18 MARZO 2015 LA STAMPA 3D 3D-WORLD.INFO 3D-WORLD BOOK. La più grande struttura del 3D in Europa

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1 La più grande struttura del 3D in Europa RIQUALIFICA RISORSE E TERRITORIO VERSO LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE. SETTORI DEL 3D I CAMPI DI APPLICAZIONE DELLA STAMPA 3D: VANTAGGI ED OPPORTUNITA LA CLASSIFICA 3D CHI SALE E CHI SCENDE, PREGI E DIFETTI DELLE STAMPANTI 3D SEMI-PRO TERMINI, TECNICHE E MATERIALI IL GLOSSARIO DA PAG. 4 3D-WORLD BOOK La più grande struttura del 3D in Europa di MASSIMILIANO SORESINI Qualche tempo fa, in questo grande complesso immobiliare, si vendevano macchine utensili a controllo numerico per la lavorazione del metallo, cioè macchinari per asportare del materiale. Oggi, alle porte della terza rivoluzione industriale, attraverso le grandi vetrine in via Enrico Fermi, 69 a Feletto Umberto (UD), si vendono ed assistono le migliori marche mondiali di stampanti 3D continua a pag. 3 Le keyword del progetto 3D-World sono: 3D Printing, Rapid Prototiping & Production, 3D Product, 3D Museum, Augmented & Virtual Reality, Robotics, Drones, FabLab Udine, Arduino, Indoor 3D Town! 3rd Industrial Revolution SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!1

2 Indice dei Contenuti La più grande struttura del 3D in Europa 1 Indice dei Contenuti 2 Glossario della Stampa 3D 4 Le tecniche di Stampa 3D 12 Settori di applicazione della Stampa 3D 16 I materiali della Stampa 3D 22 La Classifica delle Stampanti 3D semi-pro 50 I nostri brand 52 Il Podio dei brand per Caratteristiche 56 Il Podio dei brand per Settore 57 SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!2

3 segue da pag. 1 - cioè a tecnologia additiva. In realtà il progetto è molto più ampio e ricopre tutti i campi delle tecnologie mirate alla prototipazione e produzione rapida, service di stampa 3D, centro di assistenza specializzata, formazione mirata, robotica ed automazione industriale. 3D-World è un nuovo modello di business Nello specifico, 3D-World.info è composto da un negozio con un fronte strada di oltre 20 metri e di complessivi 400 mq., oltre ad un laboratorio interrato di 350 mq. dove si producono stampanti 3D, centri di lavoro 4-5 assi CNC da tavolo e si esegue Service 3D professionale. Il primo piano è da uffici per un totale di circa 400 mq. così suddivisi: ci sono 7 uffici to rent per startup o per aziende che hanno la necessità di un ufficio temporaneo in regione, un grande spazio (di 175mq.) con aree di coworking e postazioni di modellazione 3D attrezzate. In questa struttura, direttamente collegato al negozio, è collocato un capannone industriale di 1000mq. nel quale è presente il Fablab di Udine (200mq.) e dove inoltre verrà sviluppato un museo del 3D con robot antropomorfi, robot musicisti, ecc. (200mq.) ed uno spaccato della città di Manhattan in scala 1:22 per automodelli radiocomandati, droni di terra e droni volanti per corsi di pilotaggio indoor certificati ENAC (600mq.). Il contenuto tecnologico del building consiste, per esempio, nell introduzione della realtà aumentata in negozio, la virtual room con progettazione in scala 1:1 per i modellatori 3D, l utilizzo di chip NFC per la consultazione di opere nella galleria d arte disposta a primo piano - l arte ammorbidisce la ruvidezza della tecnologia e così si valorizzano anche artisti locali- piramidi olografiche 3D per la visualizzazione tridimensionale dei prodotti, teatro di posa Scanner 3D con un'area da 2 metri di diametro per 3 metri in altezza e tanto altro. 3D-World.info, pur essendo un centro con tecnologie estremamente avanzate, è pensato per essere a misura d uomo e soprattutto accessibile anche da bambini e ragazzi che possono sperimentare le nuove tecnologie che diversamente sarebbero disponibili sono nel web. Rendere fisicamente tangibile è un must del modello di business. Un occhio di riguardo è rivolto anche al risparmio energetico (producendo in 3D si risparmia rispetto alle tecniche tradizionali) e al riciclo dei materiali (stampando in 3D si produce pochissimo scarto e molti materiali sono biodegradabili). 3D-World.info è un nuovo modello di business fondato sulla continua ricerca e sviluppo di nuove tecnologie additive, sulla riqualifica del territorio e delle risorse umane e sulla collaborazione con aziende e professionisti del settore al fine di garantire sempre il miglior servizio ai propri Clienti. In particolare, 3D-World e Teotronica hanno messo a punto un modello di business itinerante denominato Robociclando strutturato in laboratori-seminari volti a stimolare la creatività e la manualità dei partecipanti costruendo sculture robotiche, sensibilizzandoli ad una corretta educazione ambientale attraverso l'arte del riciclo. Vedere e provare come gli oggetti di uso quotidiano possano ritornare utili. SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!3

4 Glossario della Stampa 3D fonte: 3D Print. Da non confondere con l uso corrente che si fa di questo termine che, soprattutto sulla stampa generalista, indica tutta la stampa additiva e in particolare quella con tecnologie FDM e FFF, in realtà è soltanto una delle numerose tecniche di prototipazione rapida per addizione. Questa tecnologia è stata sviluppata e brevettata dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Boston nel 1993, che l ha poi ceduta a Z Corporation, società acquisita nel 2012 da 3D Systems. Il brevetto originale parla di Dimensional Printing Technology, indicata con il marchio registrato 3DP. Questa tecnologia prevede la creazione del modello nel consueto sistema della stampa additiva, uno strato per volta. In questo caso però viene steso uno strato di polvere (in genere resine o gesso) e un legante con un procedimento simile a quello delle stampanti a getto d inchiostro. ABS. Acronimo di Acrylonitrile Butadiene Styrene, che insieme al PLA è una delle principali materie prime usate per la stampa 3D. Si tratta della plastica a base di petrolio con la quale, ad esempio, vengono costruiti i mattoncini Lego. La temperatura di fusione dell ABS è tra i C e i suoi vapori sono considerati pericolosi per la salute, per cui è bene usare una ventilazione forzata con aspirazione dei fumi se si stampa per lungo periodo. Per la stampa con l ABS è opportuno avere una stampante con letto riscaldato. Questo accorgimento consente di ridurre la deformazione degli oggetti stampati di grandi dimensioni. L ABS, rispetto al PLA, permette di costruire oggetti più robusti e in grado di resistere a temperature ambientali superiori. Inoltre i filamenti in ABS si trovano sul mercato in più colori, tra i quali anche l oro e l argento. Additive manufacturing. Vedi Fabbricazione digitale Aggregato. Indica un materiale solido inerte che si può aggiungere ai polimeri impiegati nella stampa additiva per variare le proprietà meccaniche degli oggetti costruiti. A differenza dei copolimeri, gli aggregati non partecipano alle reazioni chimiche nella catena polimerica. AMF. Acronimo di Additive Manufacturing File, indica i file esportati da un software CAD nel formato.amf adatto per pilotare una stampante 3D perché descrive l oggetto come un insieme di strati (layer). Gli altri formati adatti per questo scopo sono STL e OBJ. Arduino. Si tratta di uno dei più noti progetti di open source hardware (OSH), dispositivi progettati nella stessa maniera dei software aperti con l obiettivo di mettere a disposizione di tutti le informazioni di progettazione dell hardware, dagli schemi ai dati del layout dei circuiti stampati. Arduino, progetto che ha preso vita nell ambito delle attività dell italiano Interactive Design Institute di Ivrea (IDII) per aiutare gli studenti nelle loro attività didattiche, è open source con licenza Creative Commons. Per Arduino, molto usato anche nell ambito della progettazione di stampanti 3D consumer, sono stati resi disponibili le specifiche, i file di progetto, il software di controllo (con licenza GPL) e la documentazione. Soltanto il marchio Arduino è protetto. Bed. Vedi Letto BOM. Acronimo di Bills Of Materials, la lista della spesa con tutte le parti necessarie per costruire una stampante 3D fai-da-te. CAD. Acronimo di Computer Aided Design, progettazione assistita dall elaboratore. I CAD sono programmi che consentono di creare, relativamente alla stampa 3D, il modello tridimensionale del manufatto da stampare. È in primo passo di un percorso che deve essere seguito SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!4

