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Come funziona la stampa 3D

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Ormai si sente sempre più spesso parlare di stampa 3D, che si può tradurre come l'abilità di generare degli oggetti mediante l'ausilio di particolari stampanti.
Vediamo adesso cos'è la stampa 3D e come si svolge il processo lavorativo che consente di stampare oggetti solidi tridimensionali.


Come funziona la stampa 3D

Ovviamente il concetto di stampa può essere interpretato secondo diversi punti di vista, e forse potrebbe risultare un termine inappropriato, ma per stampa 3D si intende la capacità di generare oggetti dal nulla, o meglio da una materia prima, mediante una procedura automatizzata gestita da un software.
Esistono in commercio stampanti 3D che utilizzano processi lavorativi molto differenti tra loro.
La stampa 3D a mio avviso consiste nella semplificazione e conseguente evoluzione delle sinterstation, ovvero macchine che utilizzano una tecnica produttiva basata su sinterizzazione laser.
La stampa 3D attuale non si discosta di molto dalla sinterizzazione come concetto, ma cambiano le modalità di esecuzione.
Infatti mentre la sinterizzazione realizza oggetti ottenuti tramite un laser che colpisce uno strato di polvere solidificandolo, una stampante 3D spruzza e consolida uno strato di inchiostro su una superfice di polvere chimica. Sia il laser che le testine di stampa sono guidati da un'applicazione software che gestisce tutta la procedura.
Ma procediamo con ordine e atteniamoci al funzionamento delle stampanti 3D.

 
Le stampanti 3D: come funziona una stampante 3D

Come ti ho accennato esistono differenti tipologie di cosiddette stampanti 3D, anche se per alcune questo termine è più idoneo che per altre.
HP è una dei maggiori leader del mercato delle stampanti 3D poiché ha dimostrato notevole interesse nel settore, investendo e sviluppando apposite postazioni per gestire il completo processo legato a questa distintiva tecnologia produttiva.


Cos'è la stampa 3D

Le moderne stampanti 3D sono composte principalmente da due unità operative.
La stampante vera e propria, e una stazione di pulizia adibita all'estrazione dei particolari stampati una volta terminata la sessione di stampa.
Il lavoro è gestito da un software installato su un computer collegato tramite rete Lan alla stampante 3D.
Questo software riproduce l'area di lavoro della stampante e provvederà a dislocare i pezzi da realizzare all'interno del volume di stampa.
Una volta terminata la preparazione del build, ovvero della stampa da realizzare, il pc invierà tutti i dati e i parametri alla stampante vera e propria.
La stampante 3D consiste sostanzialmente in un piano di lavoro delle dimensioni variabili di circa 50x50 cm in grado di abbassarsi fino a coprire l'altezza massima del build di stampa.
 
A inizio lavorazione il piano sarà posizionato in superfice, dove un rullo provvede a distribuire uniformemente un sottile strato di polvere di nylon.
Successivamente una testina di stampa eseguirà un passaggio trasversale spruzzando gocce di inchiostro e liquido solidificante tramite microscopici ugelli, e attivando allo stesso tempo delle lampade riscaldanti allo scopo di solidificare lo strato di inchiostro depositato sullo strato di polvere, mantenendo invece invariato lo stato della polvere adiacente.
La deposizione e la precisa traiettoria dell'inchiostro viene completamente gestita dal software di stampa che invia le istruzioni alla testina.
Terminato il passaggio, il piano di lavoro si abbassa di pochi decimi di millimetro e il rullo provvede a stendere un altro sottile strato di polvere.
Il processo si ripete e strato dopo strato gli oggetti solidificandosi, si sviluppano verticalmente all'interno del volume di polvere.
Questa tecnologia assicura un livello di precisione molto alto, nell'ordine del decimo di millimetro.

 
Le stampanti a cera
Esiste una variante di stampante relativamente più economica e di dimensioni più compatte, tanto che alcuni modelli possono essere posizionati su un tavolo, che generano prototipi in cera invece che plastica.
La testina di stampa spruzza micro gocce di cera calda, che coordinate dal software si depositano secondo la conformità dell'oggetto da realizzare, sempre attraverso un processo a strati.
Terminato il lavoro occorre rimuovere la cera in eccesso spruzzata al fine di realizzare un supporto per sostenere il pezzo realizzato, poiché a differenza della procedura a polvere non esiste alcun sostegno su cui l'oggetto poggia.

 
I vantaggi della stampa 3D
La stampa 3D presenta notevoli vantaggi produttivi, ma uno in particolare rappresenta l'elemento discriminante che differenzia questa tecnologia da tutte le altre: consente di realizzare oggetti che nessun altro tipo di lavorazione è in grado di creare; nemmeno con uno stampo.
Non esiste praticamente limite sulla fisionomia dei pezzi che è possibile realizzare, e questo grazie alla lavorazione a strati.
Con un tornio non si è in grado di ottenere una bottiglia o un oggetto cavo, mentre per la stampa 3D questo non rappresenta un problema.
Solitamente la stampa 3D viene largamente impiegata nell'ambito della prototipazione.
Le aziende commissionano la realizzazione di uno o più campioni in qualità di prototipi allo scopo di testare il prodotto prima di avviarne la produzione su larga scala.
Questa è la funzione della prototipazione;
Si commissionano dei prototipi e quando si ha valutato il prodotto sotto ogni aspetto, considerandolo idoneo, si avvia la produzione in serie dell'articolo.









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