STAMPANTI 3D: INTRODUZIONE
Arredamento e stampanti 3D , un argomento sempre più di interesse. Il settore dell’arredo e del mobile è uno dei cavalli di battaglia del Made in Italy, soprattutto in funzione del valore in termini di design e di stile che le aziende italiane forniscono ogni anno al mercato.
Oltre al momento di caratura internazionale, il Salone del Mobile di Milano, attorno a cui gravitano i maggiori player del settore, ci sono molteplici attività ed eventi attorno ai quali si costruiscono i vantaggi e le potenzialità di un comparto importante per l’economia di molti distretti.
All’interno del settore si sta creando molta curiosità rispetto all’impiego congiunto di know how riferito all’ arredamento e stampa 3D. Infatti, le nuove tecnologie di produzione additiva offrono nuove possibilità ai designer e ai produttori di mobili, di arredamento e di complementi d’arredo.
Recentemente la giovane designer olandese Lilian van Daal ha presentato lo sviluppo di una nuova poltrona che abbraccia ricerca, innovazione e nuove tecnologie produttive di stampa 3D.
Inoltre, la designer ha creato, partendo dalle forme presenti in natura, una nuova poltrona in grado di richiamare l’intreccio dei tessuti vegetali, conferendo resistenza e confortevolezza alla nuova seduta.
Il progetto ci consente di affrontare un settore che in CasaOmnia conosciamo bene: quello della realizzazione di prototipi per arredamento e mobili. Infatti, la creazione di un nuovo oggetto d’arredo prevede molte fasi di sviluppo, che possono essere supportate utilizzando le diverse tecniche di stampa 3D presenti.
Un primo prototipo di valutazione di forma e di assemblaggio può essere infatti prodotto con alcune delle tecnologie produttive di 3D printing, mentre un prototipo funzionale richiederà l’utilizzo di materiali performanti in grado di resistere ai test di seduta.
STAMPANTI 3D: COSA SONO?
La risposta più banale alla domanda su cosa siano le stampanti 3D è nella considerazione del fatto che “la stampa 3D rappresenta la naturale evoluzione della tradizionale stampa 2D”. Sono infatti dispositivi in grado di realizzare qualsiasi modello tridimensionale mediante un processo di produzione additiva, ovvero partendo da un oggetto disegnato tramite software e replicandolo nel mondo reale con l’ausilio di appositi materiali.
La procedura prevede solitamente il posizionamento di uno strato sopra l’altro, procedendo per sezioni trasversali. Se la descrizione risulta difficile da capire, si pensi a quando si desidera costruire qualcosa con i mattoncini LEGO: inizialmente si posano i pezzi che compongono la base, poi si procede verso l’alto incastrandoli in modo da ottenere il profilo voluto.
Con il passare del tempo le tecniche sono state perfezionate, portando così alla nascita dell’editoria moderna. Una vera e propria rivoluzione, passata per macchine a caratteri mobili e motori a vapore, fino ad arrivare alle cartucce a getto d’inchiostro e agli apparecchi laser.
La prossima metamorfosi del settore, a dire il vero già in atto, è rappresentata dall’avvento delle odierne stampanti 3D. Infatti, il loro compito non è più quello di imprimere un’immagine o un testo su un materiale piano, bensì di dar vita a qualsiasi oggetto in tre dimensioni. Non si crea superficie, ma volume: ed è in questo la rivoluzione.
COME FUNZIONANO?
Esistono diverse tipologie di stampanti 3D. Quelle più diffuse basano il loro funzionamento sul processo di produzione additiva. Ovvero creando l’oggetto uno strato alla volta, partendo da quelli sottostanti e man mano sovrapponendoli fino a coprire l’intera altezza. In questo caso il procedimento può avvenire per sinterizzazione laser selettiva, ovvero scaldando degli appositi materiali. Solitamente sono utilizzate polveri metalliche o sostanze termoplastiche, per poi sistemarle nella posizione corretta.
Con la modellazione a deposizione fusa si ottiene lo stesso risultato, impiegando però un ugello riscaldato che alza la temperatura del materiale prima di depositarlo. In questo caso sono utilizzati dei filamenti, plastici o metallici, arrotolati su una sorta di matassa che viene progressivamente srotolata durante la stampa.
In ambito industriale si impiega inoltre la tecnica della produzione per laminatura degli oggetti, in cui ogni strato viene inciso da un laser prima di essere posizionato su quello sottostante.