5 dall elaborazione del modello con lo slicer, il software che permette di pilotare le stampanti 3D. Tra i CAD gratuiti adatti per la stampa 3D vi sono Tinkercad, 123D Design, 3DTin, Blender, FreeCAD ed OpenSCAD. CAM. Acronimo di Computer Aided Manufacturing, è il naturale complemento di un programma CAD per processare i file che genera in istruzioni comprensibili per le macchine di fabbricazione additiva (stampanti 3D) o fabbricazione sottrattiva (frese, torni e così via). I software CAM adatti per le stampanti 3D si chiamano anche slicer. Carrello. In una stampante 3D consumer del tipo FDM o FFF è il gruppo meccanico che sorregge l estrusore e si muove sull asse x. Viene chiamato anche carrello-x o x-carriage, in inglese. Carriage. Vedi Carrello Catalizzatore. Sostanza impiegata per incrementare la velocità di una reazione chimica senza interagire con essa. CC. Vedi Creative Commons Cinghia. Nell ambito delle stampanti 3D consumer la cinghia dentata viene impiegata per la trasmissione del movimento dal motore all estrusore montato sugli assi X, Y e Z. CNC. Acronimo di Computer Numerical Control, indica le macchine industriali che possono essere controllate da un computer e che appartengono sia alla categoria di sistemi per la fabbricazione additiva (come le stampanti 3D) sia quella della fabbricazione sottrattiva. In quest ultimo caso sono fresatrici, torni, presse e così via. Copolimero. Sostanza che viene aggiunta al polimero principale per migliorarne le caratteristiche, come ad esempio aumentare la flessibilità, la robustezza o la resistenza ai raggi ultravioletti degli oggetti stampati in 3D. A differenza degli aggregati, i copolimeri partecipano alle reazioni chimiche nella catena polimerica. Creative Commons. Le licenze Creative Commons (CC), nome di un organizzazione senza scopo di lucro con sede a Mountain View (USA) fondata con l obiettivo di consentire l uso creativo di opere dell ingegno altrui nel rispetto delle leggi esistenti, permettono ai creatori di scegliere e comunicare quali diritti riservarsi e a quali diritti rinunciare a beneficio dei destinatari. Non sono un alternativa al Copyright, ma lo affiancano apportandovi modifiche concordate. Digital Fabrication. Vedi Fabbricazione digitale DIY 3D. Acronimo di Do-It-Yourself, indica le stampanti 3D costruite artigianalmente dai maker. DLP. Acronimo di Digital Light Processing, è una tecnologia di proprietà della Texas Instruments che l ha messa a punto pensando in particolare ai videoproiettori, ma che trova impiego anche in alcune applicazioni di fabbricazione additiva. È basata su un semiconduttore ottico chiamato Digital Micromirror Device (DMD), ricoperto di milioni di specchi che si muovono in maniera indipendente proiettando luce. Nella stampa 3D questa luce serve per indurire particolari resine di tipo polimerico. In pratica, invece di disegnare gli strati di un modello 3D linea per linea come avviene con le tecnologie laser, come ad esempio con la stereolitografia (SLA), viene proiettato un intero strato per volta. SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!5

6 DMLS. Acronimo di Direct Metal Laser Sintering, è una tecnologia di stampa 3D professionale che consente di ottenere prototipi e stampi di alto livello mediante sinterizzazione diretta di polveri di metallo. DOP. Acronimo di Drop On Demand, tecnologia brevettata da Sanders (oggi SolidScape) che prevede la costruzione di un oggetto 3D tramite getti di due materiali distinti: un termoplastico per la costruzione del modello e una cera per la costruzione dei supporti. Prevede un processo sottrattivo tramite fresa per spianare gli strati depositati. Tra i punti di forza di questa tecnologia vi è la precisione, l affidabilità e la semplicità di utilizzo. EBM. Acronimo di Electron Beam Melting, fusione a fascio di elettroni, è una tecnologia messa a punto dall azienda svedese Arcam e basata su un fascio concentrato e accelerato di elettroni che fonde la materia prima costituita da metallo in polvere. Gli oggetti, come avviene in tutte le tecniche di stampa additiva, vengono realizzati a strati che in questo caso sono di circa 0,1 millimetri. Il procedimento avviene sottovuoto con temperature di fusione comprese tra 700 e 1000 gradi. I modelli realizzati con questa tecnologia di stampa 3D non richiedono finiture successive e sono particolarmente adatti in ambito aeronautico, aerospaziale e biomedicale (usando il Titanio come materia prima possono essere costruite anche protesi articolari biomedicali). Estrusore. In una stampante 3D del tipo FDM o FFF si occupa di caricare, sciogliere ed estrudere il materiale termoplastico di fabbricazione. L estrusore è composto da due parti: un finale freddo che si occupa di trascinare i filamenti nel dispositivo e un finale caldo che lo scioglie fino a farlo diventare liquido e lo colloca direttamente sul letto di formazione del prototipo attraverso un piccolo ugello. La punta dell estrusore, quella più calda in assoluto, viene definita anche hot end. Fabbing. Vedi Fabbricazione digitale Fabbricazione additiva. Vedi Fabbricazione digitale Fabbricazione Digitale. La fabbricazione digitale è il processo mediante il quale è possibile creare modelli e prototipi tridimensionali a partire da un disegno elaborato con un programma CAD. Si tratta di un processo usato nelle industrie per creare modelli e prototipi usando due tecnologie completamente differenti: fabbricazione sottrattiva e fabbricazione additiva. La fabbricazione sottrattiva, quella più tradizionale, prevede frese e altre macchine a controllo numerico (CNC) che realizzano il pezzo finale per sottrazione di materiale. La fabbricazione additiva, quella tipica della stampa 3D, permette invece di ottenere modelli e prototipi costruendoli strato su strato. In questo modo si possono ottenere geometrie estremamente complesse in un unico passaggio, impossibili da ricavare con la stampa sottrattiva se non producendo più pezzi e poi unendoli. Quando la fabbricazione additiva viene usata per costruire prototipi e modelli in un unica copia viene anche definita rapid prototiping, mentre quando si usa questa tecnologia per piccole produzioni di serie viene detta anche rapid manufacturing. Fabbricazione sottrattiva. Vedi Fabbricazione digitale Fablab. Contrazione dei termini inglesi fabrication e laboratory, la parola Fablab indica attualmente i laboratori artigianali e le officine che si occupano di fabbricazione additiva e di fabbricazione sottrattiva partendo da file digitali. SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!6

