Che cos’è una stampante 3D?

Una stampante 3D è una macchina a controllo numerico in grado di andare a materializzare un oggetto 3D a partire da :

  1. un oggetto fisico scansionato 3D
  2. un modello realizzato al computer con un programma di modellazione cad 3d
  3. un file scaricato da internet

Quali software di modellazione 3D posso usare con le stampanti 3D?

Per realizzare il disegno tridimensionale che si desidera stampare si possono utilizzare svariati software,da quelli gratuiti a quelli a pagamento,l’importante è che si possa esportare il disegno nel formato .stl o .obj,che sono i formati che il software di conversione riconosce.

Di seguito un elenco di alcuni  software per la modellazione tridimensionale.

BLENDER

Blender è senza dubbio il miglior software Open Source per la modellazione, il rendering e l’animazione 3d. È in grado di importare ed esportare files in vari formati, tra cui .obj e .stl, le estensioni più comuni che si trovano sul web.

FreeCAD

Software gratuito ed Open Source di modellazione 3D parametrica. in grado di gestire vari formati. Si apprende in poche ore, ed è l’ideale per chi vuole iniziare a modellare oggetti semplici. Disponibile per Windows, MacOS e Linux.

Autodesk 123D Catch

Software in grado di creare modelli tridimensionali elaborando una serie di fotografie di un oggetto, prese da diverse angolazioni. Disponibile per Windows XP (Service Pack 3 o superiori), Windows 7 e dispositivi mobili della Apple (iPhone e iPad). È possibile utilizzare il software anche online, senza installazione, ma solo usando Google Chrome come browser e registrandosi sul sito della Autodesk (o, in alternativa, eseguendo l’accesso con un account di un social network).

Autodesk 123D Design

Della stessa famiglia di 123D Catch, questo programma serve alla modellazione digitale degli oggetti tridimensionali. Tramite il sito è inoltre possibile richiedere la stampa tridimensionale degli oggetti modellati. Disponibile per Windows 7 e Mac (Mac OS X, versione 10.7 o superiore, con processore Intel a 64-bit) e per iPad.

3Ds Max

Software per la modellazione, l’animazione ed il rendering 3d prodotto e commercializzato da Autodesk. Disponibile per Windows XP (Service Pack 3 o superiore) e Windows 7.

SolidWorks

Software a pagamento prodotto dalla Dassault Systèmes SolidWorks Corporation, è dedicato appositamente alla progettazione e alla produzione di apparati meccanici. Disponibile solo su sistema operativo Windows.

Quali tecnologie di stampanti 3D esistono?

A seconda di come le stampanti 3D realizzano gli strati che compongono gli oggetti stampati si vanno a distinguere le diverse tipologie di stampanti 3D:

  1. Stampanti 3D a resina fotosensibile
  2. Stampanti 3D a polvere sinterizzata laser
  3. Stampanti 3D a polvere indurita tramite inchiostro
  4. Stampanti 3D per metalli
  5. Stampanti 3D a filamento termo fondibile

1)Le stampanti 3D a resina fotosensibile utilizzano una resina appunto fotosensibile per andare a realizzare un oggetto. Esistono due tecnologie a resina:

SLA (steriolitography) utilizza un processo di fotopolimerizzazione mediante fascio
laser per solidificare una resina liquida. I principali limiti sono determinati dalla scarsa
reperibilità, potenziale tossicità e costo elevato delle resine fotosensibili, dalla scarsa
resistenza meccanica dei prototipi.
DLP (digital light processing), 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.

