla fine una

scheda digitale molto famosa, Arduino, che è una scheda di piccole dimensioni in grado di

compiere diverse azioni.

Ho pensato di suddividere la mia tesi in diversi pezzi, in modo tale che si segua una scaletta.

La mia scelta è nata principalmente dalla mia passione per la modellazione 3d e la stampa connessa

ad essa ma, soprattutto, si è rinforzata durante quest’ultimo anno scolastico dove, grazie alla fortuna

di effettuare il mio stage presso una startup molto giovane che si occupa della prototipazione 3D e

stampaggio, sono riuscito ad aumentare le competenze riguardanti questa materia.

Grazie ai professori delle materie tecniche dove ho imparato a creare un sito web con la piattaforma

WordPress, con questa piattaforma sono riuscito a creare diversi siti durante i periodi liberi della

settimana, e partendo dal mio sito ho avuto l’idea per l’argomento della tesi, unendo passione e

curiosità.

Con le molte ore di programmazione avute durante questo anno scolastico ho aumentato la mia

capacità di scrivere del codice, che poi bisognava usare per andare a comandare le stampanti 3D.

Nel primo capitolo andrò a spiegare quando è nata la stampante 3D, da chi è stata creata

originariamente e chi possiede i brevetti, la disputa che è data dalla creazione di essi, e il gigantesco

scandalo che comprendeva due paesi molto attivi su questo tipo di settore.

Nel secondo capitolo spiego il progetto MakerBot, è un progetto molto innovativo perché MakerBot

vuole portare in ogni posto una stampante che riesce a replicare molti suoi componenti, il progetto

si può trovare con tutte le specifiche per costruirla su diverse piattaforme online, è un progetto

interamente open hardware.

Nel terzo capitolo ho deciso di andare a spiegare le diverse tipologie di stampa, incomincerò dalla

mediamente diffusa stampa in SLA dove si possono creare oggetti straordinari senza neanche

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vedere la differenza di un pezzo stampato o di un pezzo creato grazie ad uno stampo, dopodiché

passerò alla stampa in FDM che è la tipologia più diffusa in assoluto, perché non usa materiali

costosi, ma anzi utilizza prodotti a basso prezzo, anche se il risultato è davvero molto bello.

Ho deciso di parlare anche di due tipologie di stampa poco diffuse, sono la stampa DLP e CJP, la

prima di queste assomiglia molto alla SLA, ma invece di utilizzare un laser utilizza un proiettore,

mentre la CJP utilizza un metodo molto innovativo.

Nel quarto capitolo mostrerò le due aziende più influenti di questo settore, andrò a presentare una

delle aziende Italiane leader in questo settore, e l’azienda che è stata fondata dal pionere della

stampante 3D

Nel quinto capitolo ho deciso di descrivere i diversi campi di applicazione della stampa 3D, si passa

dall’uso nella didattica fino all’uso biomedicale, la stampante 3D si può utilizzare in molti modi,

come dimostrato dalla vastità di campi di utilizzo.

Nel sesto capitolo andrò a spiegare che cos’è Arduino e che cosa può fare nella stampa 3D, che cosa

possiamo fare, quali sono le opportunità che ci offre e molte altre cose.

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Storiadellastampa3D

La tecnologia di stampa 3D è stata inventata alla fine degli anni '80, con l’avanzare degli anni gli è

stato dato ilnome di Rapid Prototyping (RP). Questo perché i processi sono stati originariamente

concepiti come un metodo veloce e più conveniente per la creazione di prototipi per lo sviluppo di

prodotti all'interno dell'industria.

Come interessante da parte, la prima domanda di brevetto per la tecnologia RP è stata presentata da

il dottor Kodama, in Giappone, nel maggio 1980. Purtroppo per il dottor Kodama, la specifica

completa del brevetto non è stata successivamente depositata prima della scadenza di un anno dalla

domanda.

