Storia delle stampanti 3D e come funzionano

Ora la parola familiare "stampante" è tradotta dall’inglese come dispositivo di stampa. Ora è raro trovare una persona che non abbia mai visto una normale stampante con la quale è possibile ottenere qualsiasi documento cartaceo di testo o grafico.

La storia dell’aspetto della stampante nel senso attuale è iniziata nel secolo scorso: la prima stampante in bianco e nero è apparsa nel 1953 e nel 1976 è apparsa la prima stampante a getto d’inchiostro a colori di IBM. Oggi è possibile trovare una varietà di stampanti non solo negli uffici e nelle organizzazioni, ma anche nelle scuole e in quasi tutte le case. Dopotutto, il moderno processo di lavoro e apprendimento è diventato impensabile senza questo dispositivo.

Tuttavia, negli ultimi anni è apparso un dispositivo completamente nuovo che non solo può stampare qualsiasi immagine su un pezzo di carta. Stiamo parlando dell’invenzione di una stampante 3d, con la quale si possono già realizzare parti, prodotti o modelli tridimensionali.

Storia della stampante 3D

La storia delle stampanti 3d, sorprendentemente, è piuttosto lunga e scienziati di molti paesi del mondo hanno lavorato alla creazione di questo dispositivo, contribuendo gradualmente allo sviluppo di tecnologie tridimensionali.

• Nel 1986, l’americano Chuck Hull ha inventato il principio della stampa tridimensionale, che è stato utilizzato in una configurazione stereolitografia.
• Nel 1988, un altro americano, Scott Crump, ha trovato un approccio completamente diverso all’implementazione della stampa tridimensionale: lo stampaggio attraverso la decomposizione di un materiale fusibile (FDM). Oggi, tutte le stampanti tridimensionali che possono realizzare prodotti su scala limitata funzionano su questo principio.
• Sebbene i lavori per la creazione di stampanti tridimensionali siano iniziati negli anni ottanta del secolo scorso, il termine stesso "stampa tridimensionale" è apparso solo nel 1995 nelle profondità del Massachusetts Institute of Technology. E proprio l’anno successivo, 3D Systems chiamò il suo primo modello Actua 2100 una stampante 3D. Una stampante 3D ha una tale storia di creazione, in breve.

I primi modelli di stampa tridimensionale erano molto lenti e il tentativo di aumentare la velocità del loro lavoro portava inevitabilmente a errori nei prodotti. Le stampanti tridimensionali con una qualità sufficientemente elevata dei prodotti sono apparse solo nel 2005. Nel 2008 è apparso il modello Reprap, capace per metà di ricreare se stesso, poiché poteva realizzare metà delle sue parti.

Tecnologie di stampa 3d

La stampa tridimensionale può utilizzare diverse tecnologie e materiali di consumo, ma in ogni caso funziona attraverso la costruzione sequenziale di strati di un oggetto tridimensionale. Varie tecnologie possono essere utilizzate per creare livelli.

Stereolitografia laser, in cui un laser ultravioletto illumina punto per punto la superficie di un fotopolimero liquido. In un’altra variante, l’illuminazione viene eseguita con una lampada a raggi ultravioletti attraverso una fotomaschera che cambia con un nuovo strato. Il polimero liquido quindi si indurisce, diventando una plastica abbastanza resistente.

• La fusione laser viene utilizzata per strati di polveri plastiche o metalliche.
• Laminazione: qui viene eseguita anche la stratificazione del materiale, tutti gli strati vengono incollati insieme e le sezioni vengono ritagliate con un laser in ogni strato, formando una sezione dell’oggetto futuro.
• La tecnologia a getto prevede la solidificazione del materiale refrigerante: l’ugello di erogazione lancia gocce riscaldate di termoplastico sulla piattaforma di base raffreddata. Lì si solidificano all’istante, aderendo a quelli vicini e formano uno strato della parte che viene realizzata.

• L’incollaggio di un materiale in polvere è in qualche modo simile alla sinterizzazione di una polvere con un raggio laser, ma la polvere qui può essere cellulosa macinata, che non si scioglie, quindi per incollarla viene utilizzato un adesivo liquido o un solvente, che viene alimentato da un ugello in miniatura. Con questo metodo, puoi dare alla parte il colore desiderato se usi coloranti multicolori. Esistono persino modelli di stampanti tridimensionali che utilizzano testine di stampanti a getto d’inchiostro convenzionali.
• Come materiali autopolimerizzanti possono essere utilizzate anche miscele ceramiche spesse. Tali materiali sono richiesti per la stampa 3D di grandi modelli architettonici.
• L’ultimo risultato sono i bioprinter. Finora si tratta solo di strutture sperimentali che formano la struttura tridimensionale di un organo per trapianti. Usano soluzioni contenenti cellule viventi. Le cellule quindi crescono, si dividono e si specializzano per formare la forma finale dell’organo.

