Storia della stampa 3D

Oggi, le stampanti 3D sono ovunque. Sin dai primi anni '80, la stampa 3D è cresciuta convertendosi in un settore globale che muove molti miliardi di dollari.

Prima della stampa 3D, i designer e gli artisti vivevano in un mondo bidimensionale, creando i loro progetti su carta. Quando occorreva un modello 3D, i progettisti dovevano costruirlo assemblando più parti o ricavandolo da solidi grezzi. Tuttavia, la costruzione di questi modelli, noti anche come prototipi, era molto costosa in termini di tempo e di risorse finanziarie. Negli anni '70 fece la sua comparsa CAD, un software capace di migliorare il processo di progettazione. I designer sostituirono allora i noiosi disegni a mano con bozzetti realizzati al computer. Ciò consentiva di risparmiare tempo e denaro, ma mancava ancora un modo semplice per creare un modello.

La storia della stampa 3D sarebbe incompleta se non parlassimo del software che alimenta le stampanti. Prima dell'arrivo del software 3D, designer e ingegneri producevano disegni piatti, bidimensionali, e da quei disegni gli artisti traevano modelli 3D. Il processo era lento e costoso. Tutto questo è cambiato con la nascita della 'progettazione assistita dall'elaboratore' (Computer-Aided Design - CAD).

A quel punto i designer sono stati in grado di trasferire direttamente le proprie idee in modelli tridimensionali. La prima generazione di software CAD era molto costosa e richiedeva stazioni di lavoro altamente performanti. Le aziende dei settori aerospaziale e automobilistico sono state le utenti