È particolarmente disastroso considerando che lui stesso era un addetto per la verifica e convalida

dei brevetti, in termini reali, tuttavia, le origini della stampa 3D possono essere ricondotte al 1986,

quando il primo brevetto in ordine giuridico è stato rilasciato per un’apparecchiatura

stereolitografica (SLA). Questo brevetto apparteneva a Charles (Chuck) Hull, che per la prima volta

creò la sua stampante SLA nel 1983. Hull ha contribuito alla fondazione della 3D Systems

Corporation, una delle aziende più grandi e più prolifiche che operano oggi nel settore della stampa

3D.

Il primo sistema commerciale RP di 3D

Systems, SLA-1, è stato introdotto nel 1987

e dopo rigorose prove di queste ultime il

primo di questi sistemi è stato venduto nel

1988. Come è abbastanza tipico con le

nuove tecnologie, l’SLA non era l'unica

tecnologia RP in fase di sviluppo, perché nel

1987 Carl Deckard, che lavorava presso l'Università del Texas, ha presentato un brevetto negli Stati

Uniti per il processo di selezione SLS selettiva (SLS). Questo brevetto è stato rilasciato nel 1989 e

dopodiché la modalità di stampa SLS è stata concessa in licenza a DTM Inc, che è stato

successivamente acquisita da 3D Systems. Il 1989 è stato anche l'anno in cui Scott Crump, co-

fondatore di Stratasys Inc., ha presentato un brevetto per la Fused Deposition Modeling (FDM), la

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tecnologia proprietaria ancora oggi detenuta dalla società, ma è anche il processo utilizzato da molte

delle Entry-level, basate sul modello open source RepRap, che sono oggi molto popolari.

La caratteristica principale della stampa

3D è che il software può “tagliare” un

modello 3D in una serie di livelli (o fette)

2D, come un foglio di carta, che poi la

macchina costruita da Charles

Hull andava a stampare livello sopra

livello.

Charles Hull creatore della stampa 3D e fondatore della 3DSYSTEM

1.1Dall’industriaaiprivatigrazieallaReapRap+

Dopo circa 20 anni di utilizzo nei settori industriali, la stampa 3D è diventata una tecnologia molto

più alla mano anche per gli utenti privati.

Lo sviluppo si vide nel 2005 quando venne lanciato il progetto RepRap. L’obiettivo iniziale del

progetto era quello di creare una macchina in grado di ricreare sè stessa all’infinito.

Una parte della piccola di fanatici, ma molto attiva, fondarono una community che si creò attorno al

progetto stesso delle macchine ispirate ai modelli evolutivi di Mendel e Darwin. Un’altra parte della

community lavorò invece sulla creazione del software necessario per elaborare i file .stl (un termine

creato da Hull che voleva dire stereolitografia), trasformandolo nelle istruzioni g-code che permettevano alla stampante 3d muoversi.

Inizialmente il progetto RepRap mostrò i suoi limiti riuscendo a creare una macchina i cui

componenti potevano essere stampati solo in parte (recentemente si è riusciti a ricreare circa il 40%

delle componenti di una stampante RepRap).

1.2Makerbotvuolesemplificare

Stanchi di produrre stampanti 3D che presentavano sempre gli stessi problemi, Bre Pettis, Zack

Smith e Adam Mayer decisero di fondare Makerbot nel 2009. L’obiettivo era quello di proporre un

kit base di RepRap ma con una serie di miglioramenti importanti.

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Una stampante Wasp 20 40 Turbo

1.32012l’annodellasvolta

Nel 2012 si assistette a importanti cambiamenti, MakerBot

iniziò a lavorare ad una nuova versione della sua stampante 3D

completamente assemblata. Contemporaneamente la

concorrenza aumentò, sia nella fascia alta come nella fascia

bassa.

Dall’alto si assiste alla scesa in campo di gruppi industriali come

la 3D Systems con la sua Cube. Dal basso, ispirati dal successo

MakerBot si assistette ad un’esplosione di progetti.

Molti dei progetti non erano interessanti proponendo solo

riduzioni di prezzi. Alcuni di questi invece mostravano solide basi e nel corso del tempo si sono

affermati come marchi importanti vedi MakerGear, Printrbot, Afinia e molti altri.

