Molti profani pensano alla stampa 3D come all'estrusione di materiale da un ugello caldo e all'impilamento in forme, ma la stampa 3D è molto più di questo! Oggi vi presenteremo sette tipi di processi di stampa 3D. Anche un principiante della stampa 3D può distinguere chiaramente i diversi processi di stampa 3D.
In effetti, la stampa 3D, nota anche come produzione additiva, è un termine generico che copre diversi processi di stampa 3D distinti. Le tecnologie sono mondi a parte, ma il processo chiave è lo stesso. Ad esempio, tutta la stampa 3D inizia con un modello digitale perché la tecnologia è di natura digitale. Una parte o un prodotto è originariamente progettato utilizzando un software di progettazione assistita da computer (CAD) o un file elettronico ottenuto da una libreria di parti digitali. Il file di progettazione viene quindi suddiviso in sezioni o strati per la stampa 3D da uno speciale software di preparazione della costruzione, che genera istruzioni sul percorso da seguire per la stampante 3D. Successivamente, imparerai le differenze tra queste tecnologie e gli usi tipici per ciascuna.
Perché 7 tipi?
I tipi di produzione additiva possono essere suddivisi in base ai prodotti che producono o ai tipi di materiali che utilizzano e l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) li divide in sette tipi generali (ma anche queste sette categorie di stampa 3D faticano a coprire un numero crescente sottotipi di tecnologie e tecniche ibride). :
●Estrusione materiale
●Aggregazione riduttiva
● Fusione a letto di polvere
●Iniezione materiale
●Binder Jetting
●deposizione di energia diretta
●Laminazione fogli
1. Estrusione materiale
△ Stampa 3D per estrusione di materiale
L'estrusione del materiale fa ciò che implica il nome: il materiale viene estruso attraverso un ugello. Tipicamente, il materiale è un filamento di plastica che viene fuso ed estruso attraverso un ugello riscaldato. La stampante posiziona il materiale sulla piattaforma di costruzione lungo un percorso di processo derivato dal software. Il filamento quindi si raffredda e si solidifica per formare un oggetto solido. Questa è la forma più comune di stampa 3D. A prima vista sembra semplice, ma in realtà è una categoria molto ampia se si considerano i materiali che vengono estrusi, tra cui plastica, metalli, cemento, biogel e alimenti vari. I prezzi per questo tipo di stampante 3D vanno da $ 100 a sette cifre.
Sottotipi di estrusione di materiale: Fused Deposition Modeling (FDM), Architectural 3D Printing, Micro 3D Printing, Bio 3D Printing
●Materiale: plastica, metallo, cibo, cemento, ecc.
●Precisione dimensionale: ±{{0}},5 percento (limite inferiore ±0,5 mm)
●Applicazioni comuni: prototipi, quadri elettrici, test di forma e adattamento, maschere e fissaggi, modelli di fusione a cera persa, case, ecc.
●Vantaggi: metodo di stampa 3D a basso costo, ampia gamma di materiali
●Svantaggi: solitamente basse proprietà del materiale (resistenza, durabilità, ecc.), solitamente bassa precisione dimensionale
UN. Modellazione di deposizione fusa (FDM)
△Le parti FDM possono essere realizzate in metallo o plastica su una varietà di stampanti 3D
Le stampanti 3D FDM sono un mercato multimiliardario con migliaia di macchine che vanno dai modelli di base ai modelli complessi dei produttori. Le macchine FDM sono chiamate Fused Filament Fabrication (FFF), che è esattamente la stessa tecnologia. Come tutte le tecniche di stampa 3D, FDM inizia con un modello digitale, che viene poi trasformato in un percorso che una stampante 3D può seguire. Con FDM, il filamento su una bobina viene caricato nella stampante 3D uno (o pochi alla volta) e quindi inserito nell'ugello della stampante nella testa di estrusione. L'ugello o gli ugelli della stampante vengono riscaldati alla temperatura richiesta per ammorbidire il filamento in modo che gli strati successivi si uniscano per formare una parte resistente.
Man mano che la stampante sposta la testina di estrusione lungo le coordinate specificate sul piano XY, continua a stendere il primo strato. La testa di estrusione viene quindi sollevata all'altezza successiva (piano Z) e il processo di stampa delle sezioni trasversali viene ripetuto, costruendo strato dopo strato, fino a quando l'oggetto non è completamente formato. A seconda della geometria dell'oggetto, a volte è necessario aggiungere strutture di supporto per sostenere il modello durante la stampa, ad esempio se il modello presenta sporgenze ripide. Questi supporti vengono rimossi dopo la stampa. Alcuni materiali della struttura di supporto possono essere sciolti in acqua o in un'altra soluzione.
△Le stampanti 3D FDM offrono una vasta gamma di macchine per hobbisti, piccole imprese e produttori (Fonti: Creality, Raise3D, Stratasys)
B. Biostampa 3D
△ La biostampa 3D è simile alla stampa 3D tradizionale, ma le materie prime sono molto diverse
La biostampa 3D, o biostampa 3D, è un processo di produzione additiva in cui materiali organici o biologici, come cellule viventi e sostanze nutritive, vengono combinati per creare strutture naturali simili a tessuti tridimensionali. In altre parole, il bioprinting è un tipo di stampa 3D in grado di produrre qualsiasi cosa, dal tessuto osseo e vasi sanguigni al tessuto vivente. È utilizzato in una varietà di ricerche e applicazioni mediche, tra cui ingegneria dei tessuti, test e sviluppo di farmaci e terapie innovative di medicina rigenerativa. L'attuale definizione di bioprinting 3D è ancora in evoluzione. In sostanza, la biostampa 3D funziona in modo simile alla stampa 3D FDM e appartiene alla famiglia dell'estrusione di materiali. (Anche se l'estrusione non è l'unico metodo di bioprinting)
Il bioprinting 3D utilizza materiale espulso da un ago (bioink) per creare strati stampati. Questi materiali, noti come bioink, sono composti principalmente da materia vivente, come cellule in un materiale di supporto – come collagene, gelatina, acido ialuronico, seta, alginato o nanocellulosa, molecole che agiscono come crescita strutturale e nutrienti. Staffa per supporto.
C. Stampa 3D architettonica
△ Stampa 3D architettonica
La stampa 3D architettonica è un campo in rapida crescita dell'estrusione di materiali. La tecnica prevede l'estrusione di materiali da costruzione come il calcestruzzo attraverso ugelli utilizzando stampanti 3D molto grandi (spesso alte decine di metri). Queste macchine di solito si presentano sotto forma di sistemi a portale o di bracci robotici. La tecnologia di stampa architettonica 3D viene utilizzata oggi nelle case, nelle caratteristiche architettoniche e nei progetti di costruzione, dai pozzi alle pareti. Ha il potenziale per cambiare in modo significativo l'industria delle costruzioni nel suo complesso, in quanto riduce il fabbisogno di manodopera e riduce gli sprechi di costruzione, affermano i ricercatori.
Ci sono dozzine di case stampate in 3D negli Stati Uniti e in Europa, e sono in corso ricerche per sviluppare tecniche di costruzione 3D che utilizzeranno materiali trovati sulla Luna e su Marte per costruire habitat per future spedizioni. Anche la stampa con terra locale invece che con cemento ha ricevuto attenzione come metodo di costruzione più sostenibile.