2)Le stampanti 3D a polvere sinterizzata laser utilizzano un fascio laser per andare a realizzare l’oggetto. Esistono alcune varianti:

SLS Ha una 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 (selective laser sintering) e il DMLS (direct metal laser sintering), che usano metalli

3) Le Stampanti 3D a polvere indurita tramite inchiostro utilizzano un ichiostro particolare per andare ad indurire una polvere per realizzare l’oggetto:

PP (Plaster-based 3D Printing )Un metodo di stampa 3D che consiste in un sistema di
stampa a getto d’inchiostro. 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 permettea nche di realizzare sporgenze. È inoltre riconosciuto come il
metodo più veloce ma la scarsa resistenza meccanica e l’aspetto poroso delle superfici
dei modelli creati rappresentano purtroppo i limiti di questa tecnica

4) Le Stampanti 3D per metalli utilizzano un fascio laser ad elevata potenza per andare a realizzare un oggetto in metallo. Esistono alcune varianti:

SLM (Selective Laser Melting): quest tecnica fonde totalmente il materiale in modo selettivo,
utilizzando un laser ad alta energia. Il vantaggio è che  le proprietà meccaniche e fisiche
dell’oggetto sono praticamente identiche a quelle di un modello ottenuto per fusione
tradizionale, senza le criticità (es. fragilità) tipiche dei materiali sinterizzati
EBM (Electron beam melting):  ovvero  Fusione a Fascio di Elettroni, è una tecnologia
mediante la quale una sorgente di elevata energia, composta da un fascio opportunamente
concentrato e accelerato di elettroni, colpisce un materiale in forma “micro granulometrica”
provocandone la fusione completa (nel nostro caso saranno i metalli ).
Il processo di produzione è completamente sottovuoto

5) Le stampanti 3D a Filamento Fuso utilizzano un filamento termoplastico per realizzare l’oggetto

FDM: La modellazione a deposizione fusa (fused deposition modeling, FDM) è una
tecnologia sviluppata dalla Stratasys che si adopera nella prototipazione rapida tradizionale,
usando un ugello per depositare un polimero fuso su una struttura di supporto,
strato dopo strato. Nel 2008 in seguito alla scadenza del brevetto, tale tecnologia è stata
ripresa per poi dare vita ad un progetto open source per la realizzazione di stampanti 3D
a basso costo

Quali stampanti 3D realizza Kentstrapper?

Kentstrapper è un azienda fiorentina fondata nel 2011 che progetta e produce stampanti 3D. Al momento sono state sviluppate stampanti 3D a filamento termo fondibile: le stampanti 3D Kentstrapper recentemente introdotte sono:

Quali sono i materiali utilizzabile nelle stampanti 3D in generale?

Plastica Rigida

La plastica rigida è un materiale che permette tramite il processo di stampa di ottenere modelli solidi a costi contenuti. Si tenga presente che il materiale di supporto viene stampato insieme al modello e  deve  poi essere rimosso. E’ possibile verniciare il modello stampato  o rifinirlo manualmente.
Area di lavoro massima: 400 x 400 x 700 mm
Dettagli minimi :0.1 mm
Accuratezza:  ±0.2%
Spessore minimo della parete: 0.4 a 1 mm
Costo orario stimata:  5-10 euro (iva esclusa e spese di spedizione escluse)
Plastica Flessibile

La plastica flessibile è un materiale che permette tramite il processo di stampa di ottenere modelli  morbidi/flessibili. Si tenga presente che il materiale di supporto viene stampato insieme al modello e  deve  poi essere rimosso. E’ possibile verniciare il modello stampato  o rifinirlo manualmente.
Area di lavoro massima: 400 x 400 x 700 mm
Dettagli minimi :0.1 mm
Accuratezza:  ±0.2%
Spessore minimo della parete: 0.4 a 1 mm
Costo orario stimata:  5-10 euro (iva esclusa e spese di spedizione escluse)
Poliammide

La Poliammide è un materiale perfetto per tutti coloro che vogliono realizzare un modello 3D a buon prezzo. Questo materiale permette una massima libertà di creazione. I modelli realizzati in poliammide non sono adatti per l’uso in esterno dato che questo materiale assorbe l’umidità. Tuttavia, in alcuni casi, il materiale può essere trattato per renderlo impermeabile. Occorre fare attenzione per i modelli con grandi superfici piane, o piastre (<25 cm) infatti quando il modello si raffredda, si potrebbe deformare.
Area di lavoro massima: 650 x 330 x 560 mm colore bianco per altri colori potrebbe cambiare
Dettagli minimi :0.3 mm
Accuratezza:  ±0.3%
Spessore minimo della parete: 0.8 a 1 mm
Costo al cm cubo stimato circa: 26 euro (iva ed eventuali spese di spedizione escluse)
Ceramica