Oggi ci troviamo di fronte centinaia di modelli di stampanti 3D e centinaia di produttori da ogni

parte del mondo. Quando si sceglie una stampante 3D gli aspetti da osservare sono molti, ma il più

importante è probabilmente il software in dotazione e la documentazione. Questo ci permette di

approfondire ogni aspetto della stampa 3D, migliorando i nostri oggetti ed ottimizzando i consumi.

A differenza delle stampanti che siamo abituati ad utilizzare nelle nostre case ed uffici, quando

parliamo di stampanti 3D è difficile riuscire a provare un’esperienza “out of the box”, è difficile

acquistare la stampante, attaccarla al computer, creare l’oggetto, cambiare le cartucce senza passare

per un qualche intervento tecnico o “problema” di settaggio. Il vero successo della stampa 3D viene

però dalle persone che quotidianamente si aiutano ed insegnano ad altre persone.

IlprogettoMakerBotMakerBot è un'azienda statunitense di stampanti desktop 3D con sede a New York City, fondata nel

gennaio 2009 da Bre Pettis, Adam Mayer e Zach "Hoeken" Smith. MakerBot si basa sui

primi progressi del progetto RepRap.

È stata acquisita da Stratasys nel giugno 2013, a partire da aprile 2016, MakerBot ha venduto oltre

100.000 stampanti 3D desktop in tutto il mondo. Dal 2009, la società ha rilasciato 6 generazioni di

stampanti 3D, con le ultime che sono la Replicator+ e la Replicator Mini+.

E' stata leader del mercato desktop con una presenza importante nei media, ma la sua quota di

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mercato è in costante declino. MakerBot ha anche fondato e gestito Thingiverse, la più grande

comunità di riguardante a stampa 3D online e il repository di file opensource esistenti.

ConosciamolestampantiMakerBot2.1CupcakeCNC

La CNC Cupcake è stata introdotta nell'aprile 2009. I file di

necessari per costruire il dispositivo sono stati condivisi

su Thingiverse, permettendo a chiunque di farne una da zero. La CNC

Cupcake presenta un volume di costruzione utilizzabile di 100mm x

100mm x 130mm (L / W / H) e ha dimensioni esterne di 350mm x

240mm x 450mm.

A causa della natura open source del prodotto, molti suggerimenti per

miglioramenti sono venuti dagli utenti stessi.

2.2Replicator2stampante3DDesktopNel mese di settembre 2012, MakerBot ha introdotto la Replicator

2. Questo nuovo modello ha aumentato nuovamente il volume di

costruzione, questa volta è di 28,5 cm x 15,3 cm x 15,5 cm e può

stampare a 100 micron per strato. Il doppio estrusore è stato

cambiato in una singola testa di estrusione, mentre l'elettronica è

stata aggiornata, l'LCD e il gamepad sono rimasti simili alla Replicator originale. A differenza dei

modelli precedenti, la Replicator 2 può stampare solo utilizzando la plastica PLA, che viene

venduta in contenitori chiusi con essiccato per proteggerlo dall'umidità. La Replicator 2 è venduta

solo pre-assemblata.

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Tecnologiedistampa

3.1StampaSLA

Una vasca contiene una speciale resina liquida in grado di polimerizzare se esposta alla luce, questo

processo viene chiamato fotopolimerizzazione.

Appena al di sotto del livello del fluido è presente una piastra forata. Un raggio laser viene

proiettato da un sistema di specchi in modo da scandire la superficie del liquido e nel

contempo modulato in modo da ricostruire una immagine raster della prima sezione dell'oggetto da

costruire.

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Terminata la prima scansione la piastra si abbassa leggermente e una successiva scansione laser

genera una seconda sezione. Il processo si ripete fino a completare l'oggetto.

Se nell'oggetto sono presenti parti non vincolanti alla base e che potrebbero cedere durante la

stampa, vengono creati dei supporti, sono dei sostegni provvisori che verranno poi rimossi

manualmente, tramite il processo di pulizia.

Al termine della creazione l'oggetto viene estratto dalla resina liquida e posto in un forno a luce

ultravioletta per completare la polimerizzazione della resina. Successivamente è possibile rifinire ed

anche verniciare la superficie del componente.

