Tra tutte le prossime innovazioni nella scienza, la stampa 3D è una tecnologia molto promettente per varie industrie. Teoricamente, la stampa 3D permette virtualmente a chiunque di produrre oggetti istantaneamente, indipendentemente dalla quantità. Una volta pienamente implementata nella società, questa tecnologia potrebbe ridefinire il cibo, l’abbigliamento e persino la medicina come la conosciamo. Date un’occhiata più da vicino al processo di stampa 3D attraverso questi fatti.

Fatti rapidi
  1. I produttori si aspettano che 6,7 milioni di stampanti 3D vengano spedite entro l’anno 2020.
  2. Boeing ha risparmiato 3 milioni di dollari adottando la stampa 3D per parti in titanio.
  3. General Electric si aspetta di risparmiare tra i 3 e i 5 miliardi di dollari nei prossimi 10 anni passando alla stampa 3D per la produzione.
  4. Le previsioni per il valore di mercato della stampa 3D entro il 2022 ammontano a 9,4 miliardi di dollari solo nel settore medico.
  5. Il mercato della stampa 3D metallica dovrebbe crescere fino a 6,6 miliardi di dollari entro il 2026.
Fatti essenziali
  1. David Jones ha pubblicato per primo il concetto di stampa 3D nel 1974.
  2. Hideo Kodama ha sviluppato 2 metodi per produrre modelli plastici 3D nel 1981.
  3. Bill Masters brevettò la prima stampante 3D nel 1984.
  4. Chuck Hull sviluppò la stereolitografia sempre nel 1984.
  5. Stratasys commercializzò le prime stampanti 3D FDM nel 1992.
  6. La Fraunhofer Society sviluppò la fusione laser selettiva nel 1995.
  7. I brevetti FDM sono scaduti nel 2009.
  8. I produttori hanno iniziato a produrre parti metalliche di uso finale con la stampa 3D negli anni 2010.
  9. Filabot ha sviluppato un nuovo sistema nel 2012 per produrre una maggiore varietà di prodotti in plastica.
  10. Benjamin S. Cook e Manos M. Tentzeris hanno sviluppato un metodo nel 2014 per produrre elettronica complessa con la stampa 3D.
Fatti interessanti
  1. La stampa 3D è anche chiamata produzione additiva.
  2. I disegni per la stampa 3D sono prima realizzati utilizzando il disegno assistito dal computer (CAD).
  3. La stampa 3D ha iniziato solo con la plastica, ma si è sviluppata per includere il metallo e la ceramica.
  4. Alcuni scienziati sostengono che la stampa 3D preannuncia la prossima rivoluzione industriale.
  5. Anche la Marina degli Stati Uniti ha studiato la possibilità di usare la stampa 3D per fare parti di ricambio.

Fused Deposition Modeling (FDM) è la forma più comune di stampa 3D oggi.

Anche chiamata Fused Filament Fabrication (FFF), la Fused Deposition Modeling comprende il 48% di tutte le stampanti 3D in uso. Crea forme attraverso la stratificazione di materiale termoplastico, un po’ come funziona una pistola a colla. Queste stampanti 3D tipicamente creano oggetti dal basso verso l’alto.

prusa i3, stampa 3dFoto di John Abella da Wikipedia

La stereolitografia usa la luce per la stampa 3D.

Per la stereolitografia la luce scolpisce il modello dentro una vasca di materie prime. Le materie prime utilizzate sono sensibili alla luce e si induriscono quando questa le attraversa. La luce cura le materie prime, indurendole strato dopo strato per formare il soggetto. Come ogni strato è completato, viene sollevato dalla vasca, con il modello che emerge completamente una volta finito.

La sinterizzazione laser selettiva (SLS) è un metodo più recente di stampa 3D.

Come suggerisce il nome, la sinterizzazione laser selettiva crea modelli utilizzando il laser per fondere materie prime in polvere in una forma finale. Una materia prima comunemente usata in questo metodo è il nylon. Il laser riscalda la polvere di nylon fino al limite della fusione, il che rende il materiale plastico e fusibile nella forma desiderata. Il processo di stampa termina quando il modello è completamente fuso.

Selective Laser Melting (SLM) funziona come SLS.