I modelli realizzati in ceramica sono costruiti da  polvere di allumina-silice sigillate con porcellana e silice. Lo smalto che viene applicato dopo la stampa è un gloss atossico senza piombo. Il materiale è resistente al calore (fino a 600 ° C), riciclabile, ed è possibile utilizzare il modello per applicazioni alimentari.

Area di lavoro massima: 200 x 150 x 150 mm
Dettagli minimi : 2 mm
Accuratezza: ± 3%
Spessore minimo della parete: da 3 a 6 mm
Costo al cm cubo stimato circa: 48,5 euro (iva ed eventuali spese di spedizione escluse)
Resina

La resina è un materiale che permette tramite il processo di stampa di ottenere ottime qualità.
Si raccomanda che i modelli in resina  non superino le dimensioni di 100 x 100 x 100 mm ed inoltre si tenga presente che il materiale di supporto viene stampato insieme al modello e  deve  poi essere rimosso. E’ possibile verniciare il modello stampato , nel caso in cui non venga verniciato è importate mantenere il modello  fuori dalla luce diretta del sole per impedire lo sbiadimento.
Area di lavoro massima: 100 x 100 x 100 mm
Dettagli minimi : 0,2 a 0,3 mm
Accuratezza: ± 0,1%
Spessore minimo della parete: 1 mm
Costo al cm cubo stimato circa:
Resina Standard: 18 euro (iva ed eventuali spese di spedizione escluse)
Resina Alta Definizione: 39 euro (iva ed eventuali spese di spedizione escluse)
Resina Trasparente

La resina è un materiale che permette tramite il processo di stampa di ottenere ottime qualità.La trasparenza non è al 100% e la superficie esterna  è liscia. I modelli in resina trasparente sono trattati con una vernice lucida per impedire lo sbiadimento da raggi UV.
Area di lavoro massima: 2100 x 700 x 800 mm
Dettagli minimi : 0,5 mm
Accuratezza: ± 0,2%
Spessore minimo della parete: 1 mm a 3 mm
Costo al cm cubo stimato circa: 93 euro (iva ed eventuali spese di spedizione escluse)
Allumide

L’ Alumide è un materiale che è perfetto per tutti coloro che vogliono un modello a buon prezzo ed una massima libertà di creazione. L’Alumide è un materiale plastico riempito con una certa quantità  di particelle di polvere di alluminio. Le caratteristiche meccaniche sono simili a quelle della poliammide.
Area di lavoro massima: 650 x 330 x 560 mm
Dettagli minimi : 0,4 a 0,5 mm
Accuratezza:  ±0.3%
Spessore minimo della parete: 1 mm
Costo al cm cubo stimato circa: 29,4 euro (iva ed eventuali spese di spedizione escluse)
Acciaio

I modelli realizzati in Acciaio sono stampati in polvere di acciaio ed  infusi con il bronzo.
L’acciaio è la forma più conveniente di stampa in metallo, molto forte e adatto per oggetti di grandi dimensioni.
Area di lavoro massima: 762 x 393 x 393 mm
Dettagli minimi : 0,8 a 1 mm
Accuratezza:  ±1%
Spessore minimo della parete:1 a 3 mm
Costo al cm cubo stimato circa: 29 euro (iva ed eventuali spese di spedizione escluse)
Argento

