Inventore, insegnante e uomo di affari. Così recita la voce di Wikipedia dedicata a Carl R. Deckard, americano che nel mondo della stampa 3D è più che altro noto per aver inventato una delle prime (assieme alla stereolitografia e alla FDM) e più efficaci tecnologie di manifattura additiva: la sinterizzazione laser selettiva (SLS), mediante la quale gli oggetti vengono realizzati da un laser che fonde polveri termoplastiche strato su strato.
L’idea di usare il calore sviluppato da un potente raggio CO2 per sinterizzare polveri termoplastiche l’aveva avuta quando era ancora un semplice studente all’University of Texas di Austin. Più che un’idea deve essere però stata un’ossessione, perché Deckard ha lavorato per anni al suo progetto nel corso del master e del dottorato di ricerca che ha completato nella stessa università. Alla fine ce l’ha fatta, e ha seguito la stessa strada di Scott Crump, che ha inventato la tecnologia FDM e ha fondato la Stratasys per sfruttarla commercialmente. Deckard ha trasferito tecnologia e brevetti alla DTM Corporation che nel frattempo aveva fondato. Nel 2001 questa società è stata comperata da 3D Systems per, si dice, 45 milioni di dollari. L’inventore non è entrato in 3D Systems: si è dato all’insegnamento e sta mettendo a punto un innovativo motore a quattro tempi.
Oggi la sinterizzazione laser selettiva è presente non soltanto in molte delle macchine di 3D Systems, ma essendo scaduti i brevetti base nel 2014 (SLS continua comunque a essere un marchio registrato di 3D Systems) la troviamo anche in sistemi prodotti da società quali, solo per fare qualche esempio, EOS (modelli Eosint e Formiga), nella nuova Ricoh AM S5500P, nell’economica SnowWhite di Sharebot e così via.
Come funziona
La SLS fa uso di un laser per sinterizzare (fondere) polveri di diversi materiali, dagli elastomeri al nylon. La macchina stende strato dopo strato le polveri su una tavola che si abbassa progressivamente: dopo essere state posizionate da una barra mobile, il raggio laser le solidifica unicamente nei punti richiesti dalla geometria dell’oggetto, dopo di che il processo ricomincia con lo strato successivo. Dal momento che le polveri non sinterizzate sul piano formano il supporto per gli strati successivi, fino alla realizzazione dell’oggetto completo, questa tecnologia non richiede l’impiego di supporti come avviene per la FDM e le poveri in eccesso possono essere recuperate molto facilmente e in buona parte anche riutilizzate. Il principale vantaggio di questa tecnologia sta nel fatto che si posso- no impiegare vari tipi di materie prime (anche in grado di restituire elevate rese meccaniche e termiche). I prototipi ottenuti con questa tecnologia sono più resistenti di quelli ricavati on la stereolitografia, ma la superficie porosa conferisce a essi un aspetto finale “grezzo” non gradevole. Per renderli visivamente accattivanti sono necessarie finiture di post processo. Con questa tecnologia, che è molto precisa dal momento che gli strati sono di appena 0,1 mm, è possibile creare sia prototipi funzionali sia prototipi estetici, per verifiche di montaggio, test di ingombro e di forma, caratterizzati da un’eccellente durabilità. LA SLS è particolarmente indicata, vista la sua buona produttività, quando si tratta di costruire pezzi in piccoli lotti, prototipi di grandi dimensioni con componenti da assemblare e rifinire successivamente o caratterizzati da geometrie molto complesse.
I materiali
Per quanto riguarda i materiali impiegabili, vi sono numerose formulazioni basate su combinazioni di nylon e altri materiale che consentono di ottenere pezzi più o meno elastici, più o meno resistenti alle alte temperature e più o meno robusti. 3D Systems, ad esempio, propone per i suoi sistemi materiali che vanno dall’AlluSinter (nylon caricato alluminio) al CarbonSinter (nylon caricato carbonio). Molto diffusi anche i materiali DuraForm, tecnopolimeri le cui varie formulazioni consentono di ottenere oggetti durevoli, tenaci quanto il polipropilene stampato a iniezione, anti-fiamma o con caratteristiche di flessibilità che li rendono simili alla gomma. Abbiamo citato materiali di 3D Systems, perché è l’azienda che ha per prima “fatta sua” questa tecnologia, ma ogni produttore di macchine SLS ha il suo ventaglio di materiali, tra i quali varie formulazioni di poliammide (PA), di polistirene (PS), elastomeri termoplastici (TPE) e poliarileterchetoni (Peek), che poi sono più o meno i materiali impiegati da 3D Systems, ai quali l’azienda americana ha dato un nome commerciale differente.
