La stampante 3D è un dispositivo che riproduce un modello virtuale tridimensionale nel mondo reale, attraverso la tecnica detta additive manufacturing, una delle tecniche di stampa più utilizzate. Il processo di additive manufacturing (deposizione additiva) consiste nel depositare diversi strati di materiale fuso uno sopra l'altro: il materiale solidificandosi riproduce i vari strati del modello. Grazie alle nuove scoperte e alle innovazioni che la tecnologia porta in questo settore, oggigiorno esistono numerosi materiali utilizzabili nella stampa 3D, disponibili in forme differenti (polvere, filamenti, pallet, granuli, resine, ecc.) e che variano in base all’utilizzo necessario.

Origini della stampa 3D

La stampa 3D è una delle tecnologie che più rappresenta il progresso nel settore tecnologico dell’ultimo millennio, poiché i primi passi sono stati mossi solo negli anni 80 del Novecento. 
Uno dei pionieri della tecnologia è Chuck Hull, che ebbe per primo l’idea di sovrapporre sottilissimi strati di laminato, lavorandoli con l’aiuto dei raggi ultravioletti, per ottenere poi un oggetto finito. Questa tecnica è stata la base di partenza per quella che poi sarebbe diventata la stampa 3D. Da allora la  tecnologia ha conosciuto importanti sviluppi, trovando adesso applicazione nelle più svariate aree.
 

Componenti di una stampante 3D

Una stampante 3D è un dispositivo che utilizza una tecnologia di fabbricazione additiva per creare oggetti tridimensionali a partire da un modello digitale. I principali componenti di una stampante 3D sono i seguenti.

• Estrusore: è il cuore della stampante 3D. Si occupa delle 3 fasi fondamentali, ovvero il passaggio dei polimeri dal serbatoio nella fase di riscaldamento; la fusione dei filamenti ed infine la fuoriuscita dei filamenti dall’ugello per la fabbricazione dell’oggetto;
• Piatto di stampa: è la superficie su cui viene stampato l'oggetto. Di solito è un piano di lavoro riscaldato che consente la stampa su materiali come ABS e PLA. Essenziale per tutti i filamenti a base di idrocarburi, in genere si consiglia di riscaldarlo fino a 110°.
• Telaio: è l’ossatura della stampante;
• Elettronica: è il cervello della stampante poiché controlla il movimento della testina di stampa e della piattaforma di stampa, oltre a regolare la temperatura della piattaforma di stampa e della testina di stampa.
• Assi di movimento: sono utilizzati per controllare la posizione della testina di stampa e della piatto di stampa durante la stampa dell'oggetto
• Motore: i motori sono responsabili del movimento della testina di stampa e della piatto di stampa. La maggior parte delle stampanti 3D utilizza motori passo-passo, che consentono un controllo preciso del movimento.
• Display: quasi tutte le stampanti 3D includono un display che consente di visualizzare lo stato della stampa, le impostazioni di stampa e altre informazioni.

Come funziona una stampante 3D

Una stampante 3D utilizza tre assi di movimento per controllare la posizione della testina di stampa e della piattaforma di stampa durante la stampa dell'oggetto. Questi tre assi sono chiamati asse X, asse Y e asse Z. L'asse X controlla il movimento orizzontale della testina di stampa, generalmente da sinistra a destra, l'asse Y controlla il movimento orizzontale della testina di stampa da avanti a dietro e l'asse Z controlla il movimento verticale della testina di stampa, verso l'alto e verso il basso rispetto al piatto di stampa.

Il controllo preciso degli assi di movimento è fondamentale per ottenere una stampa 3D accurata e di alta qualità. La maggior parte delle stampanti 3D utilizza motori passo-passo per controllare il movimento degli assi, mentre i sensori di finecorsa sono spesso utilizzati per determinare la posizione iniziale e finale di ciascun asse.

Prima di avviare una stampa 3D è però necessario creare l'oggetto da stampare ed effettuare alcune operazioni preparatorie alla stampa. L'intero processo di stampa viene riassunto con i seguenti passaggi.

1. Creazione del modello digitale: il processo di stampa 3D inizia con la creazione di un modello digitale tridimensionale utilizzando un software CAD (Computer-Aided Design) o un altro software di modellazione 3D.

2. Preparazione del modello per la stampa: una volta creato il modello digitale, viene esportato in un formato che la stampante 3D possa comprendere. In questa fase, possono essere effettuate alcune modifiche al modello per garantire che sia adatto alla stampa 3D.

3. Caricamento del filamento: il filamento di stampa viene caricato nella testina di stampa della stampante 3D.

4. Calibrazione della piattaforma di stampa: la piattaforma di stampa viene calibrata per garantire che sia posizionata correttamente rispetto alla testina di stampa.

5. Avvio della stampa: una volta che la piattaforma di stampa è stata calibrata e il filamento di stampa è stato caricato, la stampa viene avviata. La testina di stampa si muove lungo gli assi X, Y e Z, depositando il filamento di stampa sulla piattaforma di stampa in modo da creare strati sottili che si accumulano per formare l'oggetto tridimensionale.

6. Raffreddamento e finitura: una volta completata la stampa, l'oggetto viene raffreddato e poi rimosso dalla piattaforma di stampa. A questo punto, può essere effettuata la finitura dell'oggetto, ad esempio rimuovendo eventuali supporti di stampa o lucidando l'oggetto.