Il materiale è Argeto composto per il 92,5% di argento puro e 7,5% da un altro metallo, generalmente rame.  L’Argento Sterling è una lega standard per gioielli ed è indossabile sulla pelle. L’argento è un metallo con elevata conducibilità elettrica e termica, brilla quando è lucidato ed è molto malleabile. La qualità di un modello d’argento è paragonabile a pezzi di gioielleria regolari.
Area di lavoro massima: 88 x 88 x 125 mm
Dettagli minimi : 0,35 mm
Accuratezza: Precisione minima ± 5% Precisione media ± 2%
Spessore minimo della parete: 0,6 mm
Costo al cm cubo stimato circa: 72,3 euro (iva ed eventuali spese di spedizione escluse)
Oro

Il materiale è un Oro da 14k o 18k, l’intero modello sarà realizzato in oro massiccio. La qualità di un modello d’oro è paragonabile a pezzi di gioielleria regolari.
Area di lavoro massima: 88 x 88 x 125 mm
Dettagli minimi : 0,35 mm
Accuratezza: Precisione minima ± 5% Precisione media ± 2%
Spessore minimo della parete: 0,8 mm
Costo al cm cubo stimato circa: 725 euro (iva ed eventuali spese di spedizione escluse)
Ottone

L’ottone è una lega di rame e zinco.Viene utilizzato in una vasta gamma di applicazioni in cui le persone sono alla ricerca di un sostituto più economico per i metalli preziosi. L’ottone può essere placcato in modo da avere l’effetto dorato  o argenteo . Un rivestimento in PU assicura la protezione supplementare al modello.
Area di lavoro massima: 88 x 88 x 125 mm
Dettagli minimi : 0,35 mm
Accuratezza: Precisione minima ± 5% Precisione media ± 2%
Spessore minimo della parete: 0,6 mm
Costo al cm cubo stimato circa: 48 euro (iva ed eventuali spese di spedizione escluse)
Bronzo

Il bronzo è una lega composta principalmente da rame. Il bronzo è un materiale conveniente per la stampa di modelli in metallo. Un rivestimento in PU assicura la protezione supplementare al modello.
Area di lavoro massima: 88 x 88 x 125 mm
Dettagli minimi : 0,35 mm
Accuratezza: Precisione minima ± 5% Precisione media ± 2%
Spessore minimo della parete: 0,6 mm
Costo al cm cubo stimato circa: 37,7 euro (iva ed eventuali spese di spedizione escluse)
Rame

Il rame è un metallo noto per il suo colore rossastro. Il rame è un materiale conveniente per la stampa di modelli in metallo, con elevata conducibilità termica ed elettrica.
Area di lavoro massima: 88 x 88 x 125 mm
Dettagli minimi : 0,35 mm
Accuratezza: Precisione minima ± 5% Precisione media ± 2%
Spessore minimo della parete: 0,8 mm
Costo al cm cubo stimato circa: 49,3 euro (iva ed eventuali spese di spedizione escluse)

Quali sono i materiali utilizzabile con le stampanti 3D Kentstrapper?

PLA (acido polilattico) un polimero derivato da piante come il mais, il grano o la barbabietola,ricche di zucchero naturale (destrosio).
La temperatura di estrusione può variare da 180° C a 220°C; Durante il processo produce un odore zuccherino, non tossico.
Le parti che si ottengono dal PLA sono più rigide rispetto a quelle dell’ABS che invece sono più flessibili ed hanno una finitura leggermente lucida; sono meno soggette alla deformazione e tendono minormente a distaccarsi dal piano di stampa. Le parti stampate in PLA iniziano ad ammorbidirsi intorno a 80°

ABS (acrilonitrile-butadiene-stirene) è una termoplastica derivata dal petrolio.
Durante l’estrusione produce un leggero odore di plastica bruciata e può produrre fumi tossici a temperature elevate. E’ quindi raccomandabile avere una buona ventilazione; La temperatura di estrusione può variare tra 240 e 260 gradi Celsius; Le parti stampate in ABS sono meno fragili delle parti in PLA; ma tendono a deformarsi piu’ facilmente; in quanto non aderiscono al piano di stampa se non adottando particolari accorgimenti, come ad esempio il piano riscaldato. In generale, le parti stampate con ABS hanno una finitura più lucida rispetto alle parti PLA; e cominciano ad ammorbidirsi a circa 100 ° C ;

