Stampa 3D: principi e funzionamento
La stampa 3D suona a molti come fantascienza, ma milioni di stampanti 3D per desktop sono già in uso in laboratori domestici, uffici e scuole. Questo articolo offre un'introduzione al mondo della stampa 3D.
Quelle: Rappresentazione personale
Fondamenti della stampa 3D
La stampa 3D è un processo in cui un oggetto viene costruito strato per strato, invece di essere fresato da un blocco. Si parla anche di Produzione additiva . Per la stampa 3D serve un modello 3D digitale, una stampante 3D e materiale, spesso filamento di plastica o resina liquida. La stampante divide virtualmente il modello digitale in sottili strati e lo ricostruisce fisicamente strato per strato.
La tecnica più comune: FDM (stampa a filamento)
Per i principianti è FDM (modellazione a deposizione fusa) la tecnologia più rilevante. Le stampanti FDM sono tra le stampanti 3D più usate al mondo, poiché sono economiche e relativamente facili da usare.
Ecco come funziona la FDM:
- Una bobina di filamento (es. PLA) viene inserita.
- Il filamento viene riscaldato in un ugello finché non diventa morbido.
- L'ugello si muove sul piano di stampa e deposita il primo strato.
- Il letto di stampa si abbassa (oppure la testina di stampa si alza), e viene depositato il prossimo strato.
- Alla fine si ottiene un oggetto 3D solido.
Una stampante FDM può essere intesa come una pistola incollatrice a caldo automatizzata e precisa.
Quelle: 3d-drucker-test.eu
Costruzione di una stampante 3D FDM: qui le principali componenti di un Ultimaker 2.
Altri processi di stampa in breve
- SLA / DLP / MSLA (Resin-Druck): In questo processo la resina liquida viene indurita con la luce. I vantaggi sono dettagli estremamente fini, ideali per miniature e figurine. Gli svantaggi sono la gestione della resina, la post-elaborazione con alcol e luce UV, nonché l'odore. (Formlabs)
- SLS / MJF (Pulverdruck): La polvere ( plastica o metallo ) viene unita tramite laser o calore. Queste lavorazioni sono tipicamente nel settore industriale e professionale. (Sinterit 3D Drucker und Zubehör)
Per l'ingresso tipico a casa, la FDM resta la scelta preferita.
Quali materiali esistono?
All'inizio sono particolarmente rilevanti due materiali:
- PLA: Una plastica biobased, spesso prodotta dall'amido di mais. Si stampa molto facilmente ed è ideale per figure, decorazioni, supporti e prototipi.
- PETG: Un po' più denso e resistente alle temperature rispetto al PLA. Adatto per parti che devono sopportare carichi, come supporti esterni.
Altri materiali come ABS o TPU (flessibile) sono disponibili, ma con il PLA la maggiorità dei progetti per principianti possono essere realizzati. (weerg.com)
Inizio della stampa 3D
Per iniziare con la stampa 3D servono alcuni elementi di base:
1. Una stampante 3D per principianti (FDM)
Caratteristiche tipiche dei modelli per principianti sono:
- Area di stampa di circa 220 × 220 × 250 mm.
- Struttura aperta o case semi-aperta.
- Livellamento del letto automatico o semi-automatico. Supporto per PLA, spesso anche PETG. (3DJake Schweiz)
2. Filamento (PLA)
Una bobina di filamento PLA è sufficiente per molti progetti piccoli. In seguito si possono provare diversi colori e materiali.
3. Software slicer
Lo slicer è un programma che converte il modello 3D in strati e comandi di stampa (G-Code). Esempi noti: Cura, PrusaSlicer e Bambu Studio.
4. Modelli 3D
Esistono piattaforme con modelli 3D gratuiti (es. portapenne, pezzi di ricambio, figure). I modelli possono essere scaricati come file STL e stampati direttamente.
Flusso di lavoro tipico – dal modello al pezzo finito.
Il processo dal modello digitale all'oggetto fisico comprende diverse fasi:
- Ottenere o creare un modello: Il file è di solito in formato .stl o .3mf.
- Caricare nello slicer: Selezionare stampante e materiale (ad es. PLA), impostare risoluzione/qualità.
- Slicing e salvataggio del G-Code: Lo slicer calcola gli strati e genera il G-Code.
- Caricare sulla stampante: Questo avviene tramite scheda SD, chiavetta USB o rete, a seconda del dispositivo.
- Avvio della stampa: Il letto e l'ugello si riscaldano, viene caricato il filamento, inizia la stampa.
- Rifinitura: Rimuovere eventuali strutture di supporto, levigare se necessario, verniciare o assemblare.
Quelle: darc.de
Il processo di stampa 3D: dall'idea al prodotto finito.
Limiti e applicazioni
Sebbene la stampa 3D offra molte possibilità, ci sono anche limiti da tenere presenti.
Quali sono i limiti?
La stampa 3D non è magia e ha le sue peculiarità:
- Durata: Stampe di grandi dimensioni possono richiedere dalle 6 alle 12 ore o più.
- Superficie: Nelle stampanti FDM, gli strati sono spesso visibili, soprattutto su forme curve. (Formlabs)
- Meccanica e manutenzione: Gli ugelli possono ostruirsi, il letto deve essere allineato e le cinghie tese.
- Costruzione: Per parti molto specifiche, prima o poi sarà necessario disegnarle da soli in CAD.
Per cosa si può utilizzare la stampa 3D?
Le possibilità di applicazione della stampa 3D sono molteplici:
- Supporti per cellulari o controller
- Organizzatori per scrivania o officina
- Ricambi (clip, supporti, pulsanti)
- Miniature e figurine
- Custodie per progetti elettronici
- Modelli didattici (es. molecole, anatomia, architettura)
Molte aziende utilizzano la stampa 3D anche per prototipi e, talvolta, persino per la produzione in serie. (Wikipedia)
Quelle: utente aggiunto
Costruzione di una stampante 3D FDM: qui le principali componenti di un Ultimaker 2.
Conclusioni per i principianti
Se avete piacere nel fare bricolage e nel risolvere problemi tecnici e nel progettare oggetti, allora la stampa 3D è un'opportunità stimolante. Richiede una certa curva di apprendimento, ma grazie a dispositivi per principianti economici e a una grande community l'ingresso è oggi più facile che mai.