3.2StampaFDM

La stampante 3D che utilizza l'estrusione di materiale termoplastico è molto più comune, è

riconosciuta con il nome di processo 3DP. Il nome più diffuso per il processo è Fused Deposition

Modeling (FDM), a causa della sua longevità, tuttavia questo è un nome commerciale, registrato da

Stratasys, società che originariamente ha sviluppato questo processo.

La tecnologia FDM di Stratasys è attiva fin dall'inizio degli anni '90 ad oggi è un processo di

stampa 3D di grado industriale. Tuttavia, la diffusione di stampanti 3D a livello di vendite che sono

emerse dal 2009 utilizzano in gran parte un processo simile, generalmente denominato Freeform

Fabrication (FFF), ma in una forma più semplice a causa dei brevetti ancora detenuti da Stratasys.

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Le prime macchine RepRap e tutte le successive evoluzioni, open source e commerciali impiegano

la metodologia di estrusione di materiale plastico.

Tuttavia, dopo la registrazione di brevetti di Stratasys contro Afiniathere è un punto di domanda su

come si svilupperà ora la fase futura del mercato, con tutte le macchine potenzialmente nella linea

di lancio di Stratasys per violazioni di brevetti.

3.3StampaDLP

DLP o elaborazione della luce digitale, è un processo simile alla stereolitografia in quanto è un

processo di stampa 3D che funziona con fotopolimeri. La differenza principale è la sorgente

luminosa. La stampa DLP utilizza una sorgente luminosa più convenzionale, ad esempio una

lampada alogena, con un pannello di visualizzazione a cristalli liquidi o un proiettore come quello

per vedere i film, applicato a tutta la superficie della vaschetta di resina fotopolimera in un solo

passaggio, è molto più veloce della modalità di stampa SLA.

Anche come l’SLA, la stampa DLP produce pezzi altamente accurati con eccellente risoluzione, ma

le sue somiglianze includono anche gli stessi requisiti per le strutture di supporto e la posturazione

del pezzo.

Tuttavia, un vantaggio della DLP a confronto con la SLA è che c’è solo una vaschetta bassa di

resina, che in genere provoca meno spreco di materiali e minori costi di esercizio.

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3.4StampaCJP

La tecnologia ColourJet Printing (CJP) è una tecnologia di stampa 3D che comprende due

componenti principali: materiale base e collante. Il materiale base Core™ (è una specie di sabbia),

dopodiché viene spinto in strati sottili sulla piattaforma di costruzione grazie ad un rullo. Una volta

spianato ogni strato, il collante colorato viene spruzzato in modo selettivo da testine di stampa a

getto di inchiostro, per solidificare il materiale di base. La piattaforma di costruzione si abbassa

dopo ogni stesura e ripete la stessa operazione fino a che non ha finito il lavoro, realizzando un

modello tridimensionale interamente a colori.

Si possono realizzare diverse cose:

• Modelli concettuali a colori

• Modelli architettonici

• Modelli dimostrativi

• Geometrie altamente complesse

• Tempi di produzione rapidi

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Indipendentemente dal fatto che siano stampate a colori o in bianco che è un colore standard, le

parti possono essere rivestite con materiale trasparente per aggiungere un tocco di uniformità o

rivestiti in cera per levigare la finitura superficiale.

3.5StampaSLS

La stampa 3D a sinterizzazione laser selettiva, a differenza della stampa FDM (deposizione

materiale fuso) consiste nella fusione a strati successivi di una polvere, ad esempio il nylon, tramite

diodo laser.

Con questa tecnologia è possibile raggiungere livelli di dettaglio impensabili per la FDM, inoltre

non necessita dell'utilizzo di "supporti" per i punti a sbalzo poiché la polvere stessa (non fusa) fa da

supporto ai successivi strati realizzati

Dal design industriale ai dispositivi medici, dai componenti per condutture, ai dispositivi

personalizzati per i pazienti, le aziende possono risparmiare tempo di progettazione e risparmiare

economicamente rispetto ai metodi delle stampanti ABS tradizionali mantenendo un elevato livello

di qualità.

