Come funziona una stampante 3D

Come funziona una stampante 3D? In questa guida ti spiego in modo semplice come funzionano le stampanti 3D a filamento, a resina e a polvere.

La stampante 3D è uno strumento che permette di produrre oggetti partendo da un modello digitale tridimensionale. Nei metodi di stampa 3D più conosciuti la produzione dell’oggetto avviene per strati, posizionando uno strato di materiale sopra l’altro.

Se vuoi sapere qualcosa in più su come funziona la stampa 3D, nelle prossime righe troverai tutte le informazioni che stai cercando!

Differenze tra Stampa 3D e Additive Manufacturing

Il termine “stampa 3D” è il più utilizzato negli ultimi cinque-dieci anni e indica in modo generico qualsiasi tecnologia di tipo additivo con lo scopo di produrre oggetti. La sua grande diffusione si deve alla popolarità che ha riscontrato nel mondo dei consumatori: la dicitura “stampa 3D” ricorda in modo diretto la stampa bidimensionale tradizionale, rendendo facilmente l’idea di come funzioni.

A livello industriale e professionale, la medesima tecnologia è più comunemente chiamata “manifattura additiva” – dall’inglese “Additive Manufacturing” – enfatizzando maggiormente il ruolo manifatturiero di questa tecnica.

Con Additive Manufacturing si indicano in particolare le tecnologie di stampa 3D più costose, utilizzate soprattutto da professionisti e aziende, e che sfruttano materiali tecnici e più performanti sotto diversi aspetti (polimeri e resine, metalli, polveri).

Indipendentemente dalla terminologia utilizzata, sia la stampa 3D che la manifattura additiva indicano un processo produttivo basato su una “tecnica additiva”, ossia che produce oggetti tramite l’aggiunta di materiale.

Le tecnologie di stampa 3D differiscono tra di loro per meccanica e funzionamento stesso delle macchine, oltre che per il tipo di materiali supportati. In alcuni casi esistono più nomi per la stessa tecnica: questa varietà è dovuta soprattutto alla presenza di più produttori che, nel corso del tempo, hanno registrato brevetti per metodi di stampa 3D molto simili tra loro.

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Come funziona stampante 3D a filamento

Tra i metodi di stampa 3D, è sicuramente quello più comune ed economico.

La stampa 3D a filamento funziona tramite estrusione di materiale. Infatti, in genere ci si riferisce a questo metodo con le diciture FFF - Fused Filament Fabrication- o FDM - Fused Deposition Modeling.

Il funzionamento è molto semplice: un polimero sotto forma di filamento viene riscaldato da una resistenza e spinto attraverso un ugello, il quale, spostandosi all’interno del volume di lavoro, va a depositare il materiale strato su strato.

La temperatura di estrusione dipende dal polimero utilizzato nella fase di stampa. Il materiale usato più comunemente è il PLA (Acido Polilattico) e viene estruso ad una temperatura compresa tra i 180 e 210 °C. Altri materiali richiedono temperature di estrusione ben maggiori, a volte anche 300-400 °C come l’ULTEM, il PEEK o il PMMA.

Anche il PETG è un materiale molto utilizzato, perché economico e facile da stampare come il PLA, ma molto più resistente.

Stampa 3D FDM - Qualche consiglio per l'acquisto

Come già ti accennavo, le stampanti 3D a filamento sono le più economiche in assoluto. Questo perché la tecnologia di per sé è davvero molto semplice e le componenti molto comuni.

Se stai cercando una stampante economica da posizionare in casa tua o nel tuo laboratorio, ho quello che fa per te: una guida dedicata alle stampanti 3D più economiche in assoluto. Molte di queste sono FDM. Per risparmiare tempo nella tua ricerca, potresti darci un'occhio!

Per quanto riguarda i filamenti, sicuramente avrai modo di scoprire quello che può fa al caso tuo in base alle caratteristiche che cerchi. Quella che segue è una lista dei filamenti più economici in assoluto.

Lo sapevi che potresti realizzare in casa tua il filamento per stampare in 3D? Scopri come!

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Come funziona stampante 3D a resina

Il funzionamento di una stampante 3D a resina è molto diverso da quello delle stampanti a filo.

Le stampanti 3D a resina realizzano oggetti partendo da una vasca contenente resine allo stato liquido. Il processo prevede la solidificazione di uno strato di materiale sopra l’altro per mezzo di una fonte luminosa.

La resina utilizzata è una resina fotosensibile, cioè un materiale che reagisce e solidifica se sottoposto a fonti luminose.

Tali resine fotosensibili presentano scarse qualità meccaniche e deterioramento precoce, soprattutto se esposte a raggi solari o all’umidità.