7 FDM. Acronimo di Fused Deposition Modeling, la modellazione a deposizione fusa è è stata sviluppata alla fine degli anni 80 da Scott Trump, cofondatore in seguito di Stratasys, produttore di macchine e materiali per la stampa 3D. FDM è a tutt oggi un marchio commerciale di Stratasys, anche se il suo brevetto è scaduto nel 2009 (una tecnologia simile è nota sul mercato anche come FFF, ovvero fabbricazione a fusione di filamento). I materiali usati sono soprattutto ABS e PLA. FFF. Acronimo di Fused Filament Fabrication, la definizione di fabbricazione a fusione di filamento è stata coniata dai membri del progetto open source RepRap (iniziativa finalizzata a sviluppare una stampante 3D che possa costruire se stessa). L oggetto viene costruito per estrusione tramite un principio simile a quello della pistola per colla a caldo. Si possono usare materiali come ABS, PLA, Nylon, polimeri elastici. Tra i punti di forza di questa tecnologia citiamo i bassi costi d acquisto di stampante e materia prima. Filamento. La materia prima impiegata nelle stampanti 3d con tecnologia FDM o FFF viene venduta in rotoli di filamenti di PLA, ABS o altri materiali plastici con diametro di 3 o 1,75 millimetri. Il filamento di 3,0 mm è attualmente messo in secondo piano da quello da 1,75 millimetri, più pratico da gestire e controllare da una stampante 3D. Finale caldo. Vedi Estrusore Finale freddo. Vedi Estrusore Finitura. Gli oggetti che escono da una stampante 3D consumer (con tecnologia FDM o FFF) hanno bisogno, nella maggior parte dei casi, di un processo di finitura. Il primo passo da fare è quello di staccarli dal letto e poi spesso è necessario rimuovere la zattera, qualora sia stata impiegata, e le eventuali strutture di supporto. Di solito viene usato un coltello affilato o un taglierino. Si può quindi procedere a una finitura lucida, impiegando carta vetrata, solventi chimici o vernici trasparenti od opache. G-Code. Vedi Slicer GNU-GPL. GPL è l acronimo General Public License, una licenza per software libero (open source) messa a punto nel 1989 da Richard Stallman per distribuire i programmi creati nell ambito del Progetto GNU della Free Software Foundation (FSF). Oggi è diventata uno standard che consente di utilizzare, condividere e anche modificare il software, con l unica limitazione che le opere derivate possono essere distribuite solo sotto gli stessi termini di licenza. Linux è uno degli esempi più lampanti di questa licenza, applicata anche a molti programmi usati per la stampa 3D. GPL. Vedi GNU-GPL Heated Bed. Vedi Letto HIPS. Acronimo di High Impact PolyStyrene, il polistirene ad alto impatto è un polimero termoplastico costituito da polistirene e gomma stirene-butadiene. Nell ambito della stampa 3D è disponibile in filamenti e ha caratteristiche simili a quelle dell ABS per quanto riguarda la rigidità. Gli oggetti ottenuti con questo materiale possono essere carteggiati, spatolati e pitturati con colori acrilici. Essendo solubile viene impiegato spesso, quando lo si usa in stampanti 3D dotate di doppio estrusore, per creare le strutture di supporto che possono poi essere facilmente rimosse. In questo modo è possibile ottenere prototipi dalle strutture più complesse di quelle ottenute con un unico materiale. SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!7

8 Hot End. Vedi Estrusore Infill. Vedi Riempimento interno Infill Ratio. Vedi Rapporto di riempimento Kapton. È un nastro adesivo in poliammide che nella stampa 3D viene solitamente posto sul letto riscaldato o utilizzato per collegare il condotto dell estrusore con l elemento riscaldante del filamento. Laser. Dispositivo in grado di emettere un fascio di luce coerente, monocromatica e concentrata. Nell ambito della fabbricazione additiva il calore che genera è impiegato in svariate tecnologie, quali ad esempio la Sinterizzazione Laser Selettiva (SLS) e la LENS. Layer. Vedi Slicer LENS. Acronimo di Laser engineered net shaping, è una tecnologia di prototipazione rapida basata sulla fusione mediante laser di polveri o fili metallici sviluppata dai Sandia National Laboratories dell United States Department of Energy (DOE), strutture che si occupano di sicurezza nazionale per conto dell americana National Nuclear Security Administration (NNSA). Letto. Dall inglese bed, è il piano (o piattaforma) delle stampanti 3D a deposizione fusa (basate sulle tecnologie FDM o FFF) sul quale l estrusore deposita la materia e viene formato il prototipo. In alcuni modelli il letto è riscaldato, in modo da evitare che la base di un oggetto si raffreddi troppo in fretta generando tensioni interne e difetti. LOM. Acronimo di Laminated Object Manufacturing, la tecnica di produzione mediante oggetti laminati impiega fogli di carta speciale tagliati e incollati strato su strato. Ha il vantaggio di poter costruire oggetti di dimensioni elevate, ma il trattamento successivo è impegnativo perché è complessa l estrazione del materiale in eccesso (si usano gli stessi attrezzi impiegati per la lavorazione del legno). Il prodotto finale ha aspetto e caratteristiche simili al compensato, per cui deve essere impermeabilizzato e trattato con carta abrasiva. Punti di forza: buona finitura superficiale, nessuna deformazione dovuta alle tensioni interne, processo molto veloce. Maker. Definizione polivalente, che indica generalmente gli appassionati del fai-da-te tecnologico e che oggi ha una particolare valenza nell ambito della stampa 3D indicando chi costruisce oggetti per passione o a livello di impresa artigianale. MJM. Acronimo di Multi Jet Modeling, indica un procedimento simile a quello della stampa a getto d inchiostro. La testina però contiene un materiale simile alla cera che viene disposto sulla tavola di lavoro fino a creare, strato dopo strato, il modello e i supporti. Punti di forza: rapidità della costruzione del modello, impiegabile in ambienti di ufficio. Modellazione 3D. Vedi CAD Motore passo-passo o Stepper. Tipologia di motore usato soprattutto con le stampanti 3D consumer. MultiJet. Tecnologia additiva messa a punto nel 2006 da 3D System per i propri sistemi appartenenti alla fascia professionale, quella mediana tra gli altri sistemi che la società americana classifica come personali o di produzione industriale. Il processo di stampa avviene per deposizione di strati di plastiche acriliche fotosensibili e di materiali di supporto che vengono rimossi con un processo di fusione e successivo lavaggio. La tecnologia di cambio fase con doppio materiale consente di produrre prototipi caratterizzati da eccellente finitura e di elevata SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!8

