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ⓘ Stampa 3D



Stampa 3D
                                     

ⓘ Stampa 3D

Con stampa 3D si intende la realizzazione di oggetti tridimensionali mediante produzione additiva, partendo da un modello 3D digitale. Il modello digitale viene prodotto con software dedicati e successivamente elaborato per essere poi realizzato con diverse tecnologie, tra cui anche quella che costruisce prototipi strato dopo strato, attraverso una stampante 3D.

                                     

1. Cenni storici

La stampa 3D nasce nel 1986, con la pubblicazione del brevetto di Chuck Hull, che inventa la stereolitografia, che egli stesso definisce:

"Un sistema per generare oggetti tridimensionali basato sulla creazione di un modello trasversale delloggetto da costituire, sulla superficie di un medium fluido capace di alterare il suo stato fisico in risposta a stimoli sinergici quali radiazione incidente, bombardamento di particelle o reazioni chimiche, in lamine adiacenti che rappresentano le sezioni trasversali adiacenti successive delloggetto che si integrano tra loro, provvedendo ad una progressiva crescita per apposizione delloggetto desiderato, per cui un oggetto è creato da una superficie sostanzialmente planare del medium fluido durante il processo di formazione."

Dal 1986 la stampa 3D si è evoluta e differenziata, con lintroduzione di nuove tecniche di stampa e di innumerevoli materiali con diverse caratteristiche meccaniche, stampabili sia da soli che in combinazione, permettendo la diffusione di questa tecnica di produzione in molti ambiti, che spaziano dallindustria allambito medico e domestico.

                                     

2. Caratteristiche

Le stampanti 3D:

  • sono generalmente più veloci, più affidabili e più semplici da usare rispetto ad altre tecnologie per la produzione sottrattiva.
  • offrono la possibilità di stampare e assemblare parti composte da diversi materiali con diverse proprietà fisiche e meccaniche in un singolo processo di costruzione. Le tecnologie di stampa 3D avanzate creano modelli che emulano molto da vicino laspetto le funzionalità dei prototipi.

Una stampante tridimensionale lavora prendendo un file 3D da un computer e utilizzandolo per fare una serie di porzioni in sezione trasversale. Ciascuna porzione è poi stampata luna in cima allaltra per creare loggetto 3D.

A partire dal 2009, con la scadenza del brevetto 5.121.329 sulla tecnologia FDM, il costo delle stampanti 3D si è considerevolmente contratto, rendendole economicamente accessibili alle piccole e medie imprese e favorendone lingresso nel mondo degli uffici. Sebbene la prototipazione rapida domini gli usi attuali, le stampanti 3D offrono un grande potenziale per la produzione di applicazioni. La tecnologia trova anche uso nel settore della gioielleria, calzoleria, progettazione industriale, architettura, automotiva, aerospaziale, medico e dentistico. Dal 2018 alcune aziende hanno iniziato a realizzare prodotti in serie attraverso tecnologie di stampa 3D, ad esempio Adidas produce le suole di un suo modello di scarpe da corsa attraverso una variante della stereolitografia e General Electric realizza gli iniettori in metallo di un motore aeronautico per sinterizzazione a fascio di elettroni.

Nel gennaio 2012 The Pirate Bay ha annunciato la nascita della categoria Physible per i file contenenti la descrizione di oggetti tridimensionali da stampare.

                                     

2.1. Caratteristiche Metodi utilizzati

Esistono diverse tecnologie per la stampa 3D le loro differenze principali riguardano il modo in cui sono stampati gli strati. Alcuni metodi usano materiali che si fondono, si sinterizzano, o si ammorbidiscono col calore in genere prodotto per irraggiamento da una sorgente di radiazione elettromagnetica oppure da un fascio di elettroni per produrre gli strati, ad es. il selective laser sintering SLS e la modellazione a deposizione fusa fused deposition modeling, FDM, mentre altri depongono materiali liquidi che sono fatti indurire con tecnologie diverse. Nel caso dei sistemi di laminazione, si hanno strati sottili che vengono tagliati secondo la forma e uniti insieme.