Questi sono i metodi maggiormente impiegati nell’ambito delle stampanti 3D, soggetti a continua evoluzione fin dagli anni ’80. Di recente, la miniaturizzazione delle componenti e la necessità di mantenere bassi i costi per facilitarne la distribuzione, hanno spinto verso una semplificazione dell’intero processo.
Negli ultimi anni le cose sono un po’ cambiate. Infatti, la stampa 3D non è più un’esclusiva delle grandi aziende, ma ha raggiunto anche l’ambito domestico. Per avere un’idea del trend, The Pirate Bay ha una sezione dedicata alla condivisione dei file da dare in pasto a questa tipologia di stampanti.
Anche la medicina guarda con sempre maggiore interesse a queste tecnologie: si è già parlato più volte della possibilità di stampare protesi o addirittura interi organi, con ricerche già avviate anche sulla riproduzione di tessuti e vasi sanguigni da impiantare nei pazienti laddove le tecniche tradizionali non dovessero rivelarsi efficaci.
COSTO
Il costo dei primi macchinari era proibitivo anche per le grandi aziende. Ora le cose sono decisamente cambiate e per chi desidera acquistare una stampante 3D l’investimento è piuttosto contenuto.
Infatti, senza citare un produttore piuttosto di un altro, basta una semplice ricerca online per scoprire che alcuni modelli possono essere acquistati anche a meno di 1.000 euro.
Ovviamente, chi è disposto ad un esborso economico maggiore potrà mettere mano a stampanti con funzionalità più avanzate e una migliore risoluzione, ma occorre partire dal presupposto per cui il mercato è in piena evoluzione e il prezzo è destinato a scendere mentre qualità e varietà dell’offerta sono destinate a moltiplicarsi.
MATERIALI UTILIZZATI
Anche in questo caso la tipologia del materiale impiegato dipende dal tipo di stampante a disposizione. Si tratta principalmente di sostanze termoplastiche e foto polimeri. Nella sinterizzazione laser si usano invece spesso composti che hanno alla base un metallo, garantendo una resistenza più elevata del risultato finale.
L’evoluzione della tecnologia sta portando rapidamente all’introduzione di nuovi materiali: tra questi anche la fibra di carbonio. Va poi fatta distinzione tra i materiali contrassegnati dalla sigla PLA e quelli ABS: i primi sono derivati dall’amido di mais e quindi biodegradabili, mentre i secondi vengono prodotti partendo dal petrolio e quando riscaldati emettono fumi potenzialmente nocivi per la salute. Questi ultimi sono però a volte preferiti per la loro migliore resistenza alle sollecitazioni meccaniche.
Le “cartucce” di stampa sono composte nella maggior parte dei casi da filamenti utilizzati per la creazione del materiale di deposito.
Il loro costo è estremamente variegato così come è difficile una valutazione complessiva del costo di stampa. In linea di massima occorre stimare qualche unità di euro per ogni centimetro cubo, ma la dimensione e la complessità del modello possono variare in modo determinante il preventivo finale.
QUANTO SONO PRECISE LE STAMPANTI 3D?
Il modello BigRep One torna utile anche per rendersi conto di come le dimensioni della stampante possano essere sia contenute che generose. In questo caso si parla di un macchinario capace di riprodurre qualsiasi cosa nello spazio di 1,15x1x1,19 metri, dunque anche un tavolino o un piccolo mobile se necessario.
Infatti, alla voce “risoluzione”, la scheda tecnica riporta “0,1 mm”. In altre parole, il materiale stampato è fedele al progetto originale al decimo di millimetro, dunque una qualità più che sufficiente per la maggior parte delle applicazioni, compresa quella dell’arredamento o interior design.
Al processo meccanico di stampa se ne può aggiungere infine uno più artigianale: quando la stampa non raggiunge il livello qualitativo desiderato, è possibile agire sulle superfici con carta abrasiva e sostanze di trattamento utili a migliorare l’impatto visivo e l’esperienza tattile dell’oggetto.
LA STAMPA 3D DEL FUTURO
Rispondere a questa domanda non è semplice. Di certo nei prossimi anni le stampanti 3D continueranno il loro percorso di evoluzione, passando per una diffusione sempre più capillare spinta anche da un’ulteriore riduzione dei prezzi.
Provando ad immaginare il momento in cui si andrà a saturare il mercato, potrebbe avvenire quanto già accaduto con le più tradizionali controparti che stampano in due dimensioni: il business potrà essere gradualmente spostato dalla vendita dei dispositivi a quella delle cartucce, in questo caso il materiale impiegato per la creazione dei modelli.
