Stampa 3D

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Stampa 3D Report sul libro di Anna Kaziunas France (a cura di), Stampa 3D. Concetti di base, tutorial e progetti, Tecniche Nuove, Milano, 2014

Applicazioni e opportunità – Hardware, software e materiali plastici per la stampa 3D – Tutorial per la creazione e l'acquisizione, lo slicing e la stampa di modelli 3D – Risorse per l'acquisto o la costruzione di stampanti 3D, il download di software CAD e CAM gratuiti, la ricerca di servizi di stampa online

Opportunità e punti deboli della stampa 3D Scritto da una community di appassionati, il bel libro curato da Anna Kaziunas France ci fa percepire in modo netto le opportunità della stampa 3D.

Come tutto il digitale, anche la produzione digitale va incontro alle esigenze di personalizzazione di massa, dando modo di:

• Progettare e sperimentare prototipi secondo una logica iterativa, a costi contenuti ("se qualcosa non funziona, basta riprogettarlo e stamparlo ... Potete farlo quante volte è necessario, perché il costo di un pezzo è di appena pochi dollari)

• Produrre piccoli lotti di o prodotti unici a costi contenuti • Abbassare la soglia di ingresso all’universo produttivo, decentrando la produzione e il controllo dei

mezzi di produzione

• Il tempo dirà se questa promessa di democratizzazione sarà mantenuta oppure se, come in altri ambiti del digitale, a una iniziale apertura e moltiplicazione degli operatori farà seguito una concentrazione del mercato nelle mani di pochi player. Oppure, come nell’ambito della stampa, potrebbe mantenersi la differenziazione fra stampe 3D desktop (qualità medio-bassa; dimensioni ridotte; numero limitato di materiali stampabili) e stampe 3D professionali / industriali (per prototipazione e applicazioni high-end).

Fra gli attuali punti deboli della stampa 3D gli autori sottolineano la qualità dei materiali, non è sempre all'altezza di oggetti similari prodotti con metodi industriali, e il fatto che non tutti i materiali sono adatti per uso alimentare o per realizzare giocattoli.

Ambiti di utilizzo della stampa 3D Particolarmente interessante il capitolo dedicato ai casi applicativi pratici. La stampa 3D può essere utilizzata per:

• Stampare ricambi

• Fuori produzione

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• Non previsti dal produttore • Di cui è necessario disporre in tempo reale

• Stampare oggetti unici, adatti a usi specifici e per i quali la produzione in serie non è conveniente (per esempio accessori speciali per utensili)

• Oggetti di design personalizzabili.

Particolarmente interessanti le applicazioni in ambito medicale. In 3D è possibile effettuare:

• La biostampa di tessuti e organi di ricambio (per esempio vasi sanguigni, ma è citato anche l’esempio di un rene in miniatura)

• La stampa di protesi personalizzate (per esempio: braccia artificiali per bambini, che devono essere più piccole e leggere di quelle normalmente in commercio; ma è citato anche l’esempio della protesi realizzata su misura per rendere nuovamente funzionante il becco di un’aquila).

Vi sono anche esperimenti, come il SolarSinter di Markus Kayser, in cui la stampa 3D si propone agganciare la produzione a risorse presenti in loco: SolarSinter, per esempio, stampa oggetti in vetro utilizzando la sabbia e l’energia solare di cui abbondano aree desertiche.

Introduzione alla stampa 3D additiva La stampa 3D è un processo di produzione additivo. La stampante crea gli oggetti unendo strati di materiale secondo un procedimento di fotopolimerizzazione, di fusione di materiali granulari oppure di deposizione di polimero fuso (estrusione)

Hardware La differenza fra stampanti 3D desktop e professionali / industriali è radicale. Vediamola nel dettaglio:

• Stampanti 3D desktop

• Hanno un costo accessibile intorno ai 1.500 dollari • Sono disponibili come soluzioni pronte all'uso, kit o fai da te (in questo caso il “maker” – come si

definisce chi si dedica alla stampa 3D – assemblare o costruire la stampante unendo il piatto di stampa su cui si poggia l'oggetto stampato, l’estrusore da cui passa il filamento di plastica, l’hot-end – formato da una parte che riscalda, da un sensore di temperatura e da un ugello da cui fuoriesce il filamento – e il filamento di plastica stesso)

• Hanno volumi di stampa ridotti (le più grandi si aggirano intorno ai 20x25x20 cm) • Stampano materiali plastici

• Stampanti professionali / industriali

• Hanno volumi di stampa maggiori • Stampano con precisione oggetti più complessi • Stampano vari tipi di materiali: non solo plastiche, ma anche materiali compositi e ceramiche,

nonché metalli (per esempio il titanio in ambito medicale)

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Stampa 3D – Agosto 2014




• Sono accessibili attraverso anche come servizi di stampa online (Shapeways, Ponoko, Sculpteo, i.materialise, ecc.), come piattaforme che mettono in contatto domanda e offerta (cioè chi ha bisogno di stampare e chi dispone di una stampante; MakeXYZ, 3D Hubs, ecc.) oppure come servizi professionali di prototipazione (ZoomRP, RedEye, 3D Factory, specializzati nei settori dell'architettura, della medicina, dell'ingegneria, della gioielleria, ecc.)