Ogni metodo ha i suoi vantaggi e inconvenienti, e conseguentemente alcune società offrono una scelta tra polvere e polimero come materiale dal quale loggetto è ricavato. Generalmente, i fattori principali presi in considerazione sono la velocità, il costo del prototipo stampato, il costo della stampante 3D, la scelta dei materiali, le colorazioni disponibili, ecc.

Un metodo di stampa 3D consiste in un sistema di stampa ad estrusione di materiale. La stampante crea il modello uno strato alla volta, spargendo uno strato di polvere gesso o resine e stampando con il getto dinchiostro un legante nella sezione trasversale della parte. Il processo viene ripetuto finché non è stampato ogni strato. Questa tecnologia è lunica che consente la stampa di prototipi interamente a colori. Questo metodo permette anche di realizzare sporgenze. È inoltre riconosciuto come il metodo più veloce.

Nel Digital Light Processing DLP, una vasca di polimero liquido è esposto alla luce di un proiettore DLP in condizioni di luce inattinica. Il polimero liquido esposto si indurisce. La piastra di costruzione poi si muove in basso in piccoli incrementi e il polimero liquido è di nuovo esposto alla luce. Il processo si ripete finché il modello non è costruito. Il polimero liquido è poi drenato dalla vasca, lasciando il modello solido. Lo ZBuilder Ultra o la 3DL Printer sono esempi di sistema di prototipazione rapida DLP.

Il fused deposition modeling FDM, deriva da una tecnologia storicamente applicata ad esempio nella saldatura di fogli plastici, nellincollaggio a caldo e nellapplicazione automatizzata di guarnizioni polimeriche, nei primi anni 80 è stata adattata poi adattata da Hideo Kodama e successivamente da S. Scott Crump ad una struttura cartesiana, scaduto il brevetto tale tecnologia è diventata oggetto commerciale grazie allintervento di Stratasys.

Il metodo FDM è basato su un ugello che deposita un polimero fuso strato dopo strato per creare la geometria del pezzo. I polimeri più conosciuti che vengono utilizzati col metodo FDM sono il PLA Acido polilattico e lABS Acrilonitrile butadiene stirene. Il PLA viene estruso normalmente a una temperatura di fusione variabile fra i 180 °C e i 220 °C, mentre lABS fra i 220 °C e i 250 °C. Al contrario dellABS il PLA non emette fumi potenzialmente dannosi quando viene fuso ed estruso. Gli oggetti stampati in ABS sono meno fragili, maggiormente resistenti alle alte temperature e più flessibili degli oggetti stampati in PLA.

Un altro approccio chiamato SLS è la fusione selettiva di un mezzo stampato in un letto granulare. In questa variazione, il mezzo non fuso serve a sostenere le sporgenze le pareti sottili nella parte che viene prodotta, riducendo il bisogno di supporti ausiliari temporanei per il pezzo da lavorare. Normalmente si usa un laser per sinterizzare il mezzo e formare il solido. Esempi di questa tecnica sono lSLS e il DMLS direct metal laser sintering", che usano metalli.

Infine, le configurazioni ultrasottili sono realizzate mediante la tecnica di microfabbricazione 3D della fotopolimerizzazione a due fotoni. In questo approccio, loggetto 3D desiderato è evidenziato in un blocco di gel da un laser concentrato. Il gel è fatto indurire in un solido nei punti dovera concentrato il laser, grazie alla natura non lineare della fotoeccitazione, ed il gel rimanente viene poi lavato via. Si producono facilmente configurazioni con dimensioni al di sotto dei 100 nm, così come strutture complesse quali parti mobili e intrecciate.

Diversamente dalla stereolitografia, la stampa 3D a getto è ottimizzata per velocità, costo contenuto e facilità duso, rendendola adatta per la visualizzazione dei modelli elaborati durante gli stadi concettuali della progettazione ingegneristica fino agli stadi iniziali del collaudo funzionale. Non sono richieste sostanze chimiche tossiche come quelle utilizzate nella stereolitografia, ed è necessario un lavoro minimo di finitura dopo la stampa; occorre soltanto usare la stessa stampante per soffiare via la polvere circostante dopo il processo di stampa. Le stampe con polvere legata possono essere ulteriormente rinforzate mediante limpregnazione con cera o polimero termofissato. NellFDM le parti possono essere rinforzate inserendo un altro metallo nella parte mediante assorbimento per capillarità.

