Che cos'è la stampa 3D e come funziona esattamente?

Immagina di poter stampare oggetti tridimensionali direttamente da una stampante di casa tua. Quando ero bambino alla scuola elementare, pensavo che sarebbe stato fantastico se potessi stampare le pizze con la mia InkJet. Questo non è il punto in cui sto andando in questo articolo, ma è un pensiero interessante: stampare oggetti tridimensionali, cioè. Sembra una fantascienza borderline e per molto tempo lo è stato. Non più.

Il processo è (non a caso) chiamato Stampa 3D. Come la stampa tradizionale, che prende un pezzo di carta bianco e crea immagini bidimensionali e testo apparentemente fuori dal nulla, la stampa 3D crea oggetti completamente realizzati dal nulla. È una procedura affascinante che può essere utile in numerosi campi.

L'anno scorso, James ha stabilito che la stampa 3D non è più un mito Stampa 3D - Mito o realtà fantascientifica? Stampa 3D - Mito o realtà fantascientifica? Un pilastro della fantascienza sin dall'inizio del genere, l'idea di poter creare i propri oggetti a casa è comprensibilmente abbastanza affascinante. Chi non ha mai sognato di avere il proprio replicatore che produca i cookie ... Leggi di più o un'idea approssimativa. Solo negli ultimi 12 mesi, è stato dimostrato corretto: la stampa 3D è appena iniziata. Unisciti a me mentre esploro i dettagli della tecnologia di stampa 3D per scoprire come funziona e quali vantaggi potrebbe portare a noi in quanto consumatori.

Breve storia della stampa 3D

Nel 1986, un ragazzo di nome Charles W. Hull depositò un brevetto per la stereolitografia, che divenne il primo metodo conosciuto per creare oggetti 3D dal nulla. L'invenzione di questo metodo ha inaugurato una nuova era dei processi di lavorazione. Mentre la maggior parte degli oggetti sono costruiti usando a sottrattiva processo (cioè, tagliuzzare, forare, intagliare, affettare, ecc.), la stampa 3D utilizza un additivo processo (cioè, aggiungendo materiale).

Le stampanti 3D sono costose. Le stampanti tradizionali di carta e inchiostro ti costeranno centinaia di dollari, ma le stampanti 3D ti faranno tornare indietro di decine di migliaia. Fortunatamente, non è necessario possedere una stampante 3D personale poiché esistono già numerosi servizi che stamperanno oggetti 3D per te. Se sei interessato, dai un'occhiata a Shapeways e Sculpteo.

A causa della natura costosa della stereolitografia, altre forme di stampa 3D sono state pioniere. Queste nuove tecniche hanno i loro vantaggi e svantaggi, ma la maggior parte di esse sono molto più economiche e accessibili per l'uomo comune.

Tecniche di stampa 3D

stereolitografia (SLA) è la prima tecnica di stampa 3D che è stata sviluppata. Crea oggetti dal nulla, stampando strati e strati di un particolare fotopolimero su se stesso. Il materiale inizia come un liquido e si trasforma in un solido quando viene colpito da un fascio concentrato di luce ultravioletta.

Elaborazione della luce digitale (DLP) è simile alla stereolitografia in quanto utilizza la luce per indurire un liquido in un solido. Tuttavia, nell'elaborazione della luce digitale, l'oggetto inizia come una vasca piena di liquido. Una parte del liquido viene esposta alla luce, che si indurisce, quindi la piastra di costruzione viene abbassata di una piccola quantità. Un altro colpo di luce indurisce più del liquido, e questo processo si ripete. Il liquido rimasto viene scaricato, lasciando un modello solido.

Sinterizzazione laser selettiva (SLS) utilizza un laser ad alta potenza per fondere particelle di materiale (ad esempio plastica, vetro, ceramica e metallo) in una massa che assume la forma tridimensionale desiderata.

Fusione del fascio di elettroni (EBM) è un processo di stampa 3D utilizzato per le parti metalliche. Il processo si svolge nel vuoto e inizia con la diffusione di uno strato di polvere metallica (spesso il titanio). Un raggio di elettroni quindi scioglie la polvere in uno strato solido. Gli oggetti creati in questo modo sono sorprendentemente densi e forti.

Modellazione multi getto (MJM) funziona in modo simile alle moderne stampanti InkJet. Distribuisce uno strato di polvere di resina e quindi spruzza una sostanza colorata simile a una colla che indurisce la polvere in un singolo strato. La modellazione multi getto è estremamente utile perché è veloce e supporta la stampa a colori.

Modellazione di deposizioni fuse (FDM) utilizza un ugello di estrusione riscaldato che fonde un materiale (ad es. Plastica) mentre esce. L'ugello può spostarsi sia orizzontalmente che verticalmente attraverso i controlli computerizzati. Quando il materiale esce dall'ugello, si indurisce quasi immediatamente.

Quasi tutte le forme di stampa 3D richiedono un file STL. Un file STL è un formato specifico del modello 3D che consente alle stampanti 3D di suddividere in modo pratico ed efficace l'oggetto nei singoli livelli utilizzati nella stampa effettiva. La maggior parte dei file STL viene prima creata in un programma CAD (computer-aided design) e quindi convertita.

Vantaggi della stampa 3D

Le stampanti 3D sono utili sia a livello commerciale che personale. L'unico vero ostacolo alla stampa 3D personale è lo straordinario costo richiesto e il know-how tecnico necessario per creare modelli STL funzionanti. Se riesci a superare quella gobba iniziale, vedrai i numerosi benefici.

Il lavoro di progettazione è reso molto più veloce e più semplice con le stampanti 3D. I designer possono prendere concetti e idee e produrre rapidamente una rappresentazione tridimensionale funzionante, chiamata prototipazione rapida. Mentre il design si evolve nel tempo, ogni iterazione può essere prototipata quasi immediatamente.

Le aziende possono anche trarre vantaggio dall'utilizzo di stampanti 3D nella creazione dei loro prodotti finali, non solo dei prototipi. I processi sottrattivi finiscono con un sacco di materiali sprecati sotto forma di trucioli, detriti di perforazione e pezzi tagliati che sono troppo piccoli per essere utilizzati ovunque. Il processo additivo della stampa 3D elimina la maggior parte, se non tutte, le forme di spreco.

La natura della stampa 3D consente una facile personalizzazione. Le linee di assemblaggio tipiche richiedono che le parti della differenza di un oggetto si adattino in un modo specifico, altrimenti la linea fallisce. Con una stampante 3D, le personalizzazioni personali sono fatte nel file STL, la stampante non ha bisogno di essere modificata.

E il livello di dettaglio che può essere raggiunto attraverso la stampa 3D è fenomenale - ineguagliabile da qualsiasi altro metodo di produzione tranne che per oggetti progettati e realizzati interamente a mano. La precisione di una stampante 3D può arrivare fino a una risoluzione di 4 micron. È più sottile di un capello umano.

La tecnologia di stampa 3D non è esattamente un cambiamento nel mondo, ma è certamente affascinante e preziosa. Le aziende di tutto il mondo utilizzano già la stampa 3D nei loro processi di produzione. Gli hobbisti stampano già oggetti singolari per il loro divertimento. Entro il prossimo decennio, è del tutto possibile che vedremo le stampanti domestiche che creano oggetti 3D per nostra stessa volontà.

Immagine di credito: 4 sfere colorate Via Shutterstock, MJM Diagram Via TurkCADCAM

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