Per creare modelli 3D a partire da oggetti reali può essere utile disporre di un hardware per la scansione 3D, come Microsoft Kinect e Asus Xtion, che raccolgono dati dalla superficie dell'oggetto e ne creano una rappresentazione tridimensionale.

Software Ecco i principali tipi di software che ruotano intorno all’universo della stampa 3D:

• Scansione 3D

• Software, come il gratuito 123CAD Catch di Autodesk, convertono, via cloud, in modelli 3D sequenze di immagini scattate anche con apposite app per iPhone e iPad

• Modellazione 3D (CAD)

• Si distinguono in software di modellazione solida (adatti in ambito meccanico), scultorea (per creare forme organiche), parametrica (per creare, attraverso la scrittura di formule matematiche, oggetti complessi, impossibili da modellare a mano), poligonale (adatti alla grafica 3D e all'animazione). Producono file in formato STL

• Verifica e correzione (CAM)

• I file STL possono contenere errori e imperfezioni: buchi da aggiustare, aree da chiudere, parti da collegare, sporgenze da gestire, superfici da levigare, parti frastagliate da eliminare, ecc. Prima di stamparli è necessario verificarli e correggerli con un software CAM

• Slicing o skeining (CAM)

• Una volta corretto, il file STL va convertito in istruzioni (in linguaggio G-Code) che indichino alla stampante dove spostare l'hot-end, quando spostarlo, se estrudere o meno il filamento plastico lungo il percorso, ecc.

• Anteprima di stampa (visualizzatore G-code)

• Permette di visualizzare una serie di linee, che rappresentano il percorso della testina di stampa

• Stampa (software client della stampante)

• Alcune stampanti funzionano anche senza client, leggendo le istruzioni CAM direttamente da una scheda SD o da una chiave USB.

Il libro contiene due tutorial molto interessanti per principianti assoluti:

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• Come progettare un tappo per matite a forma di testa di robot utilizzando il CAD gratuito Tinkercad • Come usare Slic3r, software gratuito di slicing, con suggerimenti per imparare pensare gli oggetti come

una stampante 3D, prestando attenzione, per esempio, alle sporgenze superiori a 45° (in corrispondenza delle quali la plastica tende ad afflosciarsi, se non si prevedono appositi rinforzi), ecc.

Plastiche per la stampa 3D Le stampanti 3D desktop possono stampare con vari materiali plastici, per esempio: PLA (di origine vegetale – ricavata da mais o patate –, biodegradabile), LAYWOOD-3 che simula il legno (è composta per il 40% di legno riciclato), LAYBRICK che simula la pietra arenaria, ABS (la plastica di cui sono fatti i mattoncini LEGO), ecc.

Finiture per le stampe 3D Una volta stampato, l’oggetto 3D può essere elaborato utilizzando varie tecniche di finitura: saldare ad attrito, giuntare (con rivetti e cardini), incollare e riempire, levigare, verniciare, invecchiare, ecc.

Fresare oggetti 3D Pur essendo incentrato sulla stampa 3D additiva, il libro si sofferma anche sulla produzione sottrattiva, in cui lo strumento (una fresatrice CNC, una fresatrice verticale, un sistema per il taglio laser, ecc.) parte da un blocco solido di materiale e rimuove le parti in eccesso.

I vantaggi della produzione sottrattiva sono:

• Si tratta di una tecnologia matura • E' adatta a oggetti grandi e strutturati • Lavorare con il legno è economico.

Ma la produzione sottrattiva presenta anche svantaggi:

• Non è adatta a oggetti 3D complessi • La preparazione dei file è più complessa • La fresatura è più pericolosa.

Siti di riferimento per l'Italia • http://www.stampalo3d.com/ • http://www.stampa-3d.com/ • http://www.sharebot.it/ • http://www.3ditaly.it/

Autore: Petra Dal Santo ([email protected]) www.keanet.it http://blog.keanet.it/

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