Nel 2006, Sébastien Dion, John Balistreri e altri presso lUniversità statale di Bowling Green cominciarono una ricerca sulle macchine per la prototipazione rapida in 3D, creando oggetti darte ceramica stampati. Questa ricerca ha portato allinvenzione di polveri ceramiche e di sistemi di legatura che consentono di stampare materiale di argilla da un modello al computer e poi di cuocerlo per la prima volta.



                                     

2.2. Caratteristiche La risoluzione

La risoluzione è espressa in spessore degli strati e la risoluzione X-Y in dpi. Lo spessore degli strati tipicamente è intorno ai 100 micrometri 0.1 mm, mentre la risoluzione X-Y è paragonabile a quella delle stampanti laser. Le particelle punti 3D hanno un diametro allincirca da 50 a 100 micrometri 0.05-0.1 mm. Nel metodo FDM la risoluzione media e nella maggior parte dei casi usata è di 0.2 mm. Tanto più lo spessore dello strato è minore, tanto più la risoluzione è alta, ed anche più lungo il tempo di stampa. Sempre in FDM, ad esempio, 0.3mm-0.4mm sono risoluzione basse, mentre da 0.05 mm fino a 0.1 mm sono risoluzioni molto alte.

                                     

2.3. Caratteristiche Linfill

Una caratteristica speciale e molto importante delle stampe 3D è linfill tradotto in "Riempimento". Esso è un reticolato che viene stampato allinterno delloggetto strato dopo strato. Ci sono diversi reticolati tra cui scegliere, uno dei più comuni è il rectilinear, un insieme di tanti quadratini. Un altro ad esempio è lHoneycomb, o "Nido dape", formato da un insieme di esagoni, e che ricorda appunto un nido dapi. La caratteristica più importante dellinfill è però la percentuale di infill. Unalta percentuale è associata a una maggior robustezza del pezzo, e ad anche un maggior tempo di stampa. Una percentuale bassa consente di risparmiare una considerevole quantità di materiale e tempo di stampa. Normalmente nel metodo FDM uninfill sul 20-25% costituisce un buon rapporto robustezza-risparmio materiale/tempo. A stampa finita linfill non è più visibile, perché la stampante stampa degli strati sia inferiori che superiori completamente pieni, che quindi rendono la superficie uniforme. Il numero di strati pieni superiori-inferiori è un altro parametro di stampa.

                                     

3. Il procedimento di stampa

Per poter stampare in 3D un oggetto bisogna avere un modello 3D il quale viene prodotto con dei software di modellazione 3D come Blender, AutoCAD e OpenSCAD. Quindi, o si hanno buone doti di modellazione oppure ci sono delle soluzioni con scanner 3D per poter replicare loggetto che si desidera stampare. Finito questo passaggio si salva il modello nel formato.STL e lo si carica in un software apposito che viene comunemente detto Slicer. Ne esistono di diversi tipi, sia open source sia proprietari e tra i più famosi possiamo trovare CURA, Slic3R e Repetier host. In questi software si possono impostare tutti i dati della stampante 3D e molti parametri per la stampa, come lo spessore del layer, linfill, la velocità di stampa. Inseriti tutti i parametri si può mandare in stampa loggetto salvando il file in un formato apposito che possa essere letto dalla stampante 3D, il G-Code.

                                     

4. Applicazioni ed utilizzo

La stampa 3D si usa comunemente nella visualizzazione dei modelli, nella prototipazione/CAD, nella colata dei metalli, nellarchitettura, nelleducazione, nella tecnica geospaziale, nella sanità e nellintrattenimento/vendita al dettaglio. Altre applicazioni includerebbero la ricostruzione dei fossili in paleontologia, la replica di manufatti antichi e senza prezzo in archeologia, la ricostruzione di ossa e parti di corpo in medicina legale e la ricostruzione di prove gravemente danneggiate acquisite dalle indagini sulla scena del crimine. Utilizzando particolari processi di scansione e stampa 3D è anche possibile riprodurre i beni culturali.

Più recentemente, si è suggerito luso della tecnologia della stampa 3D per espressioni di tipo artistico. Gli artisti hanno usato le stampanti 3D in vari modi.