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3.6StampaconargillaLe stampanti a filo sono in grado di utilizzare anche filamenti organici con legno, o con altri

materiali che possono essere ridotti in piccoli pezzi per poi essere mischiati alla plastica, creando un

filamento che può assumere diverse colorazioni, un effetto molto realistico, ma si può anche

cambiare l’estrusore per andare a stampare dell’argilla, questa opzione è stata brevettata da

un’azienda totalmente italiana, la Wasp.

Stampante Wasp delta 20 40 con estrusore ad argilla

All’interno della camera l’argilla è convogliata verso una vite senza fine, che la spinge con una

potenza che sarebbe impossibile con un comune estrusore a pressione, quello che viene utilizzato

normalmente con i filamenti. La vite produce una pressione che arriva fino a 40 bar, senza alcun

pericolo per il sistema e per il pezzo stampato. Questa tecnologia permette all’aria di fuoriuscire

verso l’alto eliminando così il rischio di trovare bolle all’interno dell’impasto.

La presenza di bolle causerebbe, come nei normali estrusori a pressione, un’interruzione del flusso

di impasto che rovinerebbe la stampa. Inoltre, sempre grazie all’utilizzo della vite senza fine, la

densità dei materiali di stampa è maggiore, in questo modo si riducono i tempi del cambio di stato,

tra fluido e solido e di conseguenza sono annullati i rischi di collasso del pezzo.

Sia la vite che l’ugello sono facilmente sostituibili nel caso dovessero usurarsi.

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3.7Kitaggiuntivoperlastampaconilcioccolato

Per consentire alla 3Drag di stampare oggetti in cioccolato, è realizzato un estrusore speciale (da

sostituire a quello utilizzato per estrudere materiali plastici), è dotato di una comunissima siringa da

60 ml, il cui pistone viene azionato mediante un motore passo passo NEMA17.

È dotata di riscaldatore cilindrico per mantenere ad una temperatura di circa 32-33 °C il cioccolato

(di tipo fondente) contenuto nella siringa, prima di immettere il cioccolato nella siringa bisogna

scioglierlo.

Il cioccolato per poter essere estruso attraverso l’ago della siringa (avente un diametro interno di

soli 0,9mm) deve essere sciolto; la fusione si ottiene attivando opportunamente il riscaldatore in cui

è inserita la siringa senza superare la soglia dei 33°C onde evitare di far perdere la “tempra” al

cioccolato. Per questo motivo la scheda di controllo rileva costantemente la temperatura del

riscaldatore mediante un termistore installato direttamente sul corpo del cilindro riscaldatore in

alluminio.

La perdita di “Tempra” del cioccolato impedirebbe di stampare oggetti che si sviluppano in altezza,

poiché il cioccolato stesso non riuscirebbe a solidificare a temperatura ambiente (24-27°C).

Il cioccolato al latte e quello bianco richiedono temperature di fusione diverse dal cioccolato

fondente.

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Scanner3D

Uno scanner 3D può essere definito come uno strumento in grado di registrare coordinate

tridimensionali di punti regolarmente distribuiti su una porzione di superficie di un oggetto, in

modo automatico e con elevata densità.

Alcune proposte di classificazione si basano sul principio della misura della distanza, distinguendo

sostanzialmente i sistemi distanziometrici e sistemi a triangolazione. Spesso questa distinzione è

stata fatta coincidere sia con il livello di precisione raggiungibile che con il range operativo e

quindi, forse un po’ forzatamente, con il campo di utilizzo.

Lo scanner può essere usato su un treppiedi o anche con una base girevole che fa girare il pezzo che

vogliamo scannerizzare.

Per utilizzare lo scanner bisogna avere anche degli appositi software.

Rhino è software di modellazione 3D che ti permette di creare un oggetto in tridimensione, con

questo programma si possono creare diversi oggetti, si va da una semplice bottiglia fino ad una

statua, Rhino riesce a gestire molto bene il 3D anche se non si ha un computer potente.

