Una vasca di materiale, un pizzico di radiazioni elettromagnetiche e una spolveratina di tecnologia: il tuo oggetto è servito!

E' sicuramente curioso osservare come una stampante 3D possa creare oggetti diversissimi tra loro con i materiali più disparati. Si tratta di uno strumento capace di lavorare con tantissimi materiali diversi: è in grado di modellare alcuni metalli, alcune ceramiche, il nylon, perfino zucchero e cioccolato!

Ma come funziona il processo di creazione di un oggetto?

Il primo passo è "spiegare" alla stampante che cosa si vuole costruire. Bisogna quindi fornire un vero e proprio progetto di ciò che si vuole stampare, specificandone dimensioni, caratteristiche estetiche e materiali. I file utilizzati in questo campo utilizzano per convenzione un'estensione creata ad hoc nel 2012, l'estensione Physibles.

Va sottolineato che in molti casi la tecnologia di base di una stampante 3D passa da un piccolo componente che svolge il ruolo di direttore dei lavori: l'estrusore.

Schema di un estrusore

Questo elemento riceve un filamento da un motore, lo riscalda (anche fino a 250 gradi) così da fonderlo e lo deposita nella corretta posizione. In alcuni casi l'estrusore è dotato di ventole che raffreddano il materiale alla fine del processo. Questo particolare metodo di costruzione viene definito FDM (Fused Deposition Modeling).

Tecnologia FDM: oltre ai tre motori (uno per ogni asse cartesiano)
c'è un quarto motore che spinge il filamento
all'interno dell'estrusore

Esistono principalmente due tipi di estrusore: il tipo Direct e il tipo Bowden. La differenza sostanziale sta nella posizione del motore che spinge il filo all'interno dell'estrusore, infatti mentre nel tipo Direct il motore è attaccato al corpo dell'estrusore (rendendo semplice il meccanismo ma aumentando notevolmente il peso e quindi l'attrito), nel tipo Bowden il motore è situato in un punto della stampante che non si muove.

Il processo di costruzione dell'oggetto da parte della stampante può però essere di varia natura. Ci sono diversi metodi che differiscono tra loro principalmente per il modo in cui lavorano gli strati che compongono l'oggetto. Oltre ai metodi che sfruttano la fusione filamentare dei materiali (come abbiamo visto nel caso del FDM) ci sono metodi basati anche su altre tecniche, quali la sintetizzazione, l'ammorbidimento con il calore, la laminazione.

Esistono anche metodi basati sulla deposizione di polimeri liquidi che vengono fatti indurire tramite sorgenti di radiazione elettromagnetica o fasci di elettroni, come avviene nel caso della Digital Light Processing (DLP). Una vasca piena di polimero liquido viene esposta alla luce, così da permettere l'indurimento del materiale. La piastra di costruzione avrà poi il compito di ripetere questa procedura ad ogni suo incremento posizionale (solitamente dall'alto verso il basso).

Anche se in alcuni casi sarebbe bello metter da parte la curiosità per lasciar campo alla magia, un'invenzione tanto creativa e all'avanguardia in fondo riesce a far sembrare magica anche un po' di semplice applicazione delle scienze.

Fonti:

(Wikipedia): Stampa 3D, https://it.wikipedia.org/wiki/Stampa_3D

(Libero): Come funziona la stampante 3D, https://tecnologia.libero.it/cosa-sono-e-come-funzionano-le-stampanti-3d

(StampaTutto3D): Estrusore stampante 3D, https://www.stampatutto3d.it/estrusore-stampante-3d-ecco-tutte-le-caratteristiche/

(Make@Shape): Estrusore stampante 3D, https://www.make-shape.com/come-funziona-una-stampante-3d/