Che cos'è una stampante 3D e di cosa è capace?

Una delle aree più promettenti nel mondo moderno è la creazione di oggetti tridimensionali utilizzando la stampa 3D. La tecnologia di stampa consente di creare prodotti piuttosto complessi e dettagliati. Oggi, l'uso della stampa tridimensionale è possibile non solo nei siti di produzione, ma anche a casa, per questo è sufficiente acquistare una stampante 3D.

Che cos'è una stampante 3D?

Una stampante tridimensionale è un dispositivo in grado di formare oggetti basati su modelli 3D digitali creati. I prodotti sono ottenuti con materiale di stratificazione. Come base vengono utilizzate resine termoplastiche e fotopolimeriche, ma con lo sviluppo della tecnologia aumenta il numero di materiali utilizzati come materie prime.

La procedura per la fabbricazione di prodotti è simile alla seguente:

1. Il processo di creazione di un modello 3D, ad es. sviluppare un'immagine visiva del prodotto futuro mantenendo tutte le proporzioni. Il modello viene creato utilizzando un software specializzato.
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2. Dopo aver creato il modello, è necessario elaborare il file. L'elaborazione consiste nella conversione del file in codice digitale, che divide l'intero modello in molti livelli paralleli. Pertanto, vengono generati comandi per il dispositivo 3D, che distribuisce il materiale per creare l'oggetto.
3. Il passaggio finale è la stampa 3D del prodotto, ad es. il processo di creazione del prodotto attraverso la stratificazione del materiale. Il processo viene eseguito utilizzando una testina di stampa (estrusore), che si muove lungo gli assi 0Y e 0X, ad es. il materiale viene alimentato solo in orizzontale secondo il codice del programma del layer. Per applicare il livello successivo, l'estrusore si sposta lungo una guida verticale (lungo l'asse 0Z) a una distanza uguale alla dimensione del livello. Quindi il successivo strato orizzontale inizia ad essere applicato.

FAQ: Il processo di stampa in base alla tecnologia di produzione può variare, ma il processo generale di creazione dei prodotti è l'applicazione a strati del materiale.

Tipi di stampanti 3D

I dispositivi sono divisi in base all'unicità del processo di stampa, ad es. dalla tecnologia utilizzata. I metodi di stampa più comuni sono FDM (Fused Deposition Modeling / Directional Modeling) e SLA (stereolitografia laser / stereolitografia laser)

La tecnologia di modellazione direzionale è uno dei primi metodi di stampa ad apparire. Come materiale per la fabbricazione di oggetti, il termoplastico viene utilizzato sotto forma di raggi o fili avvolti su una bobina. Il metodo di stampa è il seguente:

1. La bobina o il filo è installato nell'estrusore. Sotto l'azione del dispositivo di riscaldamento, il materiale inizia a fondere e attraverso il canale entra nella superficie di lavoro.
2. L'estrusore si sposta nelle coordinate indicate secondo il codice digitale. La produzione avviene in strati relativi al piano orizzontale.
3. Nella fabbricazione di prodotti complessi, vengono utilizzati due materiali: principale e ausiliario. Il prodotto viene creato utilizzando il materiale principale. Il materiale ausiliario ha lo scopo di creare supporti temporanei, nonché di riempire lo spazio vuoto del prodotto. perché la stampante non è in grado di stampare un oggetto nell'aria senza alcun motivo.

FAQ: Il materiale ausiliario viene successivamente rimosso con un solvente speciale o si rompe facilmente.

I prodotti realizzati con la tecnologia FDM hanno una buona resistenza meccanica e chimica. Tali proprietà sono raggiunte attraverso l'uso di materiali termoplastici di livello industriale. Inoltre, questa tecnologia è leggera e adatta all'uso in condizioni domestiche.

La tecnologia SLA o la stereolitografia stampa i prodotti utilizzando resine fotopolimeriche liquide che si solidificano sotto l'influenza di una fonte di energia sotto forma di laser. Utilizzando questo metodo, i prodotti hanno un'elevata precisione (fino a 15 micron). La stampa degli oggetti è la seguente:

1. La superficie di lavoro viene abbassata in un contenitore con liquido fotopolimerico a una profondità di uno strato;
2. Una fonte di energia (laser) ritaglia la forma dell'oggetto in corrispondenza delle coordinate date dell'oggetto;
3. Il processo di polimerizzazione procede a seguito della quale si verifica la solidificazione nei luoghi di contatto;
4. La procedura viene ripetuta per ogni strato fino alla fabbricazione dell'oggetto;
5. Dopo la produzione, il modello viene immerso in un contenitore con una soluzione speciale per la pulizia dagli elementi ausiliari;
6. Lo stadio finale è l'irradiazione ultravioletta al fine di accelerare il processo di formazione del prodotto.

La stereolitografia è una delle tecnologie più avanzate, ma necessita di materiali costosi. Esistono anche tipi di stampa meno noti:

SlS (sinterizzazione laser selettiva) il principio di creazione di un oggetto è quello di fornire un sottile strato di materiale sotto forma di polvere, che viene sinterizzato dal laser, nell'area di lavoro. I principali vantaggi di questo metodo sono la mancanza di necessità per l'uso di elementi ausiliari, ma richiede un trattamento termico aggiuntivo. Non prevede l'uso domestico.

EBM (fusione del fascio di elettroni). La tecnologia è simile alla sinterizzazione laser selettiva, ma il prodotto viene creato nel vuoto e non richiede un trattamento termico aggiuntivo.

La stampa tridimensionale include una penna 3D. Il principio del suo funzionamento è simile alla tecnologia FDM, ma ha un aspetto più in miniatura e viene utilizzato per creare disegni con un effetto tridimensionale.

Cosa può fare una stampante 3D?

La stampa tridimensionale oggi è utilizzata in quasi tutte le aree della vita. Ci sono esempi di creazione di piatti culinari usando la stampa 3D. Parti di qualsiasi complessità vengono create per strutture più complesse in tutti i settori. Ma l'area più rilevante e necessaria è ancora la medicina.

Diverse aziende stanno sviluppando simulatori organici che possono quasi sostituire i tessuti naturali. La stampa 3D aiuta anche nell'ambiente protesico articolare. L'uso più comune della produzione tridimensionale era in odontoiatria. Oltre alle protesi, le stampanti vengono utilizzate anche per la realizzazione di modelli di organi. Le possibilità della stampa tridimensionale aumentano ogni giorno e diventano più accessibili.

Le stampanti 3D aiutano non solo le persone, ma anche gli animali. Uno dei casi famosi è la creazione di un guscio per una tartaruga che è stata ferita in un incendio boschivo. Pertanto, il nuovo carapace ha salvato la vita dell'animale e ci sono molti casi simili. Un altro caso unico è una gamba protesica per un elefante. L'unicità del caso sta nel fatto che le protesi per un elefante non sono praticamente realizzate a causa del grande peso dell'animale.

La moderna tecnologia di stampa ti consente di creare anche l'intero edificio. Durante la costruzione di una piccola casa (37 mq), i ricercatori hanno trascorso solo 24 ore e si è rivelato essere la metà del prezzo rispetto al solito metodo.