Esiste anche un software gratuito per studenti, questo software viene distribuito da Autodesk che è

una delle più grandi aziende produttrici di software, Fusion360, è stato chiamato così per la capacità

di modellare un oggetto a 360°

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Produttoriprincipali4.1DWS

DWS, Digital Wax Systems, viene fondata a Vicenza nel 2007, da una lunga e consolidata

esperienza nella prototipazione 3D e creazione di stampanti.

DWS dalla sua fondazione porta avanti un progetto completamente Made in Italy che ha

portato alla realizzazione della prima macchina Digital Wax da cui deriva il nome

dell’azienda: DWS = Digital Wax Systems.

Il 95% dei prodotti venduti da DWS sono esportati in oltre 60 paesi.

L’azienda essendo nata in Italia mette molta attenzione nell’eccellenza italiana e

internazionale.

DWS offre:

• Nuova generazione di resine e materiali fotosensibili sviluppati internamente

all’azienda.

• Innovativo sistema laser BluEdge®.

• Software proprietario.

• Assenza della fase dell’immersione nelle resine che comporta lo scarto di molta resina.

• Velocità, accuratezza e qualità elevata delle superfici realizzate.

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4.23DSystems

Nata da un'ispirazione nel 1983, 3D Systems da oltre 30 anni lavora e si impegna per migliorare

sempre di più la tecnologia di stampa in 3D SLA. Cofondata dall'inventore della stampa 3D,

Charles Hull, 3D Systems è diventata una società di soluzioni 3D a livello mondiale, impegnata a

offrire ai propri clienti l'esperienza e la capacità lavorativa della produzione digitale necessaria per

risolvere i loro problemi aziendali, tecnici o relativi alla progettazione.

Dalla digitalizzazione, progettazione e simulazione fino ad arrivare alla produzione, ispezione e

gestione, il loro bagaglio di tecnologie fornisce un flusso di lavoro personalizzabile realizzato per

ottimizzare prodotti e processi, accelerando nel contempo i risultati. Con degli avanzati hardware,

software e materiali, nonché servizi di produzione su richiesta e un team di esperti localizzato nelle

diverse sedi di tutto il mondo, la loro missione è trasformare le aziende grazie all'innovazione della

produzione 3D.

La storia:

1983- Chuck Hull crea il primo oggetto stampato in 3D, inventando la tecnologia SLA

1984- Chuck Hull deposita il suo brevetto per il sistema stereolitografia (SLA)

1986- 3D System viene cofondata da Chuck Hull e diventa la prima azienda di stampa 3D nel

mondo.

2013- 3D Systems aggiunge la stampa diretta del metallo.

2014- Chuck Hull ha ricevuto il premio European Inventor Award.

2016- 3D Systems presenta la nuova stampa SLA con braccio meccanico

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Campidiapplicazione5.1Didattica

La stampante 3D arriva anche nella didattica, più

precisamente viene usate per scienze, ingegneria,

architettura e tanto altro.

Da diversi anni sono state immesse in vendita

molte stampanti a basso costo ma con delle

prestazioni che farebbero guerra alle altre

stampanti con prestazioni quasi uguali ma con un

costo molto più elevato.

5.2Automative

La stampa 3d incontra l’automotive, la stampa 3d professionale ha ora raggiunto un grado

di precisione e di produzione adatto alla stampa di parti

ingegnerizzabili, non facilmente realizzabili con metodi

tradizionali. È infatti possibile realizzare in modo relativamente

facile pezzi dalle forme complicate, senza che sia necessario

l’utilizzo o la creazione di stampi o altre tecnologie più costose.

Stampare un prototipo tecnico per automotive consente quindi

di risparmiare sulla lavorazione e avere una qualità e una

precisione molto elevate. Inoltre, stampare in 3d in questo settore è un ottimo modo per fare del

“reverse engineering”.