Con ogni probabilità verranno sviluppati nuovi materiali di stampa e troveranno spazio sistemi di vendita, distribuzione e scambio di modelli 3D da modificare e realizzare. Sarà inoltre possibile migliorare ulteriormente il software, semplificando la fase di progettazione in modo da renderla accessibile a tutti.
Infatti, il collo di bottiglia presto non sarà più nella stampa del modello, ma nella creazione del modello stesso: il peso specifico della qualità andrà misurato nuovamente sul lato creativo, poiché la realizzazione sarà democraticamente alla portata di tutti un semplice click.
3D RAPID LIQUID PRINTING
Il concetto del Rapid Liquid Printing cambia i due punti fermi di tutti gli approcci alla produzione additiva, che sono la necessità dello slicing dell’oggetto da produrre (ossia la sua divisione in strati da stampare uno dopo l’altro) e il bisogno frequente di strutture di supporto da stampare insieme all’oggetto per sostenerlo.
Ora il MIT e Steelcase hanno sviluppato il Rapid Liquid Printing, un sistema di stampa 3D che evita entrambi questi aspetti e che è già stato collaudato nella produzione di mobili.
Nel Rapid Liquid Printing la stampa 3D avviene per estrusione di materiale da un ugello, come nella stampa per deposizione, che si muove all’interno di un serbatoio di gel. Questo ha la consistenza del gel per capelli e fa da sostegno al materiale estruso, che quindi non ha bisogno di strutture specifiche di supporto.
Altro elemento importante: virtualmente l’area di stampa non ha limiti, o meglio è limitata solo dalle dimensioni del serbatoio di gel in cui si muove l’ugello.
Questo permette di creare oggetti di grandi dimensioni. In più, secondo il MIT e Steelcase, il Rapid Liquid Printing è un processo molto più veloce delle altre tecniche additive.
Anche se per certi versi il Rapid Liquid Printing ricorda la litografia a polimeri, il materiale estruso si fissa per reazione chimica e non per l’azione della luce o di un raggio laser. Il sistema permette di usare materiali come gomme, plastiche e poliuretani che escono dall’ugello un po’ come il dentifricio da un tubetto.
È anche possibile usare due materiali contemporaneamente, che all’uscita dall’estrusore si combinano chimicamente fra loro.
CONCLUSIONI
I designer di mobili e complementi di arredo sono tra i principali utilizzatori delle stampanti 3D, che permettono di realizzare oggetti con forme complesse senza limiti alla loro creatività.
Le tecnologie digitali sono potenti strumenti al servizio della creatività dei designer, poiché offrono l’opportunità di dedicare più tempo al processo creativo e di sperimentare un maggior numero di soluzioni grazie alla rapidità ed efficienza del processo di prototipazione, con la possibilità di presentare ai propri clienti un prodotto finito e funzionale.
Infatti, con la stampa 3D i designer possono creare facilmente prototipi per testare e rifinire le loro creazioni prima che vadano in produzione. Inoltre, con la stampa 3D si possono realizzare oggetti che non è possibile produrre con nessuna altra tecnica.
Poiché la stampa 3D è particolarmente vantaggiosa nella produzione di oggetti unici o in piccola serie, si presta in modo ottimale per migliorare la competitività di moltissime aziende tipiche del Made in Italy che producono pregiati oggetti di artigianato, come, oggetti di design, complementi d’arredamento e modelli o parti di mobili, fino ad arrivare a mobili interi. Sedie, poltrone e lampade sono tra gli articoli più prodotti.
Ecco dunque che la stampa 3D potrebbe presto svelare una natura bifronte: da un lato garantendo grande libertà a designers indipendenti che potrebbero passare dall’ ideazione alla fabbricazione quasi in tempo reale, dall’altra cancellando interi distretti produttivi insieme alle loro sapienze manifatturiere.
Un altro possibile problema nasce dalla protezione del copyright: se oggi riprodurre una copia conforme di un oggetto richiede una struttura produttiva di una certa dimensione domani chiunque abbia il modello geometrico di un prodotto, magari scaricato da internet, ed una stampante 3D potrebbe “piratare” un oggetto e produrselo in proprio, sia esso una lampada o un’arma.
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Questo articolo ha il fine di informare riguardo l’evoluzione e lo sviluppo della tecnologia di stampa 3D e delle sue svariate applicazioni. Se hai intenzione di saperne di più o hai dubbi sul suo utilizzo e sulle possibilità applicative non esitare a lasciare un commento alla fine dell’articolo, ti risponderemo al più presto!