M. Perroni-Scharf et al., 2025. SustainaPrint: Making the Most of Eco-Friendly Filaments. The 38th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’25), 2025.
Nel corso degli ultimi decenni, la produzione additiva ha suscitato grande entusiasmo, rivoluzionando la progettazione e la realizzazione di prodotti in settori che spaziano dall’automotive al biomedicale, fino a tanti oggetti usati nella nostra vita quotidiana. Tuttavia, con la maturazione della tecnologia, il suo impatto ambientale sta diventando sempre più difficile da ignorare. La maggior parte delle stampanti 3D in plastica, sia domestiche che industriali, si basa infatti su filamenti plastici di origine petrolchimica. Sebbene esistano alternative “più verdi”, realizzate con materiali biodegradabili o riciclati, queste spesso non sono altrettanto resistenti. I filamenti ecologici tendono a essere poco adatti alla realizzazione di componenti strutturali o soggetti a carichi, proprio dove la robustezza è fondamentale.
Questa dicotomia tra sostenibilità e prestazioni meccaniche ha spinto i ricercatori del MIT a ideare un approccio innovativo: stampare gli oggetti con filamenti eco-sostenibili e rinforzarli solo nelle zone più deboli. È stato così sviluppato un nuovo toolkit chiamato SustainaPrint che consente agli utenti di combinare strategicamente filamenti forti e deboli per sfruttare la loro sinergia. Anziché stampare l’intero oggetto con materiali ad alte prestazioni, il sistema analizza il modello attraverso simulazioni di elementi finiti, individua le aree maggiormente soggette alle deformazioni e le rinforza con materiale più robusto, mentre il resto della struttura viene realizzato con filamento ecologico più debole, riducendo il consumo di plastica senza perdere integrità strutturale.
Per i test, il team ha utilizzato PolyTerra PLA di Polymaker come filamento ecologico e PLA Standard o Tough di Ultimaker per il rinforzo. Impostando la soglia di rinforzo al 20%, i risultati hanno dimostrato che anche una piccola quantità di plastica resistente può fare la differenza: con questa proporzione, sono riusciti a ripristinare fino al 70% della resistenza di un oggetto stampato interamente con plastica ad alte prestazioni.
Sono stati stampati dozzine di oggetti, da forme meccaniche semplici come anelli e travi, a oggetti d’uso quotidiano come supporti per cuffie, ganci da parete e vasi per piante (Figura 1). Ogni pezzo è stato stampato tre volte: i) solo con filamento ecologico, ii) solo con PLA resistente, iii) con la configurazione ibrida. Successivamente, i pezzi sono stati testati meccanicamente – sottoposti a trazione, flessione fino a rottura – per misurare la forza massima sopportata da ciascuna configurazione. In molti casi, le stampe ibride hanno retto quasi quanto le versioni stampate interamente con materiali resistenti.
Con la diffusione della stampa 3D nei processi di progettazione e produzione, la questione della sostenibilità diventerà sempre più centrale. Strumenti come SustainaPrint permetteranno di integrare queste innovazioni nel processo creativo, senza penalizzare le prestazioni: la sostenibilità entrerà così nella geometria stessa degli oggetti. I ricercatori hanno annunciato che SustainaPrint sarà rilasciato come risorsa open source, disponibile a tutti per l’uso e la modifica.