9 definizione, adatti anche per verifiche estetiche e prove funzionali. I materiali impiegabili hanno buone resistenze alle alte temperature e sono robusti. I prodotti ottenuti possono essere perforati, incollati, verniciati, metallizzati o cromati. Nylon. Per la stampa 3D possono essere usati filamenti di Nylon in alternativa al PLA o all ABS comunemente usati sulle macchine che impiegano la tecnologia FDM o FFF. Si tratta di un materiale leggero, resistente e flessibile, che non produce fumi od odori durante la stampa. Per le sue caratteristiche peculiari potrebbe essere impiegato in ambito biomedicale. OBJ. Si tratta di un formato molto impiegato nella stampa 3D perché descrive in maniera piuttosto semplice la geometria di un oggetto: linee, poligoni, curve, superfici. Sviluppato inizialmente da Wavefront Technologies, è ormai diventato uno standard adottato quasi universalmente nel mondo della stampa 3D. Gli altri formati più diffusi sono STL e AMF. Open Hardware. Vedi Arduino Open Source. Vedi GNU-GPL PC. Vedi Policarbonato Piastra. Vedi Letto Piattaforma. Vedi Letto PLA. L acido polilattico (PLA) è il polimero termoplastico più usato come materia prima nella stampa 3D. Biodegradabile ed eco compatibile, ha il vantaggio rispetto all ABS di non generare odori sgradevoli in fase di stampa. Inoltre i suoi fumi non sono ritenuti pericolosi, per cui non è necessario predisporre particolari sistemi di ventilazione (al contrario di quanto si dovrebbe fare quando si stampa con l ABS). Gli oggetti stampati in PLA sono abbastanza robusti, ma più fragili di quelli ottenuti con l ABS e hanno una scarsa resistenza alle alte temperature. I filamenti sono disponibili in diversi colori e anche in una varietà con maggiore flessibilità per stampare oggetti che non devono essere rigidi, come gli pneumatici di un modellino di auto ad esempio. PLY. Acronimo di Polygon File Format, è un formato di file per la definizione di oggetti tridimensionali usato anche nell ambito della stampa 3D. Policarbonato. Materiale plastico robusto, con una buona resistenza al calore e con elevata trasparenza ottica. Viene usato a volte nella stampa 3D consumer, ma sono ancora pochi i produttori di questo materiale in filamenti e il prezzo è più elevato rispetto a PLA e ABS. PolyJet. Metodo avanzato di produzione additiva di proprietà di Stratasys, consiste in testine simili a quelle delle stampanti a getto d inchiostro che depositano foto polimeri a base acrilica o foto polimeri elastomeri su strati sottilissimi che polimerizzano con luce UV. Le macchine stampano con strati da 16 micron e un livello di precisione fino a 0,1 mm per superfici lisce, pareti sottili e geometrie complesse. È una tecnologia in grado di supportare un ampia gamma di materiali con proprietà diverse: dalla gomma ai materiali rigidi, dai materiali opachi a quelli trasparenti. Tra i punti di forza di questa tecnologia citiamo la possibilità di realizzare prototipi in co-stampato anche di forme molto complesse, l elevata precisione di stampa (± 0.1mm ogni dieci centimetri) e la velocità. I pezzi ottenuti hanno una resistenza inferiore a quelli realizzati con stereolitografia. Produzione additiva. Vedi Fabbricazione digitale SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!9

10 Produzione sottrattiva. Vedi Fabbricazione digitale Prototipazione rapida. Attività che consente di ottenere, impiegando svariate tecniche, il primo esemplare di un manufatto in vista di una produzione in serie (tramite la stampa a iniezione, ad esempio). I prototipi possono essere concettuali (per visualizzare semplicemente la forma e l impatto estetico del prodotto, ad esempio), funzionali (per verificarne la resistenza o il corretto dimensionamento rispetto ad altri pezzi industriali con i quali dovrà interagire), di preserie e così via. Sul prototipo, in genere realizzato in scala 1:1, vengono fatti perfezionamenti, collaudi e modifiche fino ad arrivare a quello definitivo. Prototipo. Vedi Prototipazione rapida PVA. Sigla che contraddistingue l alcol polivinilico, un polimero plastico idrosolubile in genere impiegato per stampare le strutture di supporto indispensabili per la realizzazione di oggetti che hanno geometrie particolari (come degli sbalzi a 45 ) realizzati in 3D con materiali quali il PLA e l ABS. Usando questo alcol sarà possibile rimuove questi supporti semplicemente sciogliendoli in acqua, senza dover ricorrere alla rimozione manuale dei supporti creati con il materiale principale di stampa. Raft. Vedi Zattera Rapid manufacturing. Vedi Fabbricazione digitale Rapid prototiping. Vedi Fabbricazione digitale Rapporto di riempimento. Il rapporto fra materiale solido e il riempimento interno (infill, in inglese) di un prodotto stampato in 3D. Si tratta di un parametro che indica la solidità di un manufatto. ReplicatorG. Programma di stampa 3D open source impiegato in molte stampanti 3D, tra le quali MakerBot Replicator e le macchine RepRap. ReplicatorG (scaricabile gratuitamente per Windows, Mac e Linux) è in grado di elaborare file in GCode o STL. RepRap. Contrazione di Replicating Rapid Prototyper (creatore di prototipi a replicazione rapida), è un iniziativa promossa nel 2005 da Adrian Bowyer dell University of Bath (Inghilterra) per sviluppare una stampante 3D che produca da sé la maggior parte dei suoi stessi componenti. Le stampanti rilasciate sino a oggi sono Darwin, Mendel e Huxley. Riempimento interno. I software che preparano un file CAD per la stampa 3D si occupano, oltre che di generare i supporti necessari per le parti a sbalzo, di sostituire le parti piene degli oggetti stampati per rendere l oggetto leggero e comunque resistente, risparmiando materia prima. Scanner 3D. Dispositivo che consente di effettuare scansioni tridimensionali di un oggetto in modo da ottenere un file elaborabile da un programma di modellazione 3D e, successivamente, una replica tridimensionale con una stampante 3D. Ci sono vari tipi di scanner 3D: a contatto per presa manuale, senza contatto, con scansione laser, a luce strutturata e così via. SHS. Acronimo di Selective Heat Sintering, la sinterizzazione selettiva mediante calore è una tecnologia messa a punto dalla danese Blueprinter. Impiega una testina di stampa termica che applica calore su strati di polvere fondendoli e aggregandoli in strati fino a formare l oggetto. Punti di forza: tecnologia meno costosa rispetto alla SLS, non servono supporti o post trattamenti, impiega materiale atossico e riciclabile. SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!10

