They are revolutionizing industry and are preparing to be used in homes as well, let's see how they work and what 3D printers are
3D printers are becoming an increasingly important presence in factories and businesses. Why? Because they allow everyone to make small objects at low cost, choosing materials and shapes. However, it's not so easy to understand how such a printer works, what it can do, and what its benefits are, features that are increasingly important as 3D printers find their way into the homes of tech enthusiasts.
First, why is it called 3D printing? Viene utilizzato il termine stampa perché la tecnica alla base, fatte le dovute proporzioni, ricorda quella utilizzata dalle stampanti laser: l’utente realizza un progetto su un software per la stampa 3D e poi lo invia alla stampante affinché lo possa realizzare.
Il procedimento è molto simile a quello che utilizziamo per stampare dei documenti con la periferica che abbiamo a casa: in pochi minuti, la sottilissima testina costruisce davanti ai nostri occhi il progetto, forgiando il materiale prescelto strato dopo strato.
Come funziona la stampante 3D
Il motivo della rapida diffusione delle stampanti 3D è fondamentalmente uno: la facilità d’uso. Il tutto unito a una duttilità unica d’impiego e ai costi relativamente bassi. La parte fondamentale resta la progettazione dell’oggetto da costruire, che va fatta al computer con un programma apposito. Il documento da mandare in stampa deve contenere tutti i dettagli del prodotto finale: dalla lunghezza alla profondità, fino ai materiali da utilizzare.
In genere, il formato usato per salvare un progetto da mandare in stampa è il Stl (Standard Triangulation Language To Layer), un formato che scompone il progetto in triangoli grafici in modo che per la stampante sia facile riprodurre il disegno iniziale.
Per capire come funziona una stampante 3D dobbiamo pensare alla stampa 2D utilizzata solitamente per i documenti, ovvero sia le tradizionali stampanti conosciute e usate da tutti a casa o in ufficio. La differenza principale sta nella testina che, nel caso di una stampante 3D, è sostituita da un estrusore che – invece che l’inchiostro – impiega i polimeri dei materiali scelti. I filamenti in forma di granuli sono riscaldati, fusi e stratificati ad alta temperatura fino all’ultimazione del processo di costruzione.
L’estrusore della stampante 3D
L’estrusore è il cuore di una stampante 3D, dal momento che si occupa delle tre fasi fondamentali nel processo di stampa: il passaggio dei polimeri dal serbatoio alla fase di riscaldamento, la fusione dei filamenti e – infine – la fuoriuscita degli stessi dall’ugello per la fabbricazione dell’oggetto. Ovviamente come la testina anche l’estrusore è mobile: si muove su e giù, e a destra e sinistra.
Materiali usati nella stampa 3D
Ogni anno i materiali usati nella stampa 3D si modificano in base alle nuove scoperte e alle innovazioni che la tecnologia porta in questo settore. Oggi esiste un’ampia varietà di materiali utilizzabili dalle stampanti 3D, disponibili in forme differenti (polvere, filamenti, pallet, granuli, resine, ecc.), che variano a seconda dell’utilizzo che se ne deve fare. Salvo alcuni modelli di nicchia che usano materiali molto particolari come ceramiche o paste dentarie, la maggior parte delle stampanti ha standardizzato i suoi materiali.
Materiali plastici
Una stampante 3D in azione
Molto spesso, nel processo di stampa 3D di sinterizzazione, o come filamento nel processo FDM (Filament deposition manufactoring), si utilizza il nylon: il filamento della cartuccia viene prima fuso dall’estrusore e poi depositato strato su strato sino a costruire l’oggetto desiderato. Flessibile e resistente, il nylon è molto apprezzato anche perché di colore bianco e quindi adatto a essere colorato prima o dopo la stampa. Inoltre, mischiato con l’alluminio dà vita a un altro materiale usato nella stampa 3D: l’alumide.
Largamente utilizzato è anche l’ABS (acronimo di Acrilonitrile butadiene stirene), soprattutto per la produzione di oggetti duri e resistenti. The filament is melted at about 250 degrees before it can be used to make objects of any kind, and is found in virtually every shade of color. Recyclable, it is not biodegradable in the way that PLA (an acronym for Polylactic Acid) is, which - although not particularly strong or flexible - is prized for its variety of colors (there is also transparent).
Metal Materials
Most commonly used metallic materials include steel. Used in sintering or casting processes, it is silver in color but can be coated with other materials to take on golden or bronze tones. Gold and silver are also often used in 3D printing to create special jewelry printed by artists and artisans, while for those looking for strength, the most widely used and recommended material is titanium.
Food 3D Printed
Food 3D printers are constantly evolving. The most commonly used materials at the moment are chocolate and sugar, with the latter being used to make special decorations on cakes and desserts. Lately, a few manufacturers have begun using 3D printers for pasta and meat, and it is thought that in the future, these machines will be able to produce food according to people's needs to adapt to intolerances and allergies.
Medical 3D Printers
An important field of application for 3D printing is the medical field. Thanks to this particular technology, it is possible to produce very advanced "objects": bionic ears, plates for skull and facial transplants, neonatal incubators, organs, tissues, bones. Research in this sense does not stop, and scholars are optimistic about the possibilities that 3D printers can offer to medicine in the future.