Come funziona una Stampante 3D?

Vuoi sapere come funziona una Stampante 3D perché ti piacerebbe stampare in 3D e realizzare un oggetto che ti piace?
Hai intenzione di acquistare una stampante 3D ma non sai come usarla?
In quest’articolo cercheremo di spiegare, nel modo più semplice possibile, come funziona una Stampante 3D.

Nel 1982, Chuck Hull inventò la stereolitografia e fondò la 3DSystems che diede vita al primo esempio commerciale di Rapid Prototyping e del formato STL.

Sul mercato possiamo trovare due tipi di Stampanti 3D, le cosiddette “Cartesiane” e le “Delta”.

Le più diffuse sono le Stampanti 3D cartesiane poiché sono più semplici da configurare ed offrono una resa di stampa migliore, almeno per chi è appena entrato nel mondo della Stampa 3D.

Come funziona una Stampante 3D Cartesiana FDM?

Come evidenza il nome, la Stampante si muove sui tre assi X Y Z.
E’ composta da tre motori che fanno muovere le pulegge che trainano la cinghia a cui sono collegati il blocco estrusore ed il piano della Stampante.
Un quarto motore invece viene utilizzato per spingere il Filamento all’interno dell’estrusore; per effettuare questa operazione è presente sulla stampante 3D una ruota dentata insieme ad un ingranaggio che girando trascina o ritrae il filamento.
L’estrusore è un componente fondamentale nella Stampante 3D, perché permette di fondere il Filamento per poi estruderlo, andando a depositare lo strato di filamento fuso sul piano.
Per permettere questa operazione all’interno dell’estrusore possiamo trovare un riscaldatore che può arrivare fino a ~250 °C, questo riscaldatore fa scaldare l’Hot-End (il punto caldo della stampante) dove andrà a scorrere il filamento così da fonderlo per poi uscire dall’ugello.
Nel blocco estrusore si trovano anche due ventole: una serve per dissipare il calore che si crea sull’Hot-End e la seconda serve per raffreddare il materiale una volta che esso è stato depositato sul piano.
A partire da un modello 3D, viene generato il codice che permette alla stampante di eseguire dei movimenti che costruiscono l’oggetto, possiamo quindi vedere realizzato il nostro disegno 3D che all’inizio era solo un’immagine virtuale visibile su uno schermo.

Come funziona una Stampante 3D Delta FDM?

Le Stampanti 3D Delta hanno un diverso tipo di meccanica che permette alla Stampante 3D di eseguire dei movimenti più rapidi.
Anch’essa è composta da 4 motori, ma a differenza della Stampante 3D cartesiana che fa scorrere le sue parti tramite delle barre, la Delta monta delle guide lineari che scorrono lungo tutta la struttura verticale della Stampante.
Il piano di stampa è fisso e non si muove in nessuna direzione, il lavoro lo fa tutto l’estrusore che muovendosi in tutte le direzioni (ricorda molto il movimento di un ragno), compone l’oggetto in 3D.

A tal proposito abbiamo precedentemente pubblicato una “Guida all’acquisto delle Stampanti 3D” che vi consigliamo di consultare se avete intenzione di acquistare una Stampante 3D; abbiamo cercato di raccogliere tutte le migliori stampanti, tenendo conto anche del budget che si intende investire.

Negli anni si sono sviluppate diverse tecnologie per Stampare in 3D come la DLP (Digital Light Processing), CJP (Color Jet Printing), MJP (Multi Jet Printing), SLS (Laser Sintering), DMP (Direct Metal Prinintg), ma le più utilizzate sono la FDM (Fused Deposition Modeling) e la SLA (StereoLithography Apparatus).

La tecnologia FDM

FDM sta per Modellazione a deposizione Fusa. Per poter Stampare in 3D con questa tecnologia abbiamo bisogno dei Filamenti in PLA (o qualsiasi altro materiale per Stampanti 3D) e di una Stampante 3D che utilizza questa tecnologia.
Il punto cruciale della tecnologia FDM è l’estrusore.
Di seguito vi mostreremo una rappresentazione grafica di questo blocco per illustrare le varie parti e la loro funzione

• Filament Feed: Il filamento passa da questa componente, viene trascinato dal motore dell’estrusore che spingerà il filamento all’interno di un tubo di PTFE.
  
  
• Heat Sink: E’ il dissipatore che viene avvitato sopra l’Heating Block, oppure Hot End (punto caldo). Ha la funzione di dissipare il calore generato dal punto caldo.
  
  
• Heat Break: Lega il dissipatore al punto caldo, presenta una filettatura su entrambe l’estremità così da permettere di essere avvitato su entrambe le parti.
  
  
• Heating Block: Più comunemente chiamato Hot End, è il punto caldo della stampante, all’interno del quale possiamo trovare il riscaldatore. Il riscaldatore ha la funzione di riscaldare appunto questo blocco per poter fondere il materiale; e il termistore, che serve a regolare e monitorare la temperatura, permettendoci di scegliere la temperatura che dobbiamo raggiungere.

• Nozzle: Il Nozzle (in italiano “ugello”), è la parte nel quale il Filamento conclude il suo percorso depositandosi sul piano. Può avere diverse dimensioni che variano generalmente tra i 0,2 e i 2 millimetri.

Con questa tecnologia possiamo quindi Stampare in 3D tutti i tipi di Filamenti, sia quelli di origine petrolifera sia quelli biodegradabili. A tal proposito vogliamo segnalare il nostro articolo sul “Filamento per Stampanti 3D Biologico”, materiale completamente biodegradabile e in alcune condizioni anche compostabile.

CONCLUSIONE

Abbiamo quindi visto come funziona una Stampante 3D e quali sono le tecnologie che utilizza, ma quali sono i vantaggi di Stampare in 3D?
Che cosa si può realizzare con una Stampante?

Se ti stai chiedendo qual è la spesa iniziale da sostenere per iniziare a Stampare in 3D vogliamo sfatare subito il mito che Stampare in 3D è per pochi.
Da qualche anno infatti, il mondo della Stampa 3D è accessibile a tutti quanti e si possono facilmente trovare sul mercato Stampanti 3D economiche anche a €120.
Quindi con una spesa iniziale minima di €200 è possibile acquistare Stampante 3D, Filamenti e relativi accessori.

Una volta che abbiamo la nostra Stampante pronta ad essere utilizzata, non ci resta che decidere cosa Stampare. Se si possiedono delle capacità come disegnatori 3D è possibile realizzare qualsiasi progetto si abbia in mente. In alternativa è facile trovare molti disegni pronti all’uso.
Esistono decine di siti e database che contendono disegni in formato STL, che è il formato standard per la Stampa 3D; dobbiamo solo scrivere che cosa ci serve, generalmente in inglese, e ci verrà fuori una lista molto numerosa di oggetti che potrebbero interessarci.
Vi rimandiamo all’articolo “Cosa Stampare in 3D?” per avere una lista pronta di siti dove poter cercare i modelli 3D più adatti alle vostre esigenze.

Buone Stampe 3D a tutti!