11 SLA. Vedi Stereolitografia Slicer. Nell ambito della fabbricazione additiva e della fabbricazione sottrattiva, gli addetti ai lavori chiamano comunemente slicer il programma CAM (Computer Aided Manifacturing) che ha il compito di convertire il modello realizzato con un software CAD in istruzioni meccaniche che servono per pilotare la stampante 3D o le macchine a controllo numerico (CNC). Il formato standard per queste istruzioni è un linguaggio di programmazione chiamato G-code. Gli slicer gratuiti più diffusi sono Slic3r, Skeinforge, KISSlicer, Cura e MakerWare (tutti disponibili per Windows, Mac e Linux). Il processo che converte i modelli 3D ottenuti da un CAD nelle istruzioni comprensibili dalle stampanti 3D si chiama slicing. In pratica il modello viene tagliato in strati (layer, fette, slice) orizzontali, formando i classici gradini che, soprattutto quando si tratta di riprodurre superfici curve, contraddistinguono gli oggetti stampati in 3D. Minore è l altezza di questi strati, migliore sarà il risultato finale estetico dell oggetto riprodotto. Slicing. Vedi Slicer SLM. Acronimo di Selective Laser Melting, la fusione laser selettiva è un procedimento simile alla sinterizzazione laser selettiva (SLS), ma con l impiego di polveri metalliche integrali senza l ausilio di bassi fondenti. Il laser più potente rispetto a quello impiegato nella SLS permette di ottenere un prototipo del tutto simile alla produzione di serie. SLS. Acronimo di Selective Laser Sintering, la sinterizzazione laser selettiva è una tecnologia sviluppata dal ricercatore Carl R. Deckard dell Università del Texas, inizialmente detentrice dei brevetti, con il supporto della Darpa (Agenzia governativa del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti incaricata dello sviluppo di nuove tecnologie per uso militare). Tecnologie e licenze sono poi passate alla DTM Corporation e quindi alla 3D Systems. La SLS fa uso di un laser per sinterizzare (fondere) polveri termoplastiche, metalliche o silicee. La macchina stende strato dopo strato le polveri su una tavola. Il principale vantaggio di questa tecnologia sta nel fatto che si possono impiegare vari tipi di materie prime (anche in grado di restituire elevate rese meccaniche e termiche) e che non sono necessari supporti perché è la polvere non sinterizzata stessa che provvede a sostenere i piani superiori. Questa polvere va rimossa alla fine del processo con un procedimento abbastanza semplice e veloce. Se si usano polveri metalliche o ceramiche è necessario migliorare le caratteristiche del manufatto con un trattamento termico. I prototipi realizzati con la sinterizzazione laser selettiva sono più resistenti e precisi di quelli ottenuti mediante stereolitografia, ma la loro finitura è tutt altro che buona per la sua granulosità. Solidificazione. Fase finale del processo di stampa 3D, quando l oggetto si raffredda e prende la sua forma definitiva. Sostegni. Uno dei limiti della fabbricazione additiva con stampanti 3d del tipo FDM o FFF (modellazione a deposizione fusa) è che le parti con forti sbalzi non sono in grado di reggersi da sole durante il processo di fabbricazione e hanno quindi bisogno di un sostegno. Gli slicer (i programmi che predispongono i file CAD per l invio alla macchina da stampa 3D) sono in grado di calcolare automaticamente i sostegni necessari, costruendoli assieme al pezzo principale in strutture leggere facilmente rimovibili durante la fase di finitura del pezzo. Stepper motor. Vedi Motore passo-passo Stereolitografia. Prima tecnica di prototipazione rapida ad essere stata introdotta sul mercato, la stereolitografia si basa sulla polimerizzazione di una resina liquida per effetto di un laser che, SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!11

12 focalizzato sul piano di lavoro mediante sistemi ottici, provvede a costruire il prototipo strato su strato. La stereolitografia consente di produrre pezzi con finiture di superficie migliori rispetto ad altri processi additivi. Per contro, i prototipi ottenuti sono più delicati rispetto a quelli realizzati con altre tecnologie additive e non sono adatti per collaudi funzionali. Il processo iniziale di polimerizzazione, che avviene mediante raggi UV, prosegue inoltre con la normale luce del sole e nel tempo i pezzi diventano fragili. STL. Acronimo di Stereo Lithography interface format (o di Standard Triangulation Language), indica i file esportati da un software CAD nel formato.stl adatto per pilotare una stampante 3D perché descrive l oggetto come un insieme di strati (layer, in inglese). Tra gli altri formati adatti per questo scopo vi sono AMF e OBJ. Il principale punto di forza del formato.stl è rappresentato dal fatto che è molto facile da generare, mentre il suo lato debole è l approssimazione delle geometrie. Per risolvere questo problema, i file.stl (ma anche gli.obj e gli.amf) generati da un CAD devono essere elaborati tramite un software CAM, chiamato anche slicer. Strato. Vedi Slicer X-Carriage. Vedi Carrello Zattera. Quando si usa una stampante 3D che non ha un letto riscaldato, per evitare deformazioni negli oggetti stampati viene impiegata una zattera monouso che si pone tra il letto e il prototipo. Le tecniche di Stampa 3D di MORENO SOPPELSA, fonte: Dalla stereolitografia al 3D Printing Non esiste una tecnologia che sia in assoluto migliore delle altre. Per ogni applicazione va scelta quella più opportuna. Ecco come orientarsi. Ci sono tecnologie che rimangono per anni in una ristretta cerchia di addetti ai lavori e poi all improvviso cominciano a godere di una grande notorietà grazie a una fortunata definizione, ad accorte strategie di marketing e alla riduzione dei prezzi dei sistemi di base. È il caso della prototipazione rapida, che fino a quando si è chiamata semplicemente così è stata un affare per i centri di service 3D che preparavano prototipi e piccole serie per le industrie manifatturiere e poco conosciuta dal grande pubblico. Ora questa tecnologia è sulla bocca di tutti con il nome di Stampa 3D, una definizione che però si allargata a dismisura sino a comprendere stampanti che partono dal costo di 1000 euro sino ad arrivare a sistemi di rapid prototiping e rapid manufacturing con il costo di centinaia di migliaia di euro. Una forbice enorme per applicazioni e player eterogenei: hobbisti, artigiani della produzione 3D, service di prototipazione per industrie. Ovviamente le caratteristiche dei prodotti ottenuti con questi sistemi sono altrettanto eterogenee, così come per fare un esempio di un altro settore un libro d arte si può stampare indifferentemente con una macchina da stampa offset a sei colori, con una stampante digitale da arti grafiche o con un modello da scrivania a getto d inchiostro. Con risultati e costi differenti in base a parametri legati al numero di copie che si vogliono ottenere, da una a un milione. SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!12

13 La stampa additiva in genere La stampa 3D vera e propria, o 3D Print come chiameremo questa specifica tecnologia per distinguerla dal termine generico, è soltanto una delle numerose tecniche di prototipazione rapida per addizione ed è stata sviluppata dal MIT di Boston, che l ha poi ceduta a Z Corporation. Nell uso corrente in realtà questo termine viene usato per dispositivi che impiegano molte altre diverse tecnologie additive. La definizione stampa 3D è insomma un cappello per stampare prodotti che vanno da una lampada di design in un unico esemplare alla pre-serie in cento esemplari di una maschera da sub. Con un unico comune denominatore: la tecnologia di stampa additiva (anche detta produzione a strati o processo additivo) invece che sottrattiva. Quest ultima è quella tradizionale impiegata da sempre nell industria meccanica per realizzare prototipi: da un blocco iniziale pieno una fresa esporta il materiale fino ad ottenere l oggetto finito, che quando è complesso, con molte cavità, deve essere realizzarlo in più parti. Ma ecco, più in dettaglio, le tecnologie, gli impieghi e le macchine per la stampa additiva tridimensionale, con la quale si possono ottenere oggetti di una complessità tale da non poter essere realizzati con la stampa sottrattiva. Le 7 tecniche di spicco tutte disponibili nel gruppo 3D-World Z Corporation è ora parte del gruppo 3D Systems. Le principali tecnologie Le tecnologie per la stampa 3D per addizione si differenziano in genere per i materiali impiegati e, soprattutto, per il modo di trattarli: per sinterizzazione tramite laser, per laminazione, per deposizione di materiali liquidi che vengono poi trattati con lampade a ultravioletti e così via. L impiego di una piuttosto che l altra è una scelta da valutare secondo una serie di parametri che sono molto variegati: la velocità di realizzazione del prototipo, costo finale, l investimento necessario per la stampante, la resistenza, le finiture dei materiali adottati e così via. Allo stato attuale non esiste una tecnologia che vada bene per ogni impiego, tanto che la maggior parte dei service che offrono la prototipazione rapida sono praticamente obbligati a dotarsi di almeno tre o quattro sistemi differenti (come vediamo nell articolo nelle prossime pagine). In linea generale le tecniche di stampa 3D (anche se più correttamente bisognerebbe parlare semplicemente di tecniche di prototipazione rapida per addizione) si possono suddividere in tre filoni basati sulla materia prima di partenza: polvere, liquido o solido. Alla categoria delle stampanti a polvere appartengono quelle a un componente basate sulla sinterizzazione laser selettiva (SLS) e quelle che usano polveri e legante (3D Print). Sul fronte delle tecnologie a materiale liquido vi sono da una parte quelle che si basano sulla 3D Dimension Elite di Stratasys adotta la tecnologia di modellazione a deposizione fusa. Stampa in ABSplus. 3D Systems e Stratasys sono fra i leaders mondiali nella produzione di stampanti 3D. SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!13

