Stampanti 3d: funzionamento, utilizzo e prezzi

Le stampanti 3d sono sempre più economiche, ma come funzionano, come si usano e quanto costano? Scopriamo tutto quello che c'è da sapere.
Le stampanti 3d sono sempre più economiche, ma come funzionano, come si usano e quanto costano? Scopriamo tutto quello che c'è da sapere.

Complice la difficoltà nel reperirle, in questi giorni si fa un gran parlare di mascherine stampate in 3D, c’è chi mette a disposizione le proprie competenze per auto fabbricarle o chi crea collaborazioni tra maker per donarle a quelli che ne hanno bisogno. Tralasciando il fatto importante se queste mascherine realizzate da stampanti 3D siano a norma o meno e se davvero offrono qualche tipo di protezione, la questione che ci incuriosisce non poco è quella di capire in cosa consiste la stampa 3D.

Come funziona la stampa 3D?

Ogni stampante 3D costruisce oggetti con lo stesso principio: un modello digitale viene trasformato in un oggetto fisico tridimensionale aggiungendo materiale uno strato alla volta. Da qui deriva il termine alternativo Additive Manufacturing.

La stampa 3D è un modo sostanzialmente diverso di produrre oggetti rispetto alle tradizionali tecnologie di produzione sottrattiva (lavorazione CNC) o formativa (stampaggio ad iniezione).

Il processo di stampa 3D inizia sempre da un modello 3D digitale, ottenuto di solito con un software CAD. Questo modello viene poi elaborato da un altro software detto di slicing che suddivide l’oggetto disegnato in 3D in sottili strati bidimensionali (layer) e quindi trasformato in un set di istruzioni in linguaggio macchina (codice G) per poter essere interpretato ed eseguito dalla stampante.

Da qui, il modo in cui funziona una stampante 3D varia in base al processo. Ad esempio, le stampanti desktop FDM fondono i filamenti di plastica e li appoggiano sulla piattaforma di stampa attraverso un ugello (come una pistola per colla a caldo controllata da motori).

Fused-Deposition-Modeling

I materiali disponibili variano anche in base al processo. Le materie plastiche sono di gran lunga le più comuni, ma possono essere stampati in 3D anche i metalli. Le parti prodotte possono anche avere una vasta gamma di proprietà fisiche specifiche, che vanno da oggetti otticamente trasparenti a quelli simili alla gomma.

A seconda delle dimensioni della parte e del tipo di stampante, per completare una stampa sono in genere necessarie molte ore e spesso, le parti stampate in 3D richiedono un po’ di post-produzione per raggiungere il livello desiderato di finitura superficiale. Questi passaggi richiedono ulteriore tempo e sforzi (solitamente manuali).

I diversi tipi di stampa 3D

La stampa 3D può essere classificata in questi sette gruppi:

  • Estrusione materiale (FDM): il materiale viene erogato selettivamente attraverso un ugello o un orifizio
  • Polimerizzazione in vasca (SLA e DLP): il fotopolimero liquido in una vasca è polimerizzato selettivamente dalla luce UV
  • Powder Bed Fusion (SLS, DMLS & SLM): una fonte ad alta energia fonde selettivamente particelle di polvere
  • Material Jetting (MJ): le goccioline di materiale vengono depositate e polimerizzate selettivamente
  • Binder Jetting (BJ): l’agente legante liquido lega selettivamente le regioni di un letto di polvere
  • Deposizione diretta dell’energia (LENS, LBMD): una fonte ad alta energia fonde il materiale quando viene depositato
  • Laminazione dei fogli (LOM, UAM): i fogli di materiale sono incollati e formati strato per strato

Stampanti 3D FDM: le più economiche

Anche se la precisione e la risoluzione dimensionale sono più basse rispetto alle altre tecnologie la stampa 3D FDM, cioè con produzione additiva, è il metodo più comune ed economico di produrre parti e prototipi termoplastici personalizzati ed è il metodo su cui ci soffermeremo maggiormente.

Una bobina di filamento viene caricata nella stampante e quindi alimentata alla testa di estrusione, che è dotata di un ugello riscaldato. Una volta che l’ugello raggiunge la temperatura desiderata, un motore guida il filamento attraverso di esso, fondendolo.

La stampante grazie a motori passo-passo sposta la testa di estrusione, appoggiando il materiale fuso in punti precisi, dove si raffredda e si solidifica (come una pistola per colla a caldo molto precisa). Al termine di un livello, la piattaforma (o la struttura) di creazione si sposta verso il basso e il processo si ripete fino al completamento della parte.

Dopo la stampa, la parte è di solito pronta per l’uso, ma potrebbe richiedere una post-elaborazione, come la rimozione delle strutture di supporto o la levigatura della superficie.

Negli ultimi anni le stampanti 3D hanno raggiunto prezzi molto convenienti grazie alla facilità di utilizzo, alla diffusione e la vendita in kit da assemblare.

Stampante 3D – Anet A8

stampante 3d anet a8

La Anet A8 è una stampante 3D ad assi cartesiani ideale per iniziare, ha uno schermo LCD e tastiera per un facile utilizzo offline e riesce a gestire un volume di costruzione di 220 x 220 x 240 mm con uno spessore dello strato di stampa di 0,1 mm. Può lavorare con filamenti plastici di tipo ABS / PLA / HIPS.