La tecnologia della stampa 3D viene attualmente studiata dalle aziende e dalle accademie di biotecnologia per il possibile uso nelle applicazioni di ingegneria tissutale in cui sono costruiti organi e parti di corpo usando tecniche a getto dinchiostro. Strati di cellule viventi sono depositati su un mezzo gelatinoso e accumulati lentamente per formare strutture tridimensionali. Per riferirsi a questo campo di ricerca si sono usati vari termini: tra gli altri, stampa organica, bio-stampa e ingegneria tissutale assistita da elaboratore. La stampa 3D può produrre una protesi personalizzata dellanca in un unico passaggio, con la parte sferica dellarticolazione permanentemente nella cavità articolare, e anche con le attuali risoluzioni di stampa lunità non richiederà la lucidatura.

Grazie alle stampanti 3D è stato possibile realizzare anche abitazioni ecofriendly, come Villa Asserbo, in Danimarca, a 60 km a Nord da Copenaghen. Gli architetti danesi delleentileen gli ideatori hanno inserito i progetti digitali dellabitazione in una stampante CNC - provvista di un trapano delle dimensioni di una stanza - che gli ha permesso di ultimare la costruzione in sole quattro settimane utilizzando 820 fogli di compensato ricavato dalle foreste certificate Finlandesi.

Luso delle tecnologie di scansione 3D consente la replica di oggetti reali senza lutilizzo delle tecniche di stampaggio, che in molti casi possono essere più costose, più difficili, o anche più invasive da eseguire; particolarmente con preziosi o delicati manufatti dei beni culturali dove il contatto diretto delle sostanze di stampaggio potrebbe danneggiare la superficie delloggetto originale.

Esistono anche stampanti 3D in grado di utilizzare materiali additivi. Questo tipo di stampanti contribuiscono favorevolmente allecologia del nostro pianeta, perché permettono di realizzare cibo in totale autonomia, eliminando le emissioni di carbonio che vengono generate durante il trasporto di beni alimentari. A tal proposito, 2 ragazzi canadesi Charles Mire e Andrew Fickle hanno mostrato al mondo la stampante chiamata "Discov3ry Paste Extruder", del costo di 379$, che consente di stampare salsa wasabi, pasta di legno, argilla, ceramica e anche Nutella.

Per quanto concerne invece il settore della farmacologia, anche in questo campo sono state implementate soluzioni che permettono di realizzare farmaci personalizzati. Un team di ricercatori di Preston Gran Bretagna ha creato infatti una stampante 3D che consente non solo di stampare compresse uguali ad altre già esistenti, ma anche di creare farmaci personalizzati per ogni paziente.



                                     

4.1. Applicazioni ed utilizzo Utilizzo casalingo

Ci sono stampanti che soddisfano le più disparate esigenze, da quelle puramente didattiche o hobbystiche che si avvalgono dellutilizzo di filamenti termoplastici sino a quelle delle sfere professionali che si avvalgono di piani di stampa più ampi o di tecnologie raffinate come la Dlp e la Dls che permettono di raggiungere gradi di definizione elevatissimi.

In questo modo si ha la possibilità di mettere a disposizione delle piccole e medie imprese le tecnologie sino ad ora utilizzate dalla produzione industriale.

Ci sono stati vari sforzi per sviluppare stampanti 3D adatte alluso domestico, e per rendere questa tecnologia disponibile a prezzi accessibili a molti utenti finali individuali. Molto di questo lavoro è stato guidato da e focalizzato su comunità di utenti fai da te/entusiasti/precoci, con legami con il mondo accademico.

RepRap è un progetto che mira a produrre una stampante 3D FLOSS, le cui specifiche complete sono distribuite sotto la GNU General Public License, e che può stampare una copia di sé stessa. Alla data del novembre 2010, la RepRap poteva stampare solo parti in plastica. La ricerca è in corso per permettere al dispositivo di stampare anche circuiti stampati, nonché parti in metallo.

Un altro progetto che ha fatto strada e che ha ereditato molto dalla RepRap è la Thing-o-Matic della MakerBot Industries. La Thing-o-Matic è stata la prima stampante venduta in kit di montaggio e diffusa in tutto il mondo. Il modello Replicator della Makerbot, sta prendendo il posto della Thing-o-Matic. La Replicator ha riscosso un grandissimo successo al CES di Las Vegas 2012.

