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INTRODUZIONE ALLA STAMPA 3D
Marco Martelli
DI COSA PARLEREMO OGGI?
• Evoluzione della stampa 3D
• Prospettive del mercato
• Campi di applicazione
• Principali tecnologie di prototipazione rapida (FDM, SLS,
SLA, DLP)
• Confronto delle tecnologie vantaggi - svantaggi - costi
• Esempi di oggetti realizzati mediante stampa 3D
• Prove pratiche con stampanti FDM
FACCIAMO CHIAREZZA
LA STAMPA 3D E' UNA NUOVA
RIVOLUZIONE TECNOLOGICA ?
NO
Esiste da più di
30 anni
UN PO’ DI STORIA
1984 - USACharles Hull brevetta la prima stampante 3d a stereolitografia e fonda 3DSYSTEM
1986 - USACarl Deckard, Joe Beaman and Paul Forderhasesviluppano la sinterizzazione
1988 - USAScott Crump brevetta il sistema FDM (Fused ModelingDeposition) e fonda la Stratasys
2005 - ITAMassimo Banzi crea la piattaforma ARDUINO
2005 - UKAdrian Bowyer crea il progetto REP-RAP da cui nascono successivamente una moltitudine di stampanti a basso costo
PROSPETTIVE DEL MERCATO
CI SARA’ UN’AUMENTO IMPORTANTE DELL’UTILIZZO DELLA
STAMPA 3D SOPRATTUTTO NELLE AZIENDE
PERCHE’ QUESTA CRESCITA DI POPOLARITA’?
• brevetti scaduti• strumenti open-source e facilità di condivisione del
sapere• crisi economica• downsizing produttivo• Necessità di ridurre i tempi di time-to-market dei
prodotti
CAMPI DI APPLICAZIONE
PROFESSIONALEdesign
gadget
odontoiatria
Gioielleria
Architettura
Abbigliamento
INDUSTRIALERapid prototyping
collaudi estetici e funzionali
pre-serie e tirature limitate
varianti e personalizzazioni
TECNOLOGIE DI STAMPA 3D
Le principali tecnologie di stampa 3D
FDMFused
Deposition
Modeling
SLAStereo-litography
DLPDigital
Light
Processing
SLSSelective
Laser
Sintering
SLMSelective
Laser Melting
FDM - Fused Deposition modeling
FDM - Fused Deposition modeling
Risoluzione Fino a 50 micron
Costo medio
Materiale30€/kg
Prezzo medio 1.500€
FDM - Materiali
SLS – Selective Laser Sintering
Questa stampante utilizza un
sistema di polveri
termoplastiche e realizza
oggetti tridimensionali
sinterizzando e fondendo un
sottile strato di polvere
polimerica alla volta. Questo
procedimento consente di
realizzare oggetti di piccole
dimensioni con una
grande definizione e con una
grande resistenza.
SLS – Selective Laser Sintering
PREZZO: a partire da 20.000€
COSTO MATERIALE 100-200€ al kg
Area di Stampa 10 x 10 x 13 cm.
SLM – Selective Laser Melting
Questa tecnica non utilizza la
sinterizzazione per la
solidificazione dei granuli di
polvere, ma fonde totalmente il
materiale in modo selettivo,
utilizzando un laser ad alta
energia.
Con questa tecnica le proprietà
meccaniche e fisiche
dell’oggetto sono praticamente
identiche a quelle di un modello
ottenuto per fusione tradizionale,
senza le criticità (es. fragilità)
tipiche dei materiali
sinterizzati.
SLM – Selective Laser Melting
Area di stampa: 125mm x 125mm x 200mm
leghe di titanio
leghe di cromo-cobalto
accaio inossidabile
alluminio.
PREZZO: 250.000€
POLYJET
La tecnologia a getto
di inchiostro PolyJet,
brevettata da Objet,
funziona emettendo
getti di materiali
fotopolimerici
innovativi in strati ultra
sottili (16µ) su un
vassoio di costruzione
fino al completamento
del componente.
