Il fascino delle stampanti 3D è rappresentato dalla possibilità di realizzare forme complesse, vedere crescere, strato dopo strato, gli oggetti più curiosi, altamente personalizzati, con geometrie ardite o con proprietà di resistenza e leggerezza uniche. È possibile con un unico processo di stampa additiva ottenere sia pezzi identici tra di loro sia diversi, senza dover cambiare le attrezzature, senza incrementi di costo, senza necessità di personale specializzato in più tecnologie, senza dover riprogrammare bracci robotici o macchinari speciali. Il prezzo da pagare è la velocità di stampa, che affligge tanto le stampanti desktop da poche centinaia di euro quanto i sistemi industriali più avanzati da centinaia di migliaia di euro.
L’orizzonte evolutivo delle stampanti 3D additive
Il colosso statunitense 3D Systems, specializzato nelle tecniche di fabbricazione additiva, e HP hanno intenzione di rivoluzionare il mondo della produzione innalzando lo stampaggio 3D additivo al livello dello stampaggio ad iniezione. 3DS sta lavorando ad un sistema di produzione altamente sofisticato che consiste di stampanti ad alta velocità. Il sistema sarebbe talmente efficiente che verrebbe utilizzato da Google per la produzione dei moduli degli smartphone del progetto “Ara”. Come è stato raggiunto tale traguardo? L’azienda dichiara che la nuova tecnica di fabbricazione additiva in stampaggio sviluppata rimuove il principale elemento colpevole delle basse velocità di stampa: le piattaforme mobili.
Le stampanti FDM tradizionali infatti lavorano in modo che la piattaforma e la testa di stampa si muovano correlatamente; ciò comporta che la testina rallenti, fino quasi a fermarsi, durante la deposizione, nei cambi di direzione. Ma se la stampante additiva potesse depositare una linea dritta di materiale, per grandi distanze, quali velocità si potrebbero raggiungere? Elaborando questo principio è stata sviluppata una nuova architettura, con una sorta di pista in luogo della piattaforma, che permette la deposizione continua del materiale, ad alta velocità.
Voci di corridoio: velocità e qualità a costi minori
Non sono ancora stati divulgati maggiori dettagli sul nuovo sistema ma si potrebbe immaginare che consista in un gran numero di teste di stampaggio additivo che collaborano tra di loro e depositano il materiale su un nastro trasportatore, riproducendo una catena di montaggio. Più avanti nello sviluppo è HP che entra prepotentemente nel mercato della fabbricazione additiva, e non lo fa con l’ennesima “stampante evoluzione” con caratteristiche più o meno innovative, ma con una tecnologia dirompente nuova di zecca basata sulla sua esperienza nelle stampanti 2D che promette di abbattere i tempi di produzione (“10 volte più veloce delle attuali tecnologie FDM”) e meno costoso mantenendo una grande qualità costruttiva.
Il procedimento
I ricercatori e ingegneri HP, basandosi sul know-how dell’azienda nelle tecnologie di getto termico dell’inchiostro, hanno re-ingegnerizzato questo approccio aggiungendo la terza dimensione fino a sviluppare il processo di fabbricazione per addizione “Multi Jet Fusion” (fusione a getto multiplo), i cui punti di forza di sono: velocità, precisione e una grande qualità di stampa. Il sistema ottenuto utilizza un approccio per superfici anziché il tradizionale per punti: sfrutta molteplici testine di stampa che azionano plurimi ugelli contemporaneamente con una precisione di 5 micron, rilasciando 350 milioni di gocce al secondo.
Nel dettaglio il funzionamento prevede la stesura del materiale da stampare in polvere su cui verranno rilasciati tramite spruzzatura diversi agenti chimici sotto forma di particelle liquide: un primo strato viene depositato sull’area di lavoro, poi viene ricoperto da un agente di fusione e da un secondo agente che ha il compito di migliorare la qualità superficiale del manufatto, smussando gli spigoli degli strati. Infine il tutto viene esposto ad una fonte di energia termica per la solidificazione.
Il processo di spruzzatura permette di costruire il modello in sezioni intere alla volta, rispetto alla deposizione o sinterizzazione di percorsi nelle tecnologie di stampaggio tradizionali, e a colori, in quanto i materiali di stampa contengono coloranti (ciano, magenta, giallo e nero) che possono essere applicati a ciascun voxel selettivamente. I materiali attualmente disponibili sono polimeri termoplastici, ma si prevede in futuro l’introduzione anche dei metallici e dei ceramici, permettendo così di ottenere oggetti più robusti e durevoli.
Risultati eclatanti, in attesa del beta-testing
HP dichiara che con la sua tecnologia sia possibile stampare un migliaio di piccoli ingranaggi nel giro di tre ore, ottenibili invece in 38 ore tramite tecniche di fabbricazione additiva come la sinterizzazione oppure 83 ore per quanto riguarda l’FDM. Non solo, questa tecnologia permette inoltre di ottenere anche parti con caratteristiche meccaniche che permettono applicazioni pratiche, non solo estetiche, con la possibilità di modificare le proprietà del materiale per favorire l’estetica, il colore, le texture, l’elasticità, la durezza, proprietà termiche o elettriche. Il mercato di riferimento è quello della produzione, l’uscita è prevista per il 2016, mentre il 2015 verrà dedicato al beta-testing.