Anche in Italia sono state sviluppate stampanti 3D tra cui la Sharebot, la FABtotum, la Galileo di Kentstrapper, la Playmaker che con un volume di stampa maggiore la rende accessibile anche alluso professionale oltre che privato, la PowerWasp, realizzata da Wasp Project che lavora per divulgare le tecnologie più avanzate e renderle raggiungibili a tutti, pari conoscenza e pari opportunità per liberare la creatività e rilanciare leconomia dal basso. Sono state presentate stampanti 3d chiamate a "doppio estrusore" come la Sharebot Next Generation o la Markebot Replicator 2X e la XYZ DaVinci 2.0. Queste stampanti permettono di stampare un modello usando due filamenti permettendo al modello di avere due colori diversi.

                                     

4.2. Applicazioni ed utilizzo Utilizzo alimentare

La stampa 3D si è dimostrata sin dalla sua prima evoluzione molto interessata al settore alimentare tanto che negli Stati Uniti sono già stati aperti alcuni ristoranti dimostrativi che preparano cibo solo mediante lutilizzo di stampanti 3D. Questi cibi vanno dal cioccolato allo zucchero, dalla pizza ai biscotti, dalla pasta alle verdure.

Il settore è totalmente in fermento e nel 2014 anche la Barilla si è dimostrata intenzionata a sviluppare una stampante 3D in grado di stampare delle paste in formati personalizzabili per qualsiasi ristorante.

Alla fine del 2014 Barilla ha portato a termine un concorso al quale hanno partecipato oltre cinquecento designer che hanno creato 216 modelli di pasta unici. I tre tipi di pasta "Rosa Pasta", "Vortipa", e "Lune" sono stati eletti i vincitori del concorso e Barilla ha ricompensato i designer con un premio di 800 €.

A Cibus 2016 il Salone internazionale sulle ultime tendenze riguardanti il cibo tenutosi a Parma, Barilla ha presentato un nuovo prototipo di stampante 3D la quale, utilizzando degli ingredienti contenuti allinterno di una cartuccia, è in grado di stampare la pasta fresca impastando acqua e semola di grano duro. Tale prototipo potrà essere utilizzato in ambito domestico o allinterno di ristoranti o aziende.

                                     

4.3. Applicazioni ed utilizzo Utilizzo nello spazio

Nel 2013 nasce il progetto AMAZE Additive Manufacturing Aiming Towards Zero Waste and Efficient Production of High-Tech Metal Products che significa: Produzione efficiente di prodotti di Metallo ad alta tecnologia con Manifattura additiva attraverso "Spazzatura Zero", un consorzio di 28 aziende per portare la stampa 3D nello spazio e poter stampare autonomamente pezzi di ricambio metallici, contenendo i costi e minimizzando gli sprechi.

Attualmente ci sono ancora alcuni problemi tecnici affinché si possa arrivare alla produzione di metalli di qualità industriale.

Per quanto concerne invece la tecnologia 3D Contour Crafting la NASA sta pensando ad un sistema per inviare la stampante 3D che sfrutta questa particolare tecnologia su di altri pianeti, in modo da realizzare abitazioni in totale autonomia.

È attualmente in fase di test, da parte dellAgenzia Spaziale Europea ESA, la costruzione di componenti satellitari ad uso spaziale mediante lutilizzo della tecnologia della Stampa 3D. In particolare, si stanno effettuando dei controlli su antenne radio 3D ad uso satellitare. Le ricerche sono condotte presso la Compact Antenna Test Facility, a Noordwijk.

Sempre da parte dellESA è in fase di studio la possibilità di inviare robot sulla Luna per poter costruire da remoto basi sulla superficie Lunare in preparazione allinvio di equipaggio umano. Tale opera verrebbe realizzata con dei moduli gonfiabili fungenti da supporto e robot con la capacità di trasportare e sinterizzare la sabbia lunare in modo da creare uno scudo allesterno del modulo gonfiabile.

Nel novembre 2014 lastronauta Samantha Cristoforetti ha portato a bordo della stazione spaziale internazionale una stampante 3D, denominata POP3D Portable On-Board Printer, con cui è stato stampato il primo oggetto della storia nello spazio. Il progetto, principalmente italiano ha come obiettivi lo studio della tecnologia additiva per future applicazioni in ambito spaziale.



