Stampa in 3D

Lo scorso giugno, l’European Patent Office (EPO) ha annunciato il vincitore dell’European Inventor Award 2014, considerato l’Oscar dell’inventore, a Charles W. Hull degli Stati Uniti d’America, l’uomo che ha creato la prima stampante 3D, una tecnologia con un grande potenziale futuristico.

Sebbene sia sorprendente ciò che questa tecnologia offre in terza dimensione, questa invenzione non è così nuova, il primo oggetto è stato prodotto il 9 marzo 1983, quando si stampa un bicchiere di plastica nera. Hulls ha creato la società 3D Systems nel 1986, tre anni dopo la sua prima stampa, a Valencia (California). Questa tecnologia è stata creata per realizzare oggetti in plastica e testare prototipi.

Ma a partire dal 2014, la stampa 3D si è evoluta verso un potenziale molto immediato di uso massiccio per la produzione istantanea di oggetti domestici e per generare tessuti organici da basi cellulari. La realtà è che possiamo fare queste cose che fino ad oggi ci sembravano fantascienza, siamo nell’anticamera della 3a rivoluzione industriale della nostra storia per questa e molte altre tecnologie. Sebbene chiarisca che oggi la stampa 3D non è ancora un fenomeno massiccio nella sfera domestica, o almeno potremmo dire che non è diventato un oggetto quotidiano in casa, come lo sono le stampanti a inchiostro convenzionali.

Ma cos’è una stampante 3D e come funziona?
Una stampante 3D produce un modello fisico 3D da un progetto 3D virtuale (creato su un computer). Per esempio, se progettato o eseguire la scansione di una tazza da qualsiasi programma nel computer di progettazione (CAD), che può essere stampato utilizzando la stampante 3D e ottenere un prodotto fisico sarebbe la coppa stessa. I materiali che possono essere attualmente utilizzati per la ‘stampa’ sono vari e questi influenzano il costo della stampante. Il basso costo comunemente operare con materiali termoplastici, come PLA (acido polilattico) o ABS (acrilonitrile-stirene butadiene), altri lavorano con metallo o resina fotopolimero liquido, ma non sono proibitivi per ambienti industriali.

Sebbene esistano diversi tipi di stampanti 3D, qui spieghiamo come funzionano. Quando si stampa un oggetto tridimensionale, il meccanismo consiste nel costruire con l’aggiunta di strati successivamente per ottenere l’oggetto desiderato: Per prima cosa dobbiamo creare un disegno su carta dell’oggetto da stampare (modello originale); quindi lo facciamo con un programma di progettazione di computer (modello CAD); infine, l’oggetto viene separato in livelli, che verranno stampati strato per strato nella stampante tridimensionale (separazione dei livelli per la stampa 3D). È un chiaro esempio che da uno schizzo su carta possiamo ottenere un oggetto in realtà con il materiale giusto.

Attualmente sul mercato esistono due tipi di stampanti 3D: le stampanti 3D Addition, che aggiungono il materiale da stampare a strati (chiamato anche “iniezione polimerica”); e le stampanti di compattazione 3D, in cui una massa di polvere è compattata da strati (strati) e all’interno di questo metodo sono classificati in 2 tipi, quelli che usano inchiostro o quelli che usano i laser. Il primo utilizza un inchiostro che agglomera la polvere per essere compatto e che l’inchiostro può essere di diversi colori per la stampa a colori. I secondi usano un laser che dà energia alla polvere che fa polimerizzare questa polvere e quindi si immerge in un liquido che lo fa solidificare. In sintesi,

Cosa possiamo fare con una stampante 3D?

Una stampante 3D è qualcosa di impressionante, potremmo creare oggetti dal nulla come utensili domestici, modelli, cibo, componenti spaziali, protesi, organi umani, ecc. Potremmo pensare che queste stampanti siano progettate solo per piccoli oggetti ma non lo è, ci sono già stampanti di grandi dimensioni con il potenziale per stampare case o edifici. Quest’anno, la stessa NASA invierà una di queste stampanti 3D per la Stazione Spaziale Internazionale in modo da astronauti in grado di produrre parti che ritengono necessarie nello spazio, da cui l’applicazione nel campo dell’istruzione e della scienza in vista.

Nel mondo sono stati esempi noti di scienziati che sono venuti alla fabbricazione additivo come un mezzo per creare diversi tipi di protesi per sostituire da un braccio a un orecchio. Tale è il caso di un dottorato in ingegneria meccanica Javier Munguia, che è un messicano che lavora presso l’Università di Newcastle, in Inghilterra, in via di sviluppo le repliche della colonna vertebrale creato con la stampa 3D per sostenere i pazienti che hanno avuto problemi fisici, e mettere a punto le parentesi graffe vari fatti con la stessa tecnica.

Mentre tutto questo sembra qualcosa di molto pratico e quasi utopico, anche la stampa 3D ha il suo lato negativo. Negli ultimi mesi, sono emersi almeno un paio di casi in cui la tecnologia in questione è stata utilizzata per creare armi da fuoco che, dopo alcuni test, sono state usate con successo per sparare.

In ogni caso, la stampa 3D rimane un’opzione promettente per cambiare completamente il panorama della produzione di tutti i tipi di prodotti, compresi quelli medici. La tecnologia della bio-stampa, che promette la stampa di tessuti e organi, non è ancora accessibile ma è in una fase iniziale, i ricercatori di diverse università di tutto il mondo, hanno collaborato per stabilire una tecnica che rende possibile la vascolarizzazione attraverso di stampa 3D e avere l’impressione di un organo umano. Man mano che diventa più conveniente, puoi davvero vedere quale sia il potenziale di questa tecnologia che, in un modo o nell’altro, porta ad un progresso nelle scienze e cerca di raggiungere il maggior numero possibile di case.

Ma possiamo avere una stampante 3D a casa?
Finora possiamo acquistare stampanti 3D fino a mille dollari, ma queste servono solo come “gioco per bambini” per produrre oggetti con scadente qualità di finitura. Tuttavia, alcune aziende come Formalabs o Markerbot offrono modelli dai tremila dollari che producono oggetti con finiture di alta qualità. Il suo funzionamento non è troppo complesso, è sufficiente acquistare il materiale per la stampa, ad esempio ABS, che sembra un filo spesso, al prezzo di $ 48 per bobina.

Il consulente Strategy Analytics, nel suo rapporto “Stampanti 3D nazionali: opportunità e ostacoli del mercato”, stima che il fatturato annuale delle vendite di stampanti nel 2030 sarà di circa 70 miliardi di dollari in tutto il mondo. Gli analisti stabiliscono che entro il 2020 il 50% delle famiglie statunitensi avrà una stampante 3D. Lo stesso scenario è previsto per l’Europa.

È innegabile che gli stampatori 3D aprano un mondo di possibilità, ma ci sono degli oppositori che indicano che queste stampanti sono ancora potenzialmente pericolose e che le macchine sprecate e il loro impatto sociale, politico, economico e ambientale non sono ancora state ampiamente studiate. La stampa 3D è chiaramente una delle nuove promesse della tecnologia.