TECNOLOGIA – La stampa 3D o Additive manufacturing

Ne abbiamo sentito parlare molto negli ultimi anni. Ma non tutti sanno di che si tratta. Quando si è cominciato a usarne? Cosa è stato realizzato con questa tecnologia? Quali sono le prospettive future? Sono tutte domande interessanti alle quali, nella tradizione de La lampadina periodiche illuminazioni, mi riprometto di dare una risposta con questo articolo.

Che cos’è – La stampa 3D, nota anche come produzione “additiva” (additive manufacturing in inglese) che si distingue dalla produzione sottrattiva (subtractive manufacturing) tradizionale, è un processo con il quale partendo da un modello digitale, cioè da un modello progettato con un software particolare su computer, un dispositivo – la stampante – depositando in strati successivi del materiale realizza degli oggetti fisici. (Le stampanti “tradizionali” che conosciamo, dette anche 2D a due dimensioni, riproducono su un foglio di carta o di altro materiale un testo o un immagine digitali – cioè immagazzinate nel computer sotto forma di digit. La stampante 3D – tridimensionale – riproduce con i materiali più vari, uno strato dopo l’altro, immagini digitali a tre dimensioni immagazzinate nel computer).

La storia – L’inizio ufficiale è del 1982 – il primo brevetto è del 1985- utilizzando un raggio laser si modellava strato su strato una resina liquida fino a giungere al materiale solido riproducente il modello originale (stereolitografia). Un primo importante sviluppo si ebbe nel 1988 con l’utilizzazione, come materiale, di plastica fusa da spalmare strato su strato, il passo successivo – la stampa a colori –del 1993 ha permesso di riprodurre in modo molto fedele alla realtà gli oggetti più vari (è stato riprodotto perfino un fossile di balena!); nel 1995 si è superato il limite delle riproduzioni in plastica, utilizzando come materiale di stampa anche polveri di metallo. Nel 2005 in Inghilterra è stata creata una stampante capace di auto-riprodursi: è il momento della diffusione delle stampanti 3D, il costo si è abbassato sensibilmente; nel 2008 vengono perfino immesse sul mercato delle stampanti 3D per uso domestico in scatola di montaggio!  Nel 2010 si arriva a usare come materiale di stampa anche il cemento: a questo punto si possono “stampare” anche delle case!  Con questa tecnologia in Cina si è “stampato” addirittura un ponte di 10 metri di lunghezza. Un cenno sull’applicazione di questa tecnologia per usi abitativi è stato fatto in un precedente numero della nostra newsletter.

L’attualità – Le possibilità offerte da questa tecnologia sono talmente tante che si fa fatica ad elencarle: architettura, costruzioni, design industriale, industria automobilistica, aerospaziale, militare, ingegneristica, dentistica e medica, biotecnologia (sostituzione del tessuto umano), moda, calzature, gioielli, occhiali, educazione, sistemi di informazione geografica, alimentazione, hobbing. Il settore si è talmente sviluppato che oggi ci sono centinaia di produttori di stampanti 3D in ogni parte del mondo e centinaia di modelli pensati per le varie applicazioni.

Esempi di applicazioni – A Mosca in meno di 24 ore si è costruita una casa di 30 m2, in Cina una casa di due piani è stata realizzata dall’inizio alla fine in 45 giorni, la società statunitense Icon promette di costruire un’intera casa di quattro locali in 24 ore con appena 3.200 euro; un team di ricercatori dell’Istituto di chimica e bioingegneria del Politecnico Federale di Zurigo ha messo a punto il primo cuore artificiale stampato in 3D, arti protesici personalizzati possono essere e vengono prodotti: una mandibola in titanio è stata impiantata su di uomo di 82 anni, si può riprodurre la propria figura in dimensioni reali o ridotte ecc. L’applicazione forse più straordinaria si è avuta quando si è inviato sulla Stazione Spaziale Internazionale, orbitante a 400 km dalla Terra, il modello digitale e si è realizzato sulla stampante 3D, che vi era installata, una chiave inglese che era necessaria e mancava!
I prezzi – Bisogna distinguere le stampanti 3D per “uso domestico” da quelle industriali. Può sembrare incredibile ma oggi si può acquistare una stampante 3D portatile – ovviamente di potenzialità limitate – al prezzo di 120 euro, Amazon ve la consegna a casa! Con poca spesa ognuno può dare spago al proprio ingegno creativo realizzando modelli e prototipi! Il costo di quelle industriali è ovviamente di tutt’altro livello e dipende dalla applicazione. Molto nella ulteriore diffusione di questa tecnologia dipenderà dalla riduzione dei costi del macchinario.

I vantaggi – Oltre alla possibilità di dare sfogo alla propria creatività personale , nel settore manifatturiero la stampa 3D permette di localizzare le attività producendo prodotti su misura, di migliorare la qualità dei prodotti e  di ridurre gli sprechi. Creando centri di produzione locali si possono ridurre drasticamente i costi di spedizione, di stoccaggio e trasporto dei materiali. Questo dovrebbe aiutare sensibilmente i paesi in via di sviluppo e potrebbe rivoluzionare nel futuro la industria manifatturiera.
Impatto sulle professioni – Il diffondersi della stampa 3D necessiterà sempre più di stampatori 3D, di designer che trasformino l’idea di prodotto in prototipo 3D, di esperti CAD (computer aided design) in grado di trasformare il design di un prodotto in un progetto digitale, di tecnici che conoscano i materiali utilizzabili per la stampa 3D.
Come concludere? Il Natale si avvicina e con esso la necessità di trovare dei regali utili da fare ai propri figli/nipoti, (spesso ci si rompe la testa per trovare qualche idea originale). Perché non pensare di regalare agli adolescenti una stampante 3D per uso domestico? Potranno sviluppare il loro ingegno e chissà mai mettere le basi per un futuro da imprenditori. E se mai dovessero essere costretti a casa a motivo di un nuovo lockdown (non sia mai!) avrebbero di che divertirsi in modo costruttivo!