                                     

4.4. Applicazioni ed utilizzo Uso edilizio

Dal 2016 si stanno testando materiali e stampanti 3D interamente indirizzate al settore edilizio/architettonico. Degni di nota sono gli esperimenti dellitaliano Enrico Dini e della sua azienda D-Shape, il quale è riuscito a stampare la pietra. WASP, altra azienda italiana, è riuscita a stampare oggetti in argilla.

Al di fuori dellItalia si notano notevoli sviluppi soprattutto nella messa a punto del materiale cementizio: in Cina sono riusciti a stampare dieci case in calcestruzzo in 24 ore; mentre in California del Sud, grazie al progetto Contour Crafting, è stata ideata una stampante in grado di costruire una casa di 100 m 2, con muri e solette.

Altro progetto molto interessante arriva dalla Spagna e si chiama Minibuilders: si tratta di piccoli robot che mentre si muovono su cingoli rilasciano materiale. Potenzialmente questi piccoli robot potrebbero stampare volumi di dimensioni infinite.

In Italia, è stato prodotto il primo prefabbricato pieghevole ad uso residenziale M.A.DI., modulo abitativo dispiegabile, eretto n 6 ore fra i senza tetto dellAbruzzo.

Negli Stati Uniti, esiste il brevetto di una stampante 3D a forma di carroponte che promette di realizzare una casa di 75 metri quadri in 24 ore al costo di ca 4.000 dollari. Dopo la prima casa realizzata ad Austin nel 2018, è stata avviata la costruzione di 50 abitazioni per famiglie indigenti della città di Nacajuca. A gennaio del 2020, erano completate le prime due unità, ampie 47 metri quadri.

Il 6 e 7 ottobre 2018 a Massa Lombarda è stata presentata la prima casa al mondo realizzata in terra cruda mediante stampa 3D. Nello stesso periodo, haus.me ha industrializzato la prima abitazione realizzata in stampa 3D e completamente autosufficiente dal punto di vista energetico.

                                     

4.5. Applicazioni ed utilizzo Utilizzo in medicina

Nel settore medico la stampa 3D sembra un fiorire di nuovi progetti, specialmente nel ramo della combinazione della stampa additiva con tecniche di imaging 3D: è infatti così possibile digitalizzare il paziente tramite le tecnologie tradizionali ad esempio TAC e modellare al computer una protesi o un pezzo di organo perfettamente su misura con costi e tempi ridotti. In precedenza era invece necessario ricorrere alla produzione di stampi e/o costose opere di lavorazione meccanica per cui la personalizzazione della protesi risultava molto costosa data la necessità di ammortizzare con un singolo intervento chirurgico la spesa di tutte le complesse lavorazioni impiegate per la realizzazione di una singola protesi.

Ad Utrecht è stato effettuato il primo trapianto di cranio stampato in 3D ad un paziente. La calotta cranica è stata realizzata con una resina speciale tramite lutilizzo di una stampante 3D. Altri possibili utilizzi della stampante 3D applicata alla medicina sono quelli di supporto alle attuali tecniche chirurgiche: ad esempio, grazie alla ricostruzione in 3D di un cuore di un bambino di 14 mesi un team specializzato è riuscito ad effettuare unoperazione prima impensabile.

AllIstituto Ortopedico Rizzoli di Bologna, nel 2015, è stata effettuata la prima sostituzione al mondo di vertebre colpite da tumore con vertebre di titanio, modellate secondo le rilevazioni tomografiche del paziente e stampate in 3D. La struttura si è occupata anche della ricostruzione, con medesima tecnica, delle ossa del bacino colpite da tumori ossei.

In Brasile, alla cerimonia di apertura dei Mondiali di Calcio 2014, un giovane paraplegico ha potuto calciare un pallone grazie ad un esoscheletro controllato mentalmente. Il punto nevralgico dellesoscheletro, il casco, è stato stampato in 3D.