14 fotopolimerizzazione tramite lampade UV o raggi laser e dall altra quelle che stampano a getto (Multijet modeling e Drop on demand). Infine, i dispositivi per la stampa 3D che impiegano componenti di partenza allo stato solido si suddividono nei modelli che impiegano una tecnologia basata sull incollaggio (LOM) o sull estrusione (FDM). Vediamone ora più in dettaglio alcune tra le principali tecnologie di stampa per addizione. Modellazione a deposizione fusa La Fused Deposition Modeling (FDM), è stata sviluppata alla fine degli anni 80 da Scott Trump, cofondatore in seguito di Stratasys, produttore di macchine e materiali per la stampa 3D. La FDM è a tutt oggi un marchio commerciale di Stratasys, anche se il suo brevetto è scaduto nel 2009 (una tecnologia simile è nota sul mercato anche come FFF, ovvero fabbricazione a fusione di filamento). I materiali che possono essere usati sono soprattutto ABS, PLA (polimero basato sull amido vegetale che ha il vantaggio di essere più biodegradabile dell ABS), PPSF (polyphenylsulfone), policarbonato e politermide. Un estrusore che si muove su tre assi riscalda questo materiale, in genere confezionato in rotoli di sottili filamenti, e lo deposita fino a costruire il modello. Il software di gestione della stampante è in grado di generare anche i supporti necessari per le parti a sbalzo e per sostituire le parti piene con telai in modo da rendere l oggetto leggero e comunque resistente, risparmiando materia prima. 3D Print La tecnologia sulla quale tenere gli occhi puntati perché anch essa sarà tra quelle che cresceranno di più è quella definita Stampa 3D (o 3D Print) in senso stretto. È la tecnologia più apprezzata dai makers che si sono dati cuore e anima alla fabbing o digital fabrication ed è considerata la più veloce in assoluto nel mondo della stampa tridimensionale (modelli fisici ricreati in meno di un ora), oltre che essere il sistema più semplice ed economico per la realizzazione di prototipi. A questa tecnologia si rifanno molte delle stampanti 3D da scrivania più a buon mercato oggi. Molto simile alla SLS, è basata su normali testine per la stampa inkjet che spruzzano un liquido a base di colla, anziché inchiostro, su uno strato di materiale che può essere composto da amido, gesso o polvere ceramica. Anche in questo caso l oggetto finale viene consolidato strato su strato. I pezzi ottenuti possono essere colorati, ma sono poco resistenti e ruvidi. La materia prima è poco costosa e non è tossica. Questa tecnologia è stata sviluppata e brevettata dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Boston nel 1993, che l ha poi ceduta a Z Corporation, società acquisita nel 2012 da 3D Systems. Il brevetto originale parla di Dimensional Printing Technology, indicata con il marchio registrato 3DP. Sinterizzazione laser selettiva Un altra tecnologia importante è siglata SLS, Selective Laser Sintering. Anche i questo caso i vari brevetti che la compongono sono scaduti (quello fondamentale lo scorso febbraio, un altro nel 2006) o scadranno nel corso del È una tecnologia sviluppata dal ricercatore Carl R. Deckard dell Università del Texas, inizialmente detentrice dei brevetti, con il supporto della Darpa (Agenzia governativa del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti incaricata dello sviluppo di nuove tecnologie per uso militare). Tecnologie e licenze sono poi passate alla DTM Corporation e quindi alla 3D Systems. La SLS fa uso di un laser per sinterizzare (fondere) polveri termoplastiche, metalliche o silicee. La macchina stende strato dopo strato le polveri su una SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!14

15 tavola che si abbassa progressivamente. Il principale vantaggio di questa tecnologia sta nel fatto che si possono impiegare vari tipi di materie prime (anche in grado di restituire elevate rese meccaniche e termiche) e che non sono necessari supporti perché è la polvere non sinterizzata stessa che provvede a sostenere i piani superiori. Questa polvere va rimossa alla fine del processo con un procedimento abbastanza semplice e veloce. Se si usano polveri metalliche o ceramiche è necessario migliorare le caratteristiche del manufatto con un trattamento termico. I prototipi realizzati con la sinterizzazione laser selettiva sono più resistenti e precisi di quelli ottenuti mediante stereolitografia, ma la loro finitura è tutt altro che buona per la sua granulosità. La moto elettrica Energica EGO è stata costruita da CRP interamente con tecnologia SLS. PolyJet PolyJet, metodo avanzato di produzione additiva di proprietà di Stratasys, consiste in testine simili a quelle delle stampanti a getto d inchiostro che depositano fotopolimeri a base acrilica o fotopolimeri elastomerici su strati sottilissimi che polimerizzano con luce UV. Le macchine stampano con strati da 16 micron e un livello di precisione fino a 0,1 mm per superfici lisce, pareti sottili e geometrie complesse. È l unica tecnologia in grado di supportare un ampia gamma di materiali con proprietà diverse: dalla gomma ai materiali rigidi, dai materiali opachi a quelli trasparenti. Tra i punti di forza di questa tecnologia citiamo la possibilità di realizzare prototipi in costampato anche di forme molto complesse, l elevata precisione di stampa (± 0.1mm ogni dieci centimetri) e la velocità. I pezzi ottenuti hanno una resistenza inferiore a quelli realizzati con stereolitografia. La società israeliana Object si è fusa con Stratasys, nella cui gamma ora sono presenti macchine come questa Object 1000 che lavora con tecnologia proprietaria PolyJet Digital Light Processing (DLP) Il cuore della tecnologia DLP è il dispositivo digitale a micro specchi (DMD-Digital Micromirror Device). Il DMD è un modulatore di luce spaziale (SLM) che consente di mascherare dinamicamente un ampia area di luce per diversi scopi. Ad esempio, un DMD può essere utilizzato come SLM abbinato a una fonte luminosa ultravioletta per aumentare la risoluzione e la velocità di fabbricazione rispetto al metodo originale di stereolitografia creato nel Imprimendo i singoli pixel, una stampante 3D con tecnologia DLP può realizzare stampe ad alta risoluzione. Le stampanti con tecnologia DLP possono generare oggetti ad alta risoluzione molto velocemente, soprattutto quelli con strati grandi e complessi,perché queste macchine producono un intero strato contemporaneamente. Totem3D DLP Printer è il mix perfetto di precisione, qualità e design italiano ed è completamente costruita a Praturlone in provincia di Pordenone (FVG). SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!15