Polvere di ferro, utilizzabile come materia prima per la stampa 3D SLM.Foto di Anonimski da Wikipedia

Siccome entrambi i metodi di stampa 3D usano il laser, SLM è spesso chiamato un sottotipo di SLS. Tuttavia, gli esperti non accettano questa classificazione. In SLM, i laser fondono effettivamente la materia prima in strati di circa 20 mm di spessore prima di saldarli insieme. Mentre sono saldati, formano il modello del soggetto finale.

A differenza di SLS, SLM usa polvere di metallo invece di plastica o fibre sintetiche. SLM è in realtà uno dei metodi di stampa 3D più comuni che utilizzano il metallo.

Le stampanti 3D più avanzate possono utilizzare molti tipi di materie prime.

La maggior parte delle stampanti 3D oggi utilizza solo un tipo di materia prima, come la plastica, la stoffa o il metallo. Ora, stampare qualcosa con più tipi di materiali richiede che l’oggetto finale sia stampato una parte alla volta. Dopo questo noioso processo, le singole parti vengono fuse insieme.

Tuttavia, gli scienziati stanno ora studiando come realizzare una stampante che possa utilizzare molti tipi di materie prime allo stesso tempo. Anche se c’è ancora molta strada da fare, il campo medico è già in attesa di un progetto finale. Teoricamente, la stampa 3D di pillole e altre medicine abbasserà drasticamente i costi di produzione e consentirà una maggiore quantità.

La stampa 3D è stata inizialmente utilizzata per costruire strumenti e prototipi.

Inizialmente, lo scopo principale della stampa 3D era per le fabbriche e gli ingegneri di realizzare strumenti e parti di ricambio in modo più efficiente. All’inizio, la stampa 3D è stata utilizzata anche per realizzare prototipi in scala con maggiore dettaglio e precisione rispetto ad altri metodi.

Non è stato fino agli anni 2010 che la domanda elevata e la tecnologia più avanzata hanno permesso alle stampanti 3D di produrre dispositivi complessi.

Pottery, stampa 3dFoto di Bernat Cuni da Wikipedia

Gli scienziati stanno studiando il cibo stampato in 3D.

Sembra qualcosa uscito da un film di fantascienza, ma è vero. Gli scienziati oggi stanno considerando le stampanti 3D come fonte di cibo. Attualmente, il cibo stampato in 3D è ancora limitato e funziona solo con ingredienti più morbidi come formaggio, cioccolato e sciroppo. Tuttavia, gli scienziati credono che anche con queste limitazioni, il loro lavoro è promettente.

Gli scienziati vedono il potenziale nella stampa 3D come una svolta per le persone con diete speciali e gli anziani che non possono mangiare cibo solido. Anche la NASA sta studiando l’idea per fornire cibo ai suoi astronauti.

I marchi globali stanno già producendo vestiti e abbigliamento stampati in 3D.

Molto del ruolo della stampa 3D nell’abbigliamento riguarda la produzione di prototipi come la biancheria intima femminile o abiti di lusso, per gli stilisti. Tuttavia, grandi marchi come Nike usano già le stampanti 3D per produrre scarpe per i giocatori di football americano a partire dal 2020. Anche New Balance usa le stampanti 3D per fare scarpe su misura per tutti gli sport.

La proprietà intellettuale è una grande preoccupazione quando si tratta di stampa 3D.

Anche se la stampa 3D sembra essere il futuro, minaccia anche inventori e innovatori. Gli individui e le parti interessate hanno già espresso il lato negativo della stampa 3D quando si tratta di violare i brevetti e i diritti d’autore.

Tuttavia, i tribunali hanno stabilito che finché i materiali stampati in 3D non vengono venduti o utilizzati per profitto, allora rientrano nelle condizioni di uso equo della legge.

Le armi stampate in 3D sono un altro possibile lato negativo della stampa 3D.

La convenienza della stampa 3D permette la produzione istantanea su larga scala di qualsiasi oggetto – comprese le armi. Il governo ha poi espresso preoccupazione per come questo minaccia i regolamenti esistenti sulle armi. Finora, la questione è ancora protetta dai regolamenti esistenti.

Per esempio, produrre pistole per conto proprio è illegale se non sei un proprietario di armi con licenza. È anche illegale per una singola persona costruire pistole per la vendita. I disegni di pistole di proprietà della National Rifle Association (NRA) sono soggetti a tasse aggiuntive e a un’altra licenza prima di poterli riprodurre.

Stampa 3D, pistoleFoto di Shanrilivan da Wikipedia

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