Craig Gerrand, chirurgo presso il Newcastle Upon Tyne Hospitale NHS Trust, ha operato per la prima volta al mondo una persona malata di tumore sfruttando i vantaggi della stampa 3D. Al paziente doveva essere rimosso metà bacino per evitare che il cancro continuasse a svilupparsi nel corpo. Tramite una precisa ricostruzione in 3D del bacino ed una stampa realizzata con una stampante 3D laser che utilizza polvere di titanio, è stato possibile creare la protesi di mezzo bacino, impiantandola successivamente nel corpo del paziente.

Presso la Washington University of St. Louis è stato realizzato un arto robotico sfruttando la stampa 3D. Laspetto interessante di questa vicenda riguarda soprattutto i costi: una protesi "normale" sarebbe costata oltre 5000$ in più. Grazie alla stampa 3D è dunque possibile realizzare protesi artificiali risparmiando una notevole mole di denaro.

Per quanto concerne invece il grave problema dellosteoartrite, anche in questo caso la stampa 3D sta fornendo soluzioni un tempo impensabili. Il 27 aprile 2014, alla Experimental Biology Conference 2014 di San Diego, è stato mostrato un sistema che permette la sostituzione delle parti colpite dallosteoartrite con cartilagine derivata dalle cellule staminali. Questa tecnica prevede lutilizzo di stampanti 3D per modellare la cartilagine. Un caso simile è avvenuto in Cina, dove una sessantaduenne colpita da metastasi ossee è stata operata con un complicato intervento di ricostruzione pelvica in cui il tessuto osseo colpito dal tumore è stato sostituito con una protesi in titanio stampata in 3D.

Un altro esempio è la ricostruzione facciale effettuata su di un ragazzo colpito da un terribile incidente: si è proceduto con la ricostruzione e successiva stampa in 3D della faccia grazie a delle fotografie precedenti al fatto.

Grazie alla stampa 3D, inoltre, alcuni medici del St. Thomas Hospital di Londra hanno potuto salvare la vita ad una bambina di due anni. Pare, infatti, che la bambina chiamata Mina fosse nata con una malformazione cardiaca data da un foro tra i ventricoli del cuore. I medici non potevano agire direttamente sul cuore della piccola Mina anche perché il cuore era ancora troppo piccolo per poter osare un intervento di simile importanza. Tramite la tecnologia della stampa 3D, invece, i medici hanno potuto costruire una copia esatta del cuore della bambina in maniera tale da studiare il modo ottimale per "rattoppare" il foro tra i ventricoli del cuore della piccola Mina e conoscere le eventuali risposte del muscolo, in fase di operazione, sul cuore reale. Lintervento chirurgico ha avuto esito positivo.

Luso di stampanti in 3D per ricreare gli organi dei pazienti potrebbe essere uno strumento fondamentale per studiare la riproduzione degli organi umani prima di agire chirurgicamente ed in futuro anche per la creazione di organi completamente artificiali, a titolo di esempio si cita lazienda statunitense Organovo sta testando la stampa 3D di materiali organici per la riproduzione di organi umani.

                                     

4.6. Applicazioni ed utilizzo Utilizzo nella ricerca scientifica e tecnologica

Sono allo studio progetti di stampanti 3d per la produzione di cibo dallimpresa Systems and Materials Research Corporation con 125.000 dollari di finanziamento dallagenzia spaziale NASA e di cellule umane dalluniversità di Oxford.

Lutilizzo della stampa 3D del caffè ha trovato applicazione in molteplici settori, ad esempio nelledilizia.

                                     

5. In Italia

a marzo del 2015, si è svolto il primo evento italiano del settore alla Fiera di Milano., contestualmente allapertura dei primi negozi specializzati in quello che è divenuto di fatto lhub europeo della stampa 3D.

                                     

6. Tecnologie di prototipazione e i loro materiali di base

  • Electron beam melting EBM: leghe di titanio
  • Stampa di ceramica 3D liquid deposition modeling, LDM: vari materiali di argilla e ceramica.
  • Laser cladding: metalli
  • Polyjet: fotopolimero
  • Multi Jet Fusion MJF: termoplastica
  • Modellazione a deposizione fusa fused deposition modeling, FDM: termoplastica
  • Produzione di oggetti laminati: fogli laminati spesso carta e colla
  • Stereolitografia SL: fotopolimero
  • Sinterizzazione selettiva a LASER Selective laser sintering, SLS: termoplastica, metalli, sabbia, vetro
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