Oggi però esistono resine dotate di caratteristiche meccaniche notevoli, disponibili soprattutto per i sistemi che prevedono l'uso di laser per attivare la fotopolimerizzazione. Da considerare, infatti, è che l'azione del laser è più potente e precisa rispetto a quella di uno schermo LCD o di un video proiettore.

Entrami i sistemi che ho descritto sono utilizzati molto di comune e vanno da definire due tecnologie di stampa 3D a resina diverse:

• la Stereolitografia - SLA - dove viene usato un laser;
• il Digital Light Printing - DLP - dove viene usato un video proiettore. Nel caso sia usato uno schermo LCD come fonte luminosa, il processo è comunemente chiamato "LCD".

Mentre nella tecnologia SLA il laser si muove sulla parte superficiale della resina, arrivando a solidificare lo strato interessato punto per punto, la tecnologia DLP solidifica uno strato intero alla volta, proiettando un fascio di luce su tutta la superficie da lavorare.

Il tempo impiegato per solidificare gli strati dipende dalla potenza della fonte luminosa originaria e dalla dispersione di luce, che è bene avvenga il meno possibile per garantire una buona riuscita di stampa.

Per sostenere le parti a sbalzo dell’oggetto in stampa è necessario utilizzare dei supporti, che possono essere disegnati appositamente o generati dal software CAM in modo automatico.

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Come funziona stampante 3D a polvere

Le stampanti 3D a polvere utilizzano un processo chiamato "sinterizzazione".

Per “sinterizzazione” - SLS - s’intende una lavorazione che permette di ottenere elementi compatti partendo da materiali polverulenti. Questa tecnologia sfrutta una luce laser che va a colpire uno strato di polvere accolta all’interno di una vasca, fondendo tra di loro le particelle interessate. La sinterizzazione può essere vista come la saldatura tra piccole particelle solide.

La costruzione degli oggetti avviene sinterizzando uno strato di polvere sull’altro. A fine stampa sarà quindi necessario rimuovere l’oggetto dalla vasca in cui è stato prodotto e pulirlo dalle polveri circostanti, che non sono state colpite dal raggio laser.

Utilizzando una stampante 3D SLS non servono i supporti all’oggetto in stampa poiché, il materiale che non viene sinterizzato, fa da supporto agli strati successivi. Inoltre, il materiale che all’interno di una sessione di stampa non viene impiegato sarà riutilizzabile nuovamente.

I materiali utilizzabili sono generalmente a base polimerica e possono contenere caricature di diverso tipo (nylon caricato alluminio, nylon caricato carbonio, poliammide). L’altezza degli strati di stampa può arrivare a grandezze nell’ordine dei 20 micron.

Come funziona stampante 3D a polveri di metallo

Se ti stai chiedendo come funziona esattamente la stampa 3D a polveri di metallo, te lo spiego subito.

La tecnologia SLS è stata tra le prime ad essere trasformata per permettere la stampa 3D in metallo. Il passaggio è stato abbastanza semplice, in quanto meccanica e componenti erano già disponibili: per rendere stampabile il metallo basta avere una fonte di energia più potente e utilizzare un volume di stampa sottovuoto o carico di gas inerti.

Le tecnologie che sono in grado di gestire questo processo sono chiamate Direct Metal Laser Sintering - DMLS - o Direct Metal Printing - DMP. In questo caso è prevista la vera e propria fusione tra le particelle.

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Guida completa alle tecnologie di stampa 3D

Le tecnologie a filamento, resina e polvere offrono sicuramente un'ottima panoramica sul funzionamento delle stampanti 3D.

I metodi di stampa 3D che ti ho presentato finora sono i più comuni in assoluto, ma non sono gli unici. In realtà esistono molte altre tecnologie di stampa 3D, che si differenziano per tipologia di processo e materiali utilizzati.

Per esempio, una delle classificazioni più usate vede la differenziazione a seconda dell'uso di polimeri e metalli.

Inoltre, le stesse tecnologie a filamento, resina e polvere contengono a loro volta delle sotto categorie di stampanti, che funzionano in modo leggermente diverso.

Se vuoi saperne di più, di seguito ti lascio il link alla guida completa alle tecnologie di stampa 3D. Lì potrai approfondire e toglierti qualsiasi dubbio 😎

Guadagnare con la stampa 3D

La stampa 3D potrebbe diventare per te un vero e proprio business.

Il primo passo per farlo è conoscere sapere come funziona la stampa 3D e quali sono le tecnologie più comuni, così da essere poi in grado di utilizzare quella che meglio si addice alle tue necessità.

Dopo aver letto questa guida qualche informazione in più dovresti averla!

Ora potresti iniziare a pensare a un modo per rendere redditizia la tua conoscenza. Qualche spunto io te lo lascio 😉

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