OBJET 1000 – Tecnologia Polyjet
Area di lavoro 1 × 0,8 × 0,5 m.
Prezzo Stampante intorno ai 550.000€
Costo materiali 36.000 €
DLP - Digital Light Processing
Esponendo alla luce di un proiettore
DLP un polimero liquido posto in una
vasca che si indurisce strato dopo
strato. Imprimendo i singoli pixel, una
stampante 3D con tecnologia DLP
può realizzare prototipi ad alta
risoluzione.
DLP - Digital Light Processing
Area di stampa: 114x110x170 mm
Precisione 70 micron
Costo Stampante 3.500€
Costo Materiali 135€/litro
SLA – Stereo Lithography
All'interno della macchina
sono presenti un laser, una
vasca con la resina da
solidificare
Il laser solidifica la resina in
funzione della sezione del
pezzo da realizzare, si
abbassa la piattaforma sulla
quale é vincolato in pezzo in
costruzione e si riparte con
una successiva sezione da
solidificare.
Questo procedimento viene ripetuto fino a pezzo ultimato.
Successivamente vengono rimossi i supporti necessari affinché il pezzo non
crolli in fase di lavorazione; come ultima fase, i particolari, vengono posti in
un forno UV che garantisce la totale solidificazione della resina.
SLA – Stereo Lithography
Area di stampa:
145×145×175mm
Precisione 25 micron
Costo Stampante 3.300€
Costo Materiali 135€/litro
SLA – Materiali
FormlabsTough
Tensile Strength
52.2 MPa
Elongation
31%
Notched Izod
51.1 J/m
OPPORTUNITA’
• Può essere considerata una tecnologia di supporto alla classica
iniezione plastica permettendo, a fianco della produzione di grandi
numeri di prodotti, la realizzazione anche di piccole serie o di prodotti
personalizzati
• Possiamo trovare ambiti di investimento per differenziare la tipologia dei
prodotti forniti in termini di numeri e materiali mantenendo però la stessa
connotazione di conto terzisti
.
• Perché le stampanti 3D permettono
la realizzazione di geometrie
estremamente complesse che
possono essere rappresentate
matematicamente, ma che non
possono essere ottenute con gli
approcci convenzionali
OPPORTUNITA’
• Maggiore flessibilità e velocità di reazione nella fase di preventivazione
• Poter toccare con mano ciò che si sta solamente concettualizzando con
un modello 3D permette in fase preventiva di poter evitare problematiche
quindi introdurre innovazioni o miglioramenti
• Poter condividere con clienti e fornitori campioni estetici di prodotti più o
meno complessi, oggetto di successiva industrializzazione
• Nel complesso, la stampa 3D è un’ottima soluzione per avere il pezzo
finito disponibile per prove e valutazioni, prima di effettuare investimenti e
progetti provvisori.
LIMITI
• Utilizzo funzionale dei prototipi. Attenzione quindi se vi aspettate
caratteristiche meccaniche simili ai tecnopolimeri di stampaggio.
• E’ anche vero che molte volte il materiale stampato ha caratteristiche
superiori a quello che occorre per lo scopo preciso di quel pezzo, e quindi
lo si può realizzare tranquillamente con le tecniche additive in piccoli lotti.
• L’unica tecnica di prototipazione additiva che consente un utilizzo strutturale
del prototipo rimane la SLM
• Costi elevati
• Possibilità di creare condotti di raffreddamento impensabili con
tecnologie tradizionali, migliorando quindi il condizionamento dei maschi
• Costi elevati per acquistare macchine professionali
SOFTWARE MODELLAZIONE 3D
Rhinoceros
Blender
Sketch Up
Per utilizzare una
stampante 3D
é necessario creare
un file 3D in formato
.stl oppure .obj
altre soluzioni per modellare .....
scanner 3d
librerie di modelli Thingverse – Youmagine – Grab CAD
SOFTWARE PER LA CREAZIONE DEI GCODE