16 MultiJet Printing MJP è una tecnologia additiva messa a punto nel 2006 da 3D System per i propri sistemi appartenenti alla fascia professionale, quella mediana tra gli altri sistemi che la società americana classifica come personali e di produzione industriale. La stampa avviene per deposizione di strati di plastiche acriliche fotosensibili e di materiali di supporto che vengono rimossi con un processo di fusione e successivo lavaggio. La tecnologia di cambio fase con doppio materiale consente di produrre prototipi con eccellente finitura e di elevata definizione, adatti anche per verifiche estetiche e prove funzionali. I materiali impiegabili hanno buone resistenze alle alte temperature e sono robusti. I prodotti ottenuti possono essere perforati, incollati, verniciati, metallizzati o cromati. Stereolitografia Infine l ultima tecnologia per la stampa 3d che citiamo è anche la prima tecnica di prototipazione rapida ad essere stata introdotta sul mercato: la stereolitografia (SLA). Si basa sulla polimerizzazione di una resina liquida per effetto di un laser che, focalizzato sul piano di lavoro mediante sistemi ottici, provvede a costruire il prototipo strato su strato. La stereolitografia consente di produrre pezzi con geometri complesse e con finiture di superficie migliori rispetto ad altri processi additivi. Non è una tecnologia che appartiene a un solo produttore e quindi è relativamente competitiva rispetto ad altre tecnologie per la stampa 3D. Per contro, i prototipi ottenuti sono più delicati rispetto a quelli realizzati con resine industriali e non sono adatti per collaudi funzionali. Il processo iniziale di polimerizzazione, che avviene mediante raggi UV, prosegue inoltre con la normale luce del sole e nel tempo i pezzi diventano fragili. Settori di applicazione della Stampa 3D di MASSIMILIANO SORESINI, fonti: e La stampa 3D sta guidando una rivoluzione attraverso molti settori industriali e una vasta gamma di applicazioni, includendo mercati che fino a pochi anni fa non sarebbero stati nemmeno considerati appropriati per la stampa 3D. I software di progettazione e le tecnologie di scansione 3D unite alla stampa 3D offrono ai clienti una soluzione definitiva e integrata in grado di creare informazioni 3D da oggetti e condurre rapide operazioni di design e ingegnerizzazione in grado di realizzare oggetti reali, prototipi estetici, funzionali e strutturali. Queste tecnologie abilitano designers, architetti, ingegneri, ricercatori, dottori, gioiellieri, insegnanti, studenti a trarre vantaggio da migliorie nei tempi di produzione e design, aumentando l accuratezza e riducendo i costi. Con le tecnologie di stampa 3D, i clienti svolgono le operazioni di tutti i giorni di produzione, creazione e spedizione dei prodotti finiti in meno di 20 ore, la velocità di stampa 3D è quasi la medesima di quella della stampa ad iniezione. Ingegneri aerospaziali, automotive, designers utilizzano le stampanti 3D per una produzione rapida di parti pronte all uso riducendo significativamente i tempi di lavoro e i costi, usando la stampa 3D come modelli per fusione. SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!16

17 Medici e ricercatori utilizzano le tecnologie 3D per l innovazione in campo medico, chirurgo, in modo da realizzare procedure sempre meno invasive e tempi più brevi di convalescenza per i pazienti. Le scuole a livello mondiale da quelle primarie alle università utilizzano le soluzioni della stampa 3D per render possibile la realizzazione di parti personalizzate per progetti di ricerca. Mentre questi sono solo alcuni degli esempi delle molteplici applicazioni e usi della stampa 3D noi sappiamo che le possibilità sono infinite. Aerospaziale e Difesa Prototipazione rapida in una sola sessione di lavoro di parti complicate che potrebbero essere realizzate esclusivamente in più pezzi con saldature e giunte. Gli ingegneri aerospaziali si basano sulla tecnologia brevettata di modellazione a deposizione fusa (FDM, Fused Deposition Modeling) per la realizzazione di prototipi, attrezzature e componenti. La tecnologia FDM può essere utilizzata con materiali termoplastici a elevate prestazioni, ad esempio ULTEM 9085, per realizzare maschere, elementi, strumenti di misura e parti finite dell'aereo. I progettisti del settore aerospaziale hanno da tempo adottato le tecnologie FDM, PolyJet ed SLS per la modellazione concettuale, la prototipazione e la produzione. Motore, parti di turbine, cabina, interni e componenti sono applicazioni tipiche per l Additive Manufacturing (AM): componenti funzionali con geometrie complesse e proprietà aerodinamiche definite possono essere prodotte in modo rapido ed economico. Si risparmia in materiale ed in peso riducendo il consumo di carburante ed emissioni di CO2. Adattamenti specifici del costruttore e le piccole produzioni sono ulteriori argomenti a favore della tecnologia di Fabbricazione Additiva. Questo è il motivo per cui aziende leader del settore aerospaziale hanno integrato AM nella pianificazione di strategie di produzione future. Riduzione dei costi: Poiché la produzione di parte utilizzando Fabbricazione Additiva non provoca costi di set-up e di utensili, i costi di produzione devono essere sostenuti solo per le parti stesse, nel momento in cui sono prodotti. Anche le piccole produzioni e pezzi one-off non causano costi aggiuntivi. Inoltre, le parti del sistema progettato per un funzionamento ottimale possono spesso essere realizzate in un unico pezzo, semplificando l'assemblaggio e la garanzia della qualità. Il design leggero: strutture leggere intelligenti realizzate con processi di sinterizzazione laser combinano alta resistenza con una riduzione di peso del 40-60%. Il risparmio di materiale si traduce in una maggiore flessibilità nella progettazione e ingegneria. Come risultato, gli aeroplani riducono significativamente il consumo di carburante ed emettono meno anidride carbonica. Produzione Tool-less: tecnologia AM permette la massima flessibilità nella pianificazione della produzione. Inoltre, i processi di produzione senza utensili richiedono meno energia e materie SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!17

18 prime delle operazioni di fabbricazione convenzionali. Parti modificate, aggiornamenti e pezzi di ricambio possono essere prodotti in base alle esigenze, ovviando alla necessità di stoccaggio. Architettura e Geodesia Per trasmettere il messaggio di design e di progettualità in architettura, nulla è così esaltante o infonde fiducia come un modello accurato in scala. Le stampanti 3D prendono in consegna il compito scrupoloso di tradurre le promesse di un progetto in un maestoso modello visivo con piccoli dettagli personalizzati e carico di colore in modo che gli studi di architettura possano implementare il loro business puntando su queste straordinarie opportunità. Le stampanti 3D consentono anche la produzione di mappe del terreno di alta qualità, urbane e sottosuolo in poche ore e ad un costo molto basso. Mappe di analisi, modelli di comunicazione e mostre educative o modelli della città possono essere prodotti a colori senza limitazioni geometriche. Arte ed Intrattenimento La stampa 3D aiuta a trasformare le idee in oggetti tangibili da condividere. Oltre ad aiutarci a liberare la nostra immaginazione per creare cose nuove ed inedite, abbiamo la possibilità di replicare pezzi del patrimonio personale e culturale per la conservazione e l'educazione. Sono certo che l'espansione gli orizzonti del design porterà ad una nuova ondata di innovazione estetica a beneficio del singolo e della comunità. In effetti, la nuova ondata è già iniziata e gli artisti di tutto il mondo stanno trovando nuove applicazioni per le tecnologie di stampa 3D nel loro lavoro. L utilizzo delle stampanti 3D può anche aiutare importanti animatori cinematografici, sviluppatori di software 3D, agenzie di servizi e consumatori con la capacità di produrre avatar personalizzati, personaggi-busti-figurine 3D con facilità. SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!18

