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3d processing

Per stampa 3D si intende la realizzazione di oggetti tridimensionali mediante produzione additiva, partendo da un modello 3D digitale. Il modello digitale viene prodotto con software dedicati e successivamente elaborato per essere poi realizzato, strato dopo strato, attraverso una stampante 3D. 

Esistono diverse tecnologie per la stampa 3D e le loro differenze principali riguardano il modo in cui sono stampati gli strati. Alcuni metodi usano materiali che si fondono o si ammorbidiscono per produrre gli strati, ad es. il selective laser sintering (SLS) e la modellazione a deposizione fusa (fused deposition modeling, FDM), mentre altri depongono materiali liquidi che sono fatti indurire con tecnologie diverse. Nel caso dei sistemi di laminazione, si hanno strati sottili che vengono tagliati secondo la forma e uniti insieme.

Ogni metodo ha i suoi vantaggi e inconvenienti, e conseguentemente alcune società offrono una scelta tra polvere e polimero come materiale dal quale l'oggetto è ricavato. Generalmente, i fattori principali presi in considerazione sono la velocità, il costo del prototipo stampato, il costo della stampante 3D, la scelta dei materiali, le colorazioni disponibili, ecc.

Un metodo di stampa 3D consiste in un sistema di stampa ad estrusione di materiale. La stampante crea il modello uno strato alla volta, spargendo uno strato di polvere (gesso o resine) e stampando con il getto d'inchiostro un legante nella sezione trasversale della parte. Il processo viene ripetuto finché non è stampato ogni strato. Questa tecnologia è l'unica che consente la stampa di prototipi interamente a colori. Questo metodo permette anche di realizzare sporgenze. È inoltre riconosciuto come il metodo più veloce.

Nel Digital Light Processing (DLP), una vasca di polimero liquido è esposto alla luce di un proiettore DLP in condizioni di luce inattinica. Il polimero liquido esposto si indurisce. La piastra di costruzione poi si muove in basso in piccoli incrementi e il polimero liquido è di nuovo esposto alla luce. Il processo si ripete finché il modello non è costruito. Il polimero liquido è poi drenato dalla vasca, lasciando il modello solido. Lo ZBuilder Ultra o la 3DL Printer sono esempi di sistema di prototipazione rapida DLP.

Il fused deposition modeling (FDM), deriva da una tecnologia storicamente applicata ad esempio nella saldatura di fogli plastici, nell'incollaggio a caldo e nell'applicazione automatizzata di guarnizioni polimeriche. Il metodo FDM è basato su un ugello che deposita un polimero fuso strato dopo strato per creare la geometria del pezzo.

Un altro approccio chiamato SLS è la fusione selettiva di un mezzo stampato in un letto granulare. In questa variazione, il mezzo non fuso serve a sostenere le sporgenze e le pareti sottili nella parte che viene prodotta, riducendo il bisogno di supporti ausiliari temporanei per il pezzo da lavorare. Normalmente si usa un laser per sinterizzare il mezzo e formare il solido. Esempi di questa tecnica sono l'SLS e il DMLS (direct metal laser sintering]), che usano metalli.

Infine, le configurazioni ultrasottili sono realizzate mediante la tecnica di microfabbricazione 3D della fotopolimerizzazione a due fotoni. In questo approccio, l'oggetto 3D desiderato è evidenziato in un blocco di gel da un laser concentrato. Il gel è fatto indurire in un solido nei punti dov'era concentrato il laser, grazie alla natura non lineare della fotoeccitazione, ed il gel rimanente viene poi lavato via. Si producono facilmente configurazioni con dimensioni al di sotto dei 100 nm, così come strutture complesse quali parti mobili e intrecciate.[13]

Diversamente dalla stereolitografia, la stampa 3D a getto è ottimizzata per velocità, costo contenuto e facilità d'uso, rendendola adatta per la visualizzazione dei modelli elaborati durante gli stadi concettuali della progettazione ingegneristica fino agli stadi iniziali del collaudo funzionale. Non sono richieste sostanze chimiche tossiche come quelle utilizzate nella stereolitografia, ed è necessario un lavoro minimo di finitura dopo la stampa; occorre soltanto usare la stessa stampante per soffiare via la polvere circostante dopo il processo di stampa. Le stampe con polvere legata possono essere ulteriormente rinforzate mediante l'impregnazione con cera o polimero termofissato. Nell'FDM le parti possono essere rinforzate inserendo un altro metallo nella parte mediante assorbimento per capillarità

L'esercizio 1:
Inizio con lo specificare che per la realizzazione dell'oggetto 3D, occorre utilizzare un software di modellazione 3D, ed un software di "slicing". Quest'ultimo serve a scomporre l'oggetto 3D in tanti strati, detti in gergo "fette", che possono essere programmati nel software per numero di strati, altezza strati, spessore perimetrale, temperatura del polimero etc. Per l'esercizio ho utilizzato la tecnologia FDM, quindi una testina con un foro di 0.4 mm. che riscalda ed estrude il polimero applicando strati all'oggetto in realizzazione. Partendo da un software di modellazione 3D, in questo caso io ho utilizzato Autodesk 123D Design, ho importato  il file "STL"(estensione tra le più usate nella stampa 3D) di un semplice bicchiere, in questo caso ho impostato uno spessore di 2mm  per le pareti, un riempimento uguale a zero, per renderlo vuoto all'interno. Apro una parentesi per specificare che in commercio esistono diversi tipi di polimeri con colori ed effetti più svariati. Si va dal semplice effetto plastica all'effetto vetro, legno, marmo e così via. Per il prototipo ho utilizzato un polimero tra i più utilizzati denominato PLA.
Esercizio 2:
Ho realizzato un portachiavi con una scritta, per farlo ho scelto dimensioni della scritta e carattere del font. Ho duplicato la scritta ed alzato la copia di 5 mm. Quella sottostante l'ho poi allargata creando così una base di appoggio per la scritta superiore. Ho anche applicato un toroide sul lato per creare l'asola di aggancio. Ho salvato la base e la scritta con due file distinti, questo perchè ho utilizzato due estrusori della stampante 3D per creare l'oggetto bicolore. 
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