5.3Gioielleria

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La stampa 3D unisce strettamente i cicli di progettazione e quelli di sviluppo artigianali, migliora la

comunicazione e la collaborazione e risolve le problematiche

che riguardano la progettazione e la produzione. La stampa 3D

per la gioielleria e artigianato sta rivoluzionando il settore,

questa nuova tecnologia di prototipazione e produzione sta

segnando il cambiamento dall’artigianalità

all’ingegnerizzazione del gioiello. Con le stampanti 3D per

gioielleria questo nuovo processo produttivo è possibile, e

gioiellieri e orafi adesso hanno la possibilità di sviluppare le

proprie idee con creatività grazie alle stampanti 3D per la microfusione (cera persa). 5.4Settorebiomedicale

Le stampanti 3D sono ormai una realtà già avviata, in continua

sperimentazione e crescita, soprattutto nell’ambito biomedicale,

e grazie a molti interventi ben riusciti negli ultimi anni, Le

aziende specializzate in stampaggio sono ora in grado di capire

l’enorme importanza che tali dispositivi rappresentano nel

mondo biomedico e soprattutto per il miglioramento delle

condizioni di vita del paziente.

Partendo dall’esame del paziente (TAC, RM), i progettisti sono

in grado di realizzare modelli biomedici utilizzando resine,

plastiche e materiali biocompatibili, per l’analisi di particolari

patologie o per la progettazione di interventi chirurgici

complessi.

Cosapossiamocrearenelcampobiomedicale:

• Modelli di arcate dentali

• Dime chirurgiche

• Scheletrati

• Ponti dentali

• Bite dentali

• Denti in resina

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Arduinonellastampa3DArduino è una piattaforma hardware low-cost programmabile, con cui è possibile creare circuiti

"quasi" di ogni tipo per molte applicazioni, soprattutto in ambito di robotica ed automazione.

Arduino sul suo sito mette a disposizione diversi progetti opensource e openhardware, che ogni

persona può liberamente scaricare.

Di seguito farò una piccola introduzione su come costruire una stampante 3D, e spiegherò la varia

componentistica.

Per prima cosa dobbiamo realizzare un telaio in alluminio. Per risparmiare soldi si può usare

qualche scarto di legno di un mobile di casa oppure, si può andare in un centro fai da te e farsi

tagliare del legno compensato.

Per seconda cosa dobbiamo impostare la

struttura di movimento. Si può trovare molto

facilmente su Amazon oppure, se vogliamo

costruirla noi, dobbiamo procurarci delle barre

filettate che si possono reperire in un centro

ferramenta.

Dopodiché dobbiamo procurarci un estrusore. L’estrusore è quella parte che ha il compito di

sciogliere il filamento e farlo passare in un buco che può variare dai 0.3 mm fino a 0.7 mm.

Sopra l’estrusore dovremmo pio andare un motorino che cali dolcemente il filamento all’interno

dell’estrusore, in più dobbiamo montare una piccola ventola per evitare il surriscaldamento

dell’estrusore.

Dobbiamo procurarci anche un Hot End che è costituito

da un corpo in alluminio, mentre nella parte centrale si

trova una resistenza termica che ha il compito di

riscaldare il filamento plastico.

Nella parte superiore l’Hot End ha ancora una temperatura

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accettabile, mentre se raggiungiamo la punta la temperatura potrebbe aggirarsi attorno ai 240°,

dipende dal materiale con cui volgiamo stampare.

In più ci dobbiamo procurare degli Stepper Motor, sono dei motori che sono limitati

dalla nostra scheda Arduino, questi motorini si possono trovare tranquillamente in

internet.

Ci dobbiamo anche procurare degli alimentatori adatti per cquesti motorini, perché

Arduino non potrebbe reggere tutto questo carico.

Proprio per questo motivo il miglior compromesso è riciclare un vecchio alimentatore di un

computer desktop, se non lo possediamo si può trovare su internet a poche decina di euro.

Adesso abbiamo bisogno del nostro Arduino Mega 2560 + RAMPS 4.1, utilizziamo questo modello

perché è il più adatto per questo tipo di lavoro, gli altri modelli non resisterebbero per un lavoro

così intenso, in più ci serviranno dei moduli Stepper driver POLOLU per comandare i nostri

motorini, dopodichè avremmo bisogno di un display LCD con selettore rotativo.