19 Automotive Prototipi e attrezzature stampati in 3D estremamente precisi e resistenti. Non si può cambiare il mondo rimanendo fermi nelle proprie posizioni: innovazione significa percorrere strade inesplorate. La stampa 3D consente ai produttori del settore automotive di superare qualsiasi barriera. Grazie alla realizzazione interna di modelli concettuali, prototipi, attrezzature e parti finite di volume ridotto duraturi, tecnici e progettisti possono lavorare in modo più iterativo, eseguire test più approfonditi e passare con più sicurezza alla fase di produzione. Case History esemplificativo Prototipazione di parti direttamente dai dati CAD Jaguar Land Rover ha investito nella Objet Connex500 nel 2008 per ampliare le proprie capacità di prototipazione RP basate sulla resina. La possibilità di creare modelli direttamente dai dati CAD con elastomeri, materiali simili a gomma e di produrre meccanismi funzionanti erano gli altri benefici chiave che avrebbero contribuito a ridurre i cicli di sviluppo. Per mettere alla prova tali capacità, Objet Connex è stata inizialmente impostata per produrre bocchettoni da cruscotto per una Range Rover Sport. Il modello prevedeva materiali rigidi per l'alloggiamento e le lamelle di deviazione dell'aria e materiali in gomma per le manopole e le guarnizioni. Jaguar Land Rover è stata in grado di stampare il bocchettone da cruscotto completo, come parte di lavorazione, in un unico processo. Una volta stampato, il modello è stato estratto da Objet Connex, pulito e verificato immediatamente è risultato che le cerniere delle lamelle funzionavano correttamente e che le manopole di controllo erano adeguate dal punto di vista funzionale ed estetico. Il cuore della stampante 3D è rappresentato dalla tecnologia per la stampa 3D a getto d'inchiostro. Con il getto di due particolari materiali per modello in combinazioni preimpostate in una struttura a matrice, è possibile creare vari materiali flessibili e rigidi con diverse proprietà meccaniche e fisiche nonché varie finiture. Con questa tecnologia, Objet Connex di Jaguar Land Rover ha accumulato ore di lavoro, stampato oltre parti e utilizzato 600 kg di resina. Come prova della produttività e dell'affidabilità di Objet Connex, basti dire che la stampante 3D ha richiesto interventi di manutenzione minimi e la sostituzione di solo cinque testine di stampa in tutto questo tempo, agli intervalli consigliati da Objet per garantire la massima qualità. Il numero di parti prodotte con Objet Connex è aumentato costantemente man mano che sono stati s c o p e r t i n u o v i m e t o d i d i capitalizzazione delle capacità della stampante 3D. Le cifre rappresentano solo una piccola percentuale delle parti prototipate da Jaguar Land Rover ogni anno, ma molte di queste sono sinterizzate con il laser. Per le parti in resina, la tendenza è a favore di Objet Connex, che ora rappresenta oltre un terzo della produzione. Objet Connex è spesso utilizzata per produrre parti rigide con un singolo materiale grazie alla velocità e alla semplicità del post processing. In modalità multimateriale, viene utilizzata per molte attività. Fra queste, la progettazione e HMI (Human/Machine Interfaces), come manopole, interruttori e telecomandi per chiavi. Prove di adattabilità e funzionamento L a p r o d u z i o n e d i r i v e s t i m e n t i rappresenta un'altra importante funzione del sistema di stampa 3D Objet. Vengono utilizzati due materiali, non miscelati, per creare ad esempio un coperchio con guarnizione in gomma. Dopo la pulizia, il componente può essere direttamente utilizzato per le prove di adattabilità e funzionamento. Altri usi importanti di Objet Connex includono lo sviluppo di guarnizioni per sportelli e le guaine protettive, dove si utilizza solo il Tango Black Plus non rigido, e più recentemente la creazione di parti per la verifica funzionale. Il maggiore utente delle potenzialità di Objet Connex è il reparto progettazione di Jaguar Land Rover. Oltre metà di ciò che viene prodotto nella stampante 3D Objet viene inviato allo studio di progettazione per finalizzare le nuove proposte di design. Un esempio è rappresentato dalla creazione di un sistema di lavaggio telescopico dei fari che si estende per pulire i fari ogni volta SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!19

20 che si pulisce il parabrezza. I componenti stampati da Objet Connex si sono rivelati abbastanza robusti da superare i test, consentendo al design di essere approvato prima di passare alla fase di produzione, estremamente costosa. I vari attributi di Objet Connex entrano in gioco in modi diversi per le applicazioni indicate sopra, ma in sintesi i vantaggi generali per Jaguar Land Rover sono costituiti dalla definizione di parti corrette ad alta precisione e il un controllo dimensionale, nonché rapidi tempi di produzione grazie alla semplicità di funzionamento, all'elevata velocità di costruzione e al processo di pulizia lineare. Più in particolare, la stampante 3D Objet Connex ha stupito per la sua capacità di realizzare prototipi di parti direttamente dai dati CAD poiché tale operazione sarebbe risultata molto più lunga e costosa con altri mezzi. Beni di consumo e prodotti commerciali Produzione additiva significa flessibilità per qualsiasi volume. Quando i clienti manifestano richieste esigenti, i produttori commerciali che dispongono di tecnologia di stampa 3D sono in grado di sfruttare un numero maggiore di opportunità. Progettisti e tecnici possono saltare la fase di lavorazione, costosa in termini di tempo e denaro, e hanno la possibilità di apportare modifiche in qualsiasi momento. Le stampanti 3D consentono di realizzare modelli concettuali, prototipi, utensili e parti finite direttamente da dati CAD. Per utensileria in piccoli volumi e oggetti durevoli pronti all uso, la tecnologia FDM funziona con materiali da produzione come le termoplastiche ad alte prestazioni PC e ULTEM La tecnologia PolyJet produce prototipi e stampi superdettagliati ed anche oggetti pronti all uso contenenti materiali lisci flessibili, trasparenti e rigidi. Le stampanti 3D multi-materiale producono modelli uguali agli oggetti reali con svariate proprietà del materiale in un unica sessione di lavoro. Gioielleria, Oreficeria, accessori Moda, Sport, Abbigliamento, Tempo Libero sono solo alcuni degli ambiti in cui la stampa 3D sta cambiando o meglio rivoluzionando il modo di produrre, il time to market e lo sviluppo di nuovo prodotti con un elevato risparmio nei costi di realizzazione. Designer industriali, ingegneri meccanici, progettisti di imballaggi, grafici e responsabili marketing utilizzano i prototipi per comprendere l'attrazione che un prodotto esercita da un punto di vista estetico e funzionale. La stampa 3D consente di realizzare rapidamente la genialità di un idea. Per un aspetto incredibilmente realistico in un modello stampato in 3D, le stampanti 3D PolyJet utilizzano un'ampia gamma di materiali, ad esempio materiali trasparenti, flessibili e rigidi. Le verifiche della progettazione e le sessioni dei gruppi di orientamento possono essere notevolmente più produttive se si utilizzano prototipi realistici. SoNi S.r.l. All rights reserved. PAG.!20