Viene venduta in kit da assemblare ad un prezzo, mai visto così basso, di € 94,99 su eBay

Stampante 3D – Creality Ender 3

stampante 3d ender3

 

Con la Ender 3 saliamo un po’ di livello, ha una struttura tutta in alluminio, tutte le parti in movimento scorrono su cuscinetti gommati e il motore spingi filamento si trova separato dall’estrusore per non affaticare il movimento dell’asse x. Viene venduta in kit semi assemblato, molto veloce e facile da montare, è in offerta su eBay a € 169,99

Materiali per la stampa 3D

Ogni processo di stampa 3D è compatibile con materiali diversi. Le materie plastiche sia termoplastiche che termoindurenti) sono di gran lunga le più utilizzate.

La plastica per le stampanti 3D è un materiale leggero con una vasta gamma di proprietà fisiche, adatto sia per scopi di prototipazione che per alcune applicazioni funzionali.

Le materie plastiche sono o termoplastiche (con FDM o SLS), che sono generalmente più adatte per applicazioni funzionali, o termoindurenti (con SLA/DLP o Material Jetting), che sono generalmente più adatte per applicazioni che richiedono un buon aspetto visivo.

Bobine filamento PLA

Esistono molti tipi di filamenti plastici adatti alle stampanti 3D, sono disponibili in bobine fino a 2 kg anche su eBay o Amazon, i filamenti più utilizzati sono in PLA, l’ABS, il PETG e il TPU, vediamo le caratteristiche dei primi due tipi.

PLA (Acido Polilattico – Polilattato)

I vantaggi riguardano la grande varietà dei colori, la poca dilatazione termica, è biodegradabile e non emette odori durante la stampa.

Di contro è fragile in caso di caduta, è di difficile lavorazione per la rifinitura post stampa, è sensibile all’umidità e all’invecchiamento, si ammorbidisce già a 50/60 gradi. Uno dei materiali più diffusi grazie alla sua bassa temperatura di stampa – attorno ai 200 °C – e all’ottima resa visiva e fisica. Ammorbidendosi a temperature relativamente basse, teme anche il calore che si genera in una vettura lasciata al sole. Consigliato come materiale per le stampe di tutti i giorni e per i primi passi. Non richiede un piano riscaldato.

Una bobina da 1 Kg di filamento PLA è acquistabile su eBay a € 19,99

ABS (Acrilonitrile Butadiene Stirene)

Tra le qualità troviamo la robustezza, non si ammorbidisce fino a circa 89 °C, facile da rifinire e lavorare dopo la stampa anche con solventi, resiste meglio agli agenti atmosferici, è il materiale con cui è iniziata la stampa 3D FDM e conta quindi su decine di anni di esperienze pregresse.

Di contro richiede una temperatura di stampa elevata, ha un elevato ritiro durante il raffreddamento, richiede piatto riscaldato e camera chiusa, emette odori e fumi durante la stampa. Con l’ABS si possono stampare parti adatte a un impiego pratico, come parti di un modellino radiocomandato o elementi di un progetto meccanico. In ABS sono state stampate le parti delle prime stampanti RepRap proprio grazie alla loro robustezza. Purtroppo, l’elevato ritiro durante il raffreddamento richiede una certa perizia nella stampa e nel calcolo delle dimensioni del modello 3D. In mancanza di piatto riscaldato e camera di stampa chiusa, si possono adottare espedienti per migliorare l’adesione, ma solo per pezzi di piccole dimensioni e la stampa di parti grandi (superiori ai 10 cm su x o y) diventa un’impresa.

Una bobina da 1 Kg di filamento ABS è acquistabile su eBay a € 23,90

Attiva gratis la tua N26 Business e guadagna con i tuoi acquisti

Software di modellazione 3D

Esistono tre categorie principali di software 3D, strumenti CAD, di modellazione libera e di scultura. Mentre gli strumenti di ciascuna categoria possono generare modelli adatti per la stampa 3D, il modo in cui vengono generati gli input sono diversi. Gli strumenti CAD si basano sull’utilizzo e modifica di forme geometriche per costruire modelli, mentre gli strumenti di modellazione Freeform consentono più libertà, consentendo di creare forme libere. Gli strumenti di scultura sono abbastanza come utilizzare l’argilla digitale che puoi spingere, tirare, pizzicare e afferrare per formare i tuoi modelli.

I software più utilizzati per la modellazione 3D sono:

 

Software di slicing 3D

Come accennato i software di slicing permettono di convertire il modello 3D creato in precedenza in istruzioni nel linguaggio (G-Code) comprensibile dalle stampanti 3D, il file che ne risulterà conterrà tutti i comandi per far muovere i motori e i vari componenti per la realizzazione dell’oggetto strato dopo strato. I software di slicing permettono di impostare tutti i parametri di stampa, come l’altezza e la larghezza degli strati, la densità di riempimento, la velocità della testina, la temperatura e molti altri che insieme permettono la buona riuscita della stampa. Anche in questo caso abbiamo a disposizione molti software gratuiti o a pagamento, vediamo quelli più utilizzati.

I migliori repository di progetti 3D

Spesso per non dover progettare un oggetto da zero con un software di modellazione, si ricorre a progetti già pronti presenti nei diversi repository online. I repository sono dei siti web che in diversi casi offrono gratuitamente la possibilità di scaricare dei progetti 3D già pronti. I repository sono frequentati da vere e proprie comunità di appassionati che mettono a disposizione degli altri i loro progetti, tra le più gettonate ci sono:

Link copiato negli appunti

Ti potrebbe interessare

Link copiato negli appunti