La stampa3d nella didattica

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Iolanda Marchi
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2 La stampa3d nella didattica Sviluppo della creatività grazie alla possibilità di inventare e creare nuovi oggetti Sviluppo della capacità di visione tridimensionale Sviluppo di analisi e miglioramento di progetti già realizzati

3 Esempi di applicazioni scolastiche delle stampanti 3D: realizzazione di progetti realizzati in tecnologia, disegno tecnico ed arte (sculture, edifici, robot ) la stampa di modelli molecolari da toccare con mano lo studio di modelli anatomici accurati supporti HC fisico: pannelli per non vedenti, «facilitatori» per chi ha problemi di presa, aiuti fisioterapici

4 Tecnologie di stampa Letto di polvere PP (Plaster-based 3D Printing) Stereolitografia (SLA stereolithography o DLS digital light processing) Metodi granulari Metodi a fusione FDM (fused deposition modeling)

5 Letto di polvere PP Una testina simile a quelle a getto di inchiostro deposita uno strato di polvere e «bagna» con un legante la parte da solidificare. La polvere non trattata mantiene fermo l'oggetto e consente di effettuare stampe di parti che, una volta tolta la polvere, rimarranno vuote VideoEsempio

6 Stereolitografia Una resina liquida, posta in un contenitore, viene illuminata da un fascio laser o da un proiettore con luce ultravioletta secondo le curve di livello in cui è suddiviso l'oggetto. La resina illuminata si indurisce. Abbassando il contenitore, l'oggetto «cresce» dentro il liquido. Il limite è dato dalle dimensioni del contenitore, dalla sensibilità della resina alla luce e dalle vibrazioni del liquido introdotte durante l'abbassamento della base d'appoggio. VideoEsempio

7 Metodi granulari Si utilizzano miscele di polveri, contenenti resine e metalli (acciaio alluminio, titanio, cobalto) che, strato dopo strato, vengono solidificate utilizzando un fascio laser, necessario per raggiungere la temperatura di fusione piuttosto elevata. Si ottengono oggetti molto robusti. Costo delle stampanti molto elevato.

8 Stampanti a fusione Si utilizzano resine plastiche con temperature di fusione tra i 190 C ed i 250 C. Tramite un estrusore, si depositano sottili fili (diametro 0,2-0,8 mm) in modo da formare strati sovrapposti (spessore 0,1-0,4 mm) che costituiranno l'oggetto costi dei materiali molto contenuti Materiali più utilizzati PLA e ABS.

9 Stampante xyz

10 Penna 3D Costi inferiori alle stampanti. Utilizza appositi spezzoni di filo. È costantemente alimentata elettricamente. Vantaggi: libertà di movimento e di creatività in quanto il filamento indurisce molto rapidamente in aria e consente di «costruire nel vuoto) Svantaggi: richiede buona precisione nei movimenti e si possono realizzare solo oggetti con struttura filiforme

11 Penna 3d

12 Materiali per FDM I materiali utilizzati vengono distribuiti in bobine da 1kg con due valori di diametro 1,75 mm e 3 mm. I materiali sono disponibili in vari colori. Tutti i materiali vengono lavorati durante il passaggio alla fase vetrosa.

13 PLA (PolyLactic Acid) PLA è un termopolimero generato dalla fermentazione del mais, non è biodegradabile in condizioni naturali, ma è idrosolubile a temperature superiori a C. È estrudibile a temperature dai 190 C ai 230 C e non emette sostanze tossiche per l'uomo Non necessita del piano riscaldato (anche se è consigliato), ha un indice di ritrazione del 2-3% Il solvente del PLA è la soda caustica.

14 ABS (acrilonitrile-butadienestirene) Possiede buone proprietà meccaniche, oggetti che devono garantire una certa rigidezza e durabilità. E estruso a temperature superiori, da C Quando è estruso, genera delle emissioni che possono essere dannose, evitare di inalare direttamente i fumi e stampare in ambienti ben ventilati. Tende a ritrarsi se si raffredda troppo in fretta. È obbligatorio quindi utilizzare un piatto riscaldato e ed alcuni accorgimenti in fase di stampa. Il solvente dell'abs è l'acetone.

15 Applicazioni La diffusione delle stampanti 3D ha consentito l'abbassamento dei costi e la realizzazione di modelli con buone prestazioni a costi relativamente bassi, consentendone l'uso al di fuori dell'ambiente industriale. La principali caratteristiche del processo produttivo sono: riduzione dei tempi nel passaggio dal progetto alla realizzazione dell'oggetto personalizzazione dell'oggetto prototipazione rapida I limiti sono: tipologia di materiali utilizzabili lentezza del processo produttivo caratteristiche dell'oggetto ottenuto (precisione della lavorazione, robustezza meccanica, estetica, colorazione, lavorabilità, ecc.)

16 Sicurezza nelle scuole Particolare attenzione alle alte temperature e alle parti in movimento in presenza di minori. desktop 3D printer (stampanti 3D da tavolo) che soddisfano le richieste di sicurezza e pongono l'attenzione sull'aspetto estetico del dispositivo. Tutte le parti meccaniche sono chiuse in un involucro robusto e la zona di stampa è visibile attraverso uno sportello trasparente in vetro o plastica.

17 Manutenzione Pulizia piano di stampa (rimangono i residui delle precedenti stampe e dei prodotti adesivi) Pulizia ugello estrusore (tende ad otturarsi) Conservazione filo di stampa Smaltimento residui di lavorazione

18 I software di modellazione 3D Software da installare Applicazioni on line

19 Software da installare Sono programmi che consentono di creare oggetti tridimensionali partendo da solidi di base con precisione in quanto sono nati per la realizzazione di pezzi meccanici. Dato il loro uso professionale, molti sono programmi a pagamento con costi non trascurabili ed i tempi di apprendimento sono lunghi. AutoCAD, Catia, SolidWorks, Rhinoceros, Sketchup, 3D Builder, Blender, OpenSCAD

20 Applicazioni web La forte richiesta di strumenti per la modellazione 3D e la presenza sul mercato solo di prodotti costosi e complessi da utilizzare ha portato allo sviluppo di applicazioni web di CAD 3D. In alcuni casi i siti web che raccolgono gli oggetti proposti dagli utenti mettono a disposizione strumenti di disegno di facile utilizzo. I più noti sono: TinkerCAD, 123CAD, OnShape

21 Risorse hardware e software FabLab

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