Tecnologie di stampa 3D: tecniche e materiali al servizio della Biomedica e della manifattura delocalizzata

In genere ciò che caratterizza una protesi mioelettrica, per chi non è del campo, è l’estetica. Spesso, giustamente, si bada unicamente ad essa per stabilire se quella data protesi è “buona” o meno. FABLE non è da meno e sin da subito abbiamo puntato a realizzare un progetto che fosse avanzato dal punto di vista tecnologico ma senza tralasciare il fattore estetico. La tecnologia usata per la sua realizzazione è la Stampa 3D FFF di cui, in questo articolo, ne vedremo i pro ma anche i contro ed il materiale usato il PLA, il miglior compromesso tra costi e caratteristiche.

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Fig. 1 La stampa 3D o manifattura digitale è in grado di convertire un modello creato al pc in oggetto materiale. 

E’ chiamata a livello industriale “manifattura additiva” in quanto, a tutti gli effetti, non si stampa nulla, ma l’oggetto viene realizzato andando ad aggiungere strati, uno sopra l’altro. A volte si parla di “prototipazione rapida”, cioè un modo per realizzare prototipi fisici a partire da file digitali. Più spesso è chiamata Stampa 3D perchè, oltre ad essere un nome più attraente, le stampanti in questione assomigliano a quelle ad inchiostro.

Questa tecnologia contribuisce ad abbattere i costi di FABLE: una protesi open source stampata partendo da istruzioni contenute in un file digitale disegnato tramite software CAD al computer.

In passato qualsiasi manufatto, oggetto, utensile veniva prima impresso su carta per dare una forma a quell’idea: un disegno, alcuni schizzi che non lo facessero cadere nel dimenticatoio. Successivamente veniva realizzato tramite un artigiano (con tempistiche lunghe) o tramite aziende (con costi alti) per avere così qualcosa di tangibile. Tramite la Stampa 3D invece, anche se ad un centimetro all'ora, è l’ideatore stesso a materializzare il proprio oggetto.

I limiti attuali sono evidenti, ma sono appunto attuali e in parte ovviabili: se la lentezza della stampa potrà essere risolta solo in futuro grazie a tecnologie più performanti, già oggi particolari design permettono di avere strutture più ampie della stampante stessa senza comprometterne la robustezza o renderne difficoltoso l'assemblaggio.

Maggiori sono sicuramente i vantaggi di usare una tecnologia di questo tipo:

  1. Possibilità di realizzare oggetti vuoti: è un grande vantaggio rispetto ai metodi tradizionali soprattutto in fase prototipale e consiste nell'avere delle pareti vuote, che non inficiano le proprietà strutturali dell'oggetto, usando solo il materiale strettamente necessario, quindi producendo prodotti leggeri con risparmio di materiale e relativi benefici economici ed ecologici.
  1. Una geometria complessa e una semplice sono uguali: per una stampante, soprattutto grazie all'introduzione dei supporti per zone particolarmente ostiche, un oggetto molto complesso è facile da realizzare tanto quanto uno semplice.
  1. Delocalizzazione della produzione: una stampante può essere considerata come una fabbrica a sé stante. Può essere trasportata ovunque per poter realizzare oggetti in ogni parte del mondo. Basta un disegno realizzato al computer, un click, e abbiamo una democratizzazione della produzione grazie ad Internet che tramite satelliti può arrivare ovunque e ad un’energia onnipresente grazie al solare. Complice il fatto che la tecnologia FFF è stata la prima ad avere un costo estremamente contenuto una volta che il brevetto originale è scaduto, c’è stata un’enorme diffusione di queste piccole fabbriche. Ne è nato il progetto RepRap che oltre ad offrire una stampante open source a costi bassi, quindi realizzabile da chiunque, permette ad una stampante di letteralmente stamparne un'altra almeno nelle parti plastiche.
  1. Produzione distribuita e Produzione personalizzata: sono i due lati della stessa medaglia. Nel primo caso si stampa un oggetto in posti diversi grazie ai vantaggi del punto 3), nel secondo caso si stampano oggetti personalizzati nello stesso posto. Infatti ultimamente si sta cercando sempre più di produrre oggetti specifici per ogni individuo, spesso per incontrare i suoi gusti come nel caso di una cover per smartphone, a volte invece come risposta a particolari esigenze, basti pensare ad una scarpa o ad una protesi.
  1. Abbattimento dei costi: dal momento che si produce solo lo stretto necessario, ma soprattutto spesso stampando dopo che l'utente ha deciso la quantità e a volte anche dopo aver pagato, inoltre con una tecnologia che non scava provocando scarti di materiale ma deposita solo quello che serve, i costi di produzione si abbassano di vari ordini di grandezza.

LE TECNOLOGIE DI STAMPA

Esistono molti modi diversi per realizzare oggetti in 3 dimensioni dopo che il disegno al computer è stato esportato in un formato particolare (spesso STL) che contiene le istruzioni tramite cui l'estrusore della stampante (da dove esce il materiale) può muoversi a formare l'oggetto. Vediamole insieme.

LUCE

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Fig. 2 SLA, tecnica di stampa 3D in cui una resina viene polimerizzata nell’oggetto finale, come nel caso di questi due anelli.

L'utilizzo della luce ultravioletta o visibile, tramite proiettore o laser, ė stato il primo metodo di Stampa 3D. Come materiali vengono usate resine a base di polimeri che rispondono alla luce variando le proprie caratteristiche strutturali, in particolare solidificandosi.

La prima tecnica di Stampa 3D, la stereolitografia (SLA) segue il principio appena detto grazie ad un laser che tramite specchi disegna l'oggetto in un contenitore dove c’è la resina. Oggi è un processo molto utilizzato che riesce [...]

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Una risposta

  1. Luciano.Macchia 17 marzo 2016

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