Stampanti 3D: produzione tradizionale versus produzione digitale

Cosa sono le stampanti 3D, a cosa servono, come funzionano, quanto costano e quali materiali vengono impiegati.

Stampanti 3D: produzione tradizionale versus produzione digitale

Le stampanti 3D stanno diventando una presenza sempre più importante all’interno delle fabbriche, delle aziende ma anche nei piccoli laboratori artigianali. Perché? Perché consentono a tutti di realizzare piccoli oggetti a basso costo, scegliendo materiali e forme.

I processi convenzionali, come lo stampaggio a iniezione o la fusione, sono altamente efficienti nel produrre grandi quantità di una geometria fissa ad un prezzo basso. Un vantaggio in termini di costi che non si traduce in un egual vantaggio quando è necessario produrre una linea di prodotti variabile, o parti in bassa quantità. In tal caso, con i sistemi convenzionali, si richiedono ingenti investimenti iniziali che non possono essere ammortizzati sul costo di singole unità.

Per capire come funziona una stampante 3D dobbiamo pensare alla stampa 2D utilizzata solitamente per i documenti, ovvero sia le tradizionali stampanti conosciute e usate da tutti a casa o in ufficio. La differenza principale sta nella testina che, nel caso di una stampante 3D, è sostituita da un estrusore che – invece che l’inchiostro – impiega i polimeri dei materiali scelti. I filamenti in forma di granuli sono riscaldati, fusi e stratificati ad alta temperatura fino all’ultimazione del processo di costruzione.

L’estrusore è il cuore di una stampante 3D, dal momento che si occupa delle tre fasi fondamentali nel processo di stampa: il passaggio dei polimeri dal serbatoio alla fase di riscaldamento, la fusione dei filamenti e – infine – la fuoriuscita degli stessi dall’ugello per la fabbricazione dell’oggetto. Ovviamente come la testina anche l’estrusore è mobile: si muove su e giù, e a destra e sinistra.

Produzione digitale con stampanti 3D

La stampante 3D può essere sfruttata per creare quantità variabili di parti complesse o personalizzate senza la necessità di un investimento fisso in attrezzature. In molti casi, queste parti non possono essere fabbricate con altri mezzi accessibili.

Stiamo assistendo, quindi, ad una rinascita della produzione moderna, dove design, creatività e voce del cliente si uniscono ai processi additivi per creare parti che erano economicamente o fisicamente impossibili pochi anni fa.

La produzione digitale apre nuove possibilità non solo per la forma e la funzione degli oggetti fisici, ma anche per i modelli su cui le aziende offrono valore ai propri clienti.

Farmaci stampati in 3D: una nuova era della medicina

Per la produzione di oggetti stampati in 3D sono state sviluppate diverse tecnologie. Tra queste la stereolitografia, la sinterizzazione laser selettiva in polvere, la modellazione di deposizioni fuse e la stampa 3D di estrusione semi-solida. I sistemi a getto d’inchiostro basati sulla stampa rimangono ancora i metodi tridimensionali più comunemente usati, sebbene siano stati sviluppati in modo estensivo anche altri processi molto competitivi, come i sistemi di scrittura basati su laser o i sistemi di deposizione basati su ugelli.

FabRx è il primo gruppo di ricerca commerciale al mondo che sta utilizzando una nuova tecnologia di stampa 3D chiamata SLS (selective laser sintering) per stampare formulazioni orali.

FabRx è una startup spin off della University College di Londra, in cui è coinvolto anche l’italiano Fabrizio Fina, dottorando alla UCL, e farmacista laureato all’Università di Chieti-Pescara, che ha deciso di proseguire la sua formazione in Inghilterra.

Stampa in 4 dimensioni

Le potenzialità delle stampanti 3D si applicano agli ambiti più svariati: dalla medicina alla prototipazione nel settore industriale, dalle automobili all’edilizia. Il prossimo step evolutivo di questa tecnologia è quello che porterà al 4D printing, un processo basato sull’impiego di materiali che, dopo aver assunto una forma prestabilita, sono in grado di variare la loro struttura sull’azione di agenti esterni come calore, umidità o luce.

Un procedimento complesso: si parte ottenendo il modello tridimensionale da realizzare attraverso una simulazione condotta al computer, si passa poi alla sua realizzazione all’interno di una stampante e infine dall’applicazione immediata del calore per modificarne in modo permanente la forma.

Il segreto è rappresentato dal materiale utilizzato. Non più un semplice polimero, ma una lega composita, formata da una parte rigida e da una morbida: la prima modifica la propria struttura solo quando scaldata, causando così il rilascio delle tensioni interne e variando l’intera configurazione. Successivamente, grazie all’effetto memoria, l’oggetto potrà assumere in maniera precisa una forma o l’altra al semplice variare della temperatura.

Artigiano moderno o anche artigiano digitale, una figura che molti davano per scomparsa per via del consumismo di massa, che invece non solo non è sparita ma si è rimessa sul mercato completamente rinnovata e resa ancora più competitiva con le nuove tecnologie.

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