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UnabreveopportunitàdiArduinonellastampa3DUna spintarella al mercato nascente delle stampanti 3d, era arrivata da Arduino, che ha

commercializzato la sua Materia 101. Sviluppata insieme alla società brianzola Sharebot (già attiva da due anni nel settore), è stata concepita per rendere la stampa 3D accessibile anche ai principianti

e, ovviamente, open source: infatti sono stati resi disponibili i disegni tecnici e tutta la

documentazione.

La stampante sfruttava la tecnologia FDM, era la tecnologia più diffusa e più economica

conveniente in circolazione. È stata presentata ufficialmente alla Maker Faire di Roma era in

vendita sullo store online di Arduino sia come kit, sia già assemblata, al prezzo rispettivamente di

meno di 600 e meno di 700 euro.

Purtroppo questa stampante è stata commercializzata per poco tempo, è stata poi ritirata dal mercato

per le poche vendite.

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ConclusioneIl lavoro svolto fino ad oggi dimostra che in quasi tutto il mondo la tecnologia 3D sta facendo passi

da gigante, principalmente in Italia perché siamo uno dei produttori principali di stampanti 3D

d’Europa, mentre come sempre in testa alla classifica rimangono gli Stati Uniti d’America che

grazie alle sovvenzioni statali hanno maggiori possibilità di progredire con la tecnologia.

Il lavoro di ricerca e catalogo delle informazioni per la stesura di questa tesi è stato abbastanza

facile evento svolto uno stage presso un’azienda di prototipazione 3D, ci tengo anche a ringraziare

Salvatore Saldano CEO e Founder de la ShapeMode S.r.L per l’aiuto durante la stesura di questa

tesi, tutti i componenti della mia famiglia e del Fablab MIlano, per il supporto offerto, ci tengo a

complimentarmi con Saverio Paglianiti per l’aiuto offerto durante i mesi di stage.

L’Italia pur essendo una delle maggiori produttrici di stampanti 3D migliori del mondo potrebbe

essere presto superata dalla rivale cinese XYZ che grazie ad un costo minore della mano d’opera

riesce ad offrire ad un prezzo di molte centinaia in meno un prodotto molto più scadente, secondo

me bisogna tener testa a questi altri marchi, perché le nostre aziende sanno fare prodotti di

eccellenza internazionale che molti paesi ci invidiano.

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BibliografiaStoria sulla stampa 3D:

http://www.stampa-3d.com/1459/stampante-3d-dal-1986-la-storia-della-stampa-3d/

http://3dprintingindustry.com/3d-printing-basics-free-beginners-guide/history

Makerbot:

https://en.wikipedia.org/wiki/MakerBot

Sla:

https://it.wikipedia.org/wiki/Stereolitografia

http://www.dwslab.com/xfab/?v=cd32106bcb6d

Fdm in inglese

http://3dprintingindustry.com/3d-printing-basics-free-beginners-guide/processes/

Dlp

http://3dprintingindustry.com/3d-printing-basics-free-beginners-guide/processes/

Cjp

https://it.3dsystems.com/on-demand-manufacturing/colorjet-printing

Stampa SLS

http://www.selltek.it/stampanti-3d/professionali/sls/

https://www.svapamo.it/stampa-3d-laser-sls

Stampa con argilla

http://www.personalfab.it/shop/estrusore-argilla-kit-2-0/

Stampa con cioccolato

http://3dprint.elettronicain.it/3drag-stampante-per-cioccolato/

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DWS

http://www.dwssystems.com/chi-siamo?lang=it

3D Systems

https://it.3dsystems.com/our-story

Utilizzo nella didattica

http://www.selltek.it/settore-stampa-3d/

Utilizzo settore automotive

http://www.shapemode.it/portfolio-item/automotive/

Utilizzo nella gioielleria in inglese

https://formlabs.com/industries/jewelry/

Utilizzo nel settore biomedicale

http://www.shapemode.it/portfolio-item/settore-biomedicale/

News dal mondo Arduino

https://www.wired.it/gadget/accessori/2014/10/27/materia-101-stampante-3d-arduino/