Stampa 3D

La stampa 3D, chiamata anche produzione additiva, è un processo che consente di creare un oggetto tridimensionale partendo da un modello digitale e fabbricando il materiale uno strato dopo l’altro, secondo una modalità additiva. Per prima cosa, si prepara in CAD (progettazione assistita dal computer) una rappresentazione virtuale 3D dell’oggetto. Poi il modello 3D viene “fatto a fette” in una serie di strati orizzontali, al fine di convertire il disegno in un file SLT (linguaggio standard di tassellatura) leggibile dalla stampante 3D. Poi si trasferiscono i dati alla stampante e si definiscono le sue impostazioni di stampa. L’oggetto finale è prodotto uno strato alla volta e ogni strato si deposita e cresce sullo strato sottostante.

Grazie alla capacità di produrre con alta precisione e ripetibilità forme e strutture molto complesse da una serie di materiali diversi, la stampa 3D trova impiego in un’ampia gamma di applicazioni, dal settore aerospaziale a quello dell’automobile, dall’edilizia alla moda all’alimentare, dalla gioielleria alla produzione industriale e alla medicina. Esistono numerose tecniche per stampare in 3D oggetti con diverse proprietà meccaniche, termiche e chimiche partendo da materiali fusi, liquidi o in polvere.

Ecco alcune tra le tecnologie di stampa 3D più apprezzate:

Polimerizzazione in vasca

La polimerizzazione in vasca impiega la fotopolimerizzazione per reticolare e solidificare poi una resina polimerica liquida. La stereolitografia (SL) è stata il primo tipo di stampa 3D basata su questa metodologia ad essere sviluppata e commercializzata. Una stampante SL usa un sistema di specchi per guidare un raggio laser lungo gli assi X-Y di una vasca di resina e “disegnare” una sezione trasversale dell’oggetto. La tecnica con elaborazione digitale della luce (DLP) usa un proiettore con uno schermo LCD o una sorgente UV in grado di proiettare immagini luminose e creare uno strato alla volta. Questo tipo di stampa 3D utilizza resine termoindurenti ed è più veloce perché l’intero strato è viene esposto in un colpo solo. La stereolitografia a maschera (MSLA) impiega una schiera di LED per proiettare luce UV attraverso uno schermo a cristalli liquidi (LCD) che funge da fotomaschera.

Modellazione a deposizione fusa (FDM)

La modellazione a deposizione fusa (FDM), chiamata anche fabbricazione a filamento fuso (FFF) o per estrusione del materiale, è la tecnologia di stampa 3D più comune ed economica. Una bobina di filamento termoplastico (ad es. PLA, ABS) viene riscaldata alla temperatura di fusione ed estrusa attraverso un ugello su una piattaforma dove il materiale fuso si raffredda e solidifica. Questa tecnologia è usata per fabbricare prodotti pronti all’uso nello stampaggio a iniezione e nella moderna produzione industriale di componenti plastici.

Fusione a letto di polvere

La fusione a letto di polvere fonde selettivamente polveri polimeriche o metalliche con una fonte di energia termica, per creare un oggetto solido di plastica o di metallo. All’inizio, la polvere è riscaldata fino ad una temperatura di poco inferiore alla sua temperatura di fusione. Poi, un rullo distribuisce sulla superficie del letto di accrescimento uno strato di polvere molto sottile, prima che un laser ci passi sopra fondendolo. Completata l’applicazione dello strato di polvere, il letto si abbassa di una misura pari allo spessore di uno strato, per consentire la formazione dello strato successivo. Nella sinterizzazione laser selettiva (SLS), la polvere (polimerica, metallica ecc.) viene invece “sinterizzata” con un laser che ne causa una fusione selettiva per strati successivi. La fusione laser selettiva (SLM), invece della sinterizzazione prevede la completa fusione della polvere metallica. Altre forme di fusione a letto di polvere metallica comprendono la sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS) e la fusione a fascio di elettroni (EBM).

Stampa a getto

Le stampanti a getto utilizzano tecnologie di stampa a getto di inchiostro per depositare minuscole gocce di fotopolimero o cera su una piastra di costruzione. Nel contempo, la luce ultravioletta (UV) indurisce gli strati man mano che vengono stampati. La tecnologia a getto di materiale (MJ) deposita il materiale in maniera rapida e per linee invece che punto a punto. Di conseguenza, risulta possibile fabbricare più oggetti lungo una singola linea. Per di più, questo metodo consente di incorporare materiali diversi nello stesso oggetto. La tecnologia di stampa 3D drop-on-demand (DOD, goccia a richiesta) impiega due stampanti a getto per depositare simultaneamente sia il materiale finale dell’oggetto che il materiale di supporto solubilizzabile.