PC (Policarbonato )polimero termoplastico dotato di buona resistenza termica e agli urti. A differenza del Plexi-glass, con il quale è spesso confuso, può essere piegato e formato anche a freddo, senza manifestare screpolature o particolari deformazioni. La temperatura di transizione vetrosa è di 150°C ma in genere i produttori di Policarbonato in filamento consigliano temperature
di estrusione superiori a 260°C. A 300°C, invece, si manifesta la fusione. Il Policarbonato si deforma molto facilmente ed in maniera maggiore rispetto all’ABS ed al PLA quindi è assolutamente sconsigliata l’estrusione in assenza di un piatto riscaldato.

PVA (alcol polivinilico )è un composto chimico ottenuto per idrolisi, normalmente alcalina, degli esteri polivinilici. Si dissolve totalmente e rapidamente in acqua, anche fredda e questa proprietà lo rende particolarmente adatto come di materiale di supporto. La temperatura di transizione
vetrosa del PVA è attorno agli 85°C ma dipende dal grado di idrolisi del polimero. A temperature superiori ai 200°C subisce la piroscissione, decomponendosi (vi sono produttori che indicano temperature di estrusione attorno ai 200-220 °C, in tal caso è meglio affidarsi alla temperatura certificata dal produttore poichè, spesso, i materiali sono tagliati con altri termoplastici per conferire proprietà meccaniche maggiori).

PET (Polietilene tereftalato): è una resina termoplastica trasparente, compatibile con il PLA e simile ad esso a livello di proprietà meccaniche. La temperatura di transizione vetrosa è di circa 60°C mentre la temperatura di estrusione è di circa 210°C

Nylon: con il termine nylon si indica una famiglia particolare di poliammidi alifatiche sintetiche.
Molto economico e facilmente reperibile sul mercato, in vari colori, a differenza del PLA e dell’ABS, è molto meno fragile e quindi più resistente. Gode di proprietà autolubrificanti, il che lo rende particolarmente performante per stampe di ingranaggi. Tra gli aspetti negativi possiamo evidenziare il fatto che si deforma molto di più rispetto all’ABS, quindi necessita del piano
riscaldato, inoltre un riempimento eccessivo potrebbe causare dei problemi poichè il nylon è un materiale estremamente fibroso. In aggiunta, bisogna assicurarsi che sia ben asciutto prima della stampa. La temperatura di estrusione si attesta attorno ai 220-250°C, anche in questo caso il consiglio è di attenersi alle specifiche segnalate dal produttore.

Flex: è un materiale simil-gomma, elastico, flessibile ed estremamente resistente all’abrasione. La temperatura di estrusione consigliata dal produttore è di 210-230 °C, il piatto riscaldato non è necessario ma in alcuni casi può essere settato a temperature relativamente basse

Laybrick: é una miscela di gesso macinato e copoliestere e gli oggetti stampati con questo materiale risultano più simili a materiali lapidei che a materiali plastici. Questa caratteristica li rende particolarmente idonei per plastici e modelli di architettura. Si tratta di un materiale che deforma poco e quindi non è necessaria la presenza del piatto riscaldato, la temperatura di estrusione varia da 170-210 °C e si possono ottenere superfici sia molto levigate che ruvide.
Non è un materiale molto economico.

Laywood: è una miscela di fibre di legno e un termoplimero di caratteristiche simili al PLA e quindi deforma pochissimo, non necessita di un piano riscaldato e può essere estruso a quindi  deforma pochissimo, non necessita di un piano riscaldato e può essere estruso a temperature che oscillano dai 180-250 °C. L’oggetto sarà, esteticamente, simile ad un oggetto di legno ed in funzione della temperatura è possibile ottenere diverse gradazioni di marrone, anche
all’interno dello stesso oggetto, in modo da ricreare il pattern tipico del legno

In quali settori è possibile usare le stampanti 3D?

Le stampanti 3D possono essere utilizzate per: