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La risposta più banale alla domanda su cosa siano le stampanti 3D è nella considerazione del fatto che “la stampa 3D rappresenta la naturale evoluzione della tradizionale stampa 2D”. Sono infatti dispositivi in grado di realizzare qualsiasi modello tridimensionale mediante un processo di produzione additiva, ovvero partendo da un oggetto disegnato tramite software e replicandolo nel mondo reale con l’ausilio di appositi materiali. La procedura prevede solitamente il posizionamento di uno strato sopra l’altro, procedendo per sezioni trasversali. Se la descrizione risulta difficile da capire, si pensi a quando si desidera costruire qualcosa con i mattoncini LEGO: inizialmente si posano i pezzi che compongono la base, poi si procede verso l’alto incastrandoli in modo da ottenere il profilo voluto.

L’uomo ha ben radicata in sé l’esigenza di comunicare, di diffondere il proprio verbo o messaggio, di lasciare una testimonianza tangibile e duratura del proprio pensiero. Per questo, dopo millenni di trasmissione esclusivamente orale o figurata, è venuta a manifestarsi l’esigenza di trovare metodi pratici ed efficaci per riprodurre gli scritti in serie. L’invenzione della stampa può essere fatta risalire al II o III secolo d.C. se si tengono in considerazione i metodi impiegati per imprimere una decorazione su tessuto, mentre per la prima vera e propria riproduzione di un testo su carta bisogna far riferimento ai reperti della dinastia Tang, in Cina tra l’VIII e il IX secolo.Si trattava allora di scritti che hanno permesso di tramandare fino al giorno d’oggi gli insegnamenti buddhisti. Con il passare del tempo le tecniche sono state perfezionate, portando così alla nascita dell’editoria moderna. Una vera e propria rivoluzione, passata per macchine a caratteri mobili e motori a vapore, fino ad arrivare alle cartucce a getto d’inchiostro e agli apparecchi laser.La prossima metamorfosi del settore, a dire il vero già in atto, è rappresentata dall’avvento delle odierne stampanti 3D. Il loro compito non è più quello di imprimere un’immagine o un testo su un materiale piano, bensì di dar vita a qualsiasi oggetto in tre dimensioni. Non si crea superficie, ma volume: ed è in questo la rivoluzione.

Esistono diverse tipologie di stampanti 3D. Quelle oggigiorno più diffuse basano il loro funzionamento sul processo di produzione additiva, ovvero creando l’oggetto uno strato alla volta, partendo da quelli sottostanti e man mano sovrapponendoli fino a coprire l’intera altezza. In questo caso il procedimento può avvenire per sinterizzazione laser selettiva (o SLS, “selective laser sintering”), ovvero scaldando degli appositi materiali, solitamente polveri metalliche o sostanze termoplastiche, per poi sistemarle nella posizione corretta.Con la modellazione a deposizione fusa (oppure FDM, dall’inglese “fused deposition modeling”) si ottiene lo stesso risultato, impiegando però un ugello riscaldato che alza la temperatura del materiale prima di depositarlo. In questo caso sono utilizzati dei filamenti, plastici o metallici, arrotolati su una sorta di matassa che viene progressivamente srotolata durante la stampa. In ambito industriale si impiega inoltre la tecnica della produzione per laminatura degli oggetti (o “laminated object manufacturing”), in cui ogni strato viene inciso da un laser prima di essere posizionato su quello sottostante.Questi sono i metodi maggiormente impiegati nell’ambito delle stampanti 3D, soggetti a continua evoluzione fin dai primi esperimenti degli anni ’80. Di recente, la miniaturizzazione delle componenti e la necessità di mantenere bassi i costi per facilitarne la distribuzione, hanno spinto verso una semplificazione dell’intero processo.

L’ambito d’azione delle stampanti 3D è stato fin dall’inizio quello industriale. Questo tipo di macchinario può infatti essere impiegato per la realizzazione di prototipi in modo relativamente rapido e poco costoso. Ciò consente ad ingegneri e designer di toccare con mano le loro creazioni senza bisogno di avviare un vero e proprio processo produttivo. Si pensi ad esempio al settore meccanico, dove le componenti di un motore o di una qualsiasi altra apparecchiatura possono essere stampate per un’analisi approfondita, anziché essere osservate esclusivamente sul monitor durante la fase di progettazione.Negli ultimi anni le cose sono un po’ cambiate. La stampa 3D non è più un’esclusiva delle grandi aziende, ma ha raggiunto anche l’ambito domestico. Per avere un’idea del trend, il popolare portale svedese The Pirate Bay ha aperto all’inizio del 2012 una sezione dedicata proprio alla condivisione dei file da dare in pasto a questa tipologia di stampanti, per realizzare modelli di qualsiasi tipo: dai giocattoli ai modellini, passando per loghi, rappresentazioni di quadri in tre dimensioni e molto altro ancora. Anche la medicina sta guardando con sempre maggiore interesse a queste tecnologie: si è già parlato più volte della possibilità di stampare protesi o addirittura interi organi, con ricerche già avviate anche sulla riproduzione di tessuti e vasi sanguigni da impiantare nei pazienti laddove le tecniche tradizionali non dovessero rivelarsi efficaci.

Anche in questo caso la tipologia del materiale impiegato dipende dal tipo di stampante a disposizione. Si tratta principalmente di sostanze termoplastiche (per la tecnica FDM) e fotopolimeri. Nella sinterizzazione laser si usano invece spesso composti che hanno alla base un metallo, garantendo una resistenza più elevata del risultato finale.L’evoluzione della tecnologia sta portando rapidamente all’introduzione di nuovi materiali: tra questi anche la fibra di carbonio. Va poi fatta distinzione tra i materiali contrassegnati dalla sigla PLA e quelli ABS: i primi (PolyLactic Acid) sono derivati dall’amido di mais e quindi biodegradabili, mentre i secondi (Acrylonitrile Butadiene Styrene) vengono prodotti partendo dal petrolio e quando riscaldati emettono fumi potenzialmente nocivi per la salute. Questi ultimi sono però a volte preferiti per la loro migliore resistenza alle sollecitazioni meccaniche.Le “cartucce” di stampa sono composte nella maggior parte dei casi da filamenti utilizzati per la creazione del materiale di deposito. Il loro costo è estremamente variegato così come è difficile una valutazione complessiva del costo di stampa. In linea di massima occorre stimare qualche unità di euro per ogni centimetro cubo, ma la dimensione e la complessità del modello possono variare in modo determinante il preventivo finale.Per avere un esempio concreto sul costo della materia prima si può far riferimento a quello che è un filamento in PLA : 350 metri di lunghezza, 1,75 mm di diametro, confezione da 1,18 Kg al costo complessivo di 36 euro più spese di spedizione.