Materie prime per stampanti 3D

Tutte le stampanti volumetriche fino al 2008 potevano utilizzare un solo tipo di plastica: l’ABC, che era il miglior "materiale di consumo" per la stampa tridimensionale. Object Geometries Ltd ha rilasciato il primo modello "Connex500", che poteva utilizzare diversi tipi di materiali contemporaneamente. Ora l’elenco di tali materiali ha superato il centinaio. Tra questi ci sono i seguenti:

• cellulosa;
• idrogel;
• calcestruzzo;
• acrilico;
• acqua;
• gesso;
• nylon;
• polvere di metallo;
• polilattide;
• policaprolattone;
• polietilene a bassa pressione;
• polipropilene;
• cioccolato.

La particolarità del lavoro delle stampanti tridimensionali è che tutti gli oggetti risultanti possono essere solo a stato solido, poiché vengono applicati strato per strato. Su una stampante convenzionale puoi realizzare solo un documento cartaceo e su una stampante tridimensionale puoi "stampare" un giocattolo per bambini, un tessuto adatto al cucito, utensili di plastica, persino impianti per scopi medici o un’auto. Le stampanti volumetriche di nuova generazione hanno grandissime opportunità.

Video sulla storia delle stampanti 3d

Le straordinarie possibilità delle stampanti 3D

Le stampanti tridimensionali stanno gradualmente diventando dispositivi utili e necessari nella nostra vita e le loro aree di applicazione si stanno espandendo sempre di più. Quindi, piccole stampanti tridimensionali sono in grado di realizzare articoli per la casa, come piatti, giocattoli, gioielli e persino mobili.

• Nel 2010, il canadese Jim Kor ha dimostrato un’autovettura il cui corpo è stato completamente realizzato su una stampante tridimensionale, che ha richiesto 2.500 ore di lavoro. I creatori dell’auto unica si sono persino riuniti per andare da New York a San Francisco in un paio di giorni, utilizzando solo 38 litri di biocarburante.
• Nel 2010, Organovo Inc. ha annunciato di aver creato una tecnologia tridimensionale per la produzione di vasi sanguigni artificiali. In precedenza, l’uso di questa tecnologia per scopi medici era fuori questione. Al momento, nel mondo sono già stati eseguiti molti interventi di chirurgia protesica, dove sono stati impiantati impianti realizzati con questa tecnologia in pazienti: ossa del cranio e del naso, denti, ossa della mano, ecc.
• Molto più modesta è la dimostrazione nel 2011 da parte degli inglesi di una stampante che potrebbe fare qualsiasi figura con il cioccolato. Poiché il cioccolato è in grado di indurirsi abbastanza rapidamente quando viene raffreddato, la stampante stampa abbastanza rapidamente su tali materie prime. Tali stampanti sono una vera scoperta per ristoranti e pasticcerie.

Nello stesso anno, il primo aereo fu realizzato su una stampante tridimensionale grazie agli sforzi degli ingegneri britannici dell’Università di Southampton. Hanno ammesso che le maggiori difficoltà non erano nel processo di stampa, ma nel design. Il modello prodotto è stato in grado di volare a una velocità decente.

Gli scienziati di Oxford hanno proposto una stampante in grado di riprodurre materiale che ha in parte le proprietà del tessuto vivente. Il robotico italiano Enrico Dini ha insegnato a una stampante 3D a realizzare modelli di edifici a due piani che hanno stanze con tramezzi, tubi e scale. Tutto questo viene fatto da un composto inorganico e sabbia. Il materiale risultante ha una resistenza vicina a quella del cemento armato.

Il pensiero ingegneristico non si è fermato qui, poiché è stata fatta una proposta per utilizzare questa tecnologia nella costruzione di basi di ricerca lunari. Si è deciso di consegnare alla ISS una stampante tridimensionale, dove gli astronauti possano produrre rapidamente le parti di cui hanno bisogno, senza attendere che vengano consegnate dalla Terra.

Ora le stampanti 3D, inizialmente ingombranti e molto costose, stanno diventando sempre più piccole ed economiche. Nel 2011, gli austriaci hanno dimostrato la stampante volumetrica più leggera, piccola ed economica da utilizzare. Qui è stata utilizzata la tecnologia di fotopolimerizzazione additiva, lavorando con una resina fotosensibile.

Video sulle possibilità di una stampante 3d

Si pensava che i monitor 3D fossero un lusso irraggiungibile per un semplice profano, ma oggi anche i cittadini poveri possono acquistarli. È lo stesso con le stampanti 3D: hanno già cessato di essere macchine dei libri di fantascienza, ma stanno entrando sempre più con sicurezza nella realtà, portando sempre più benefici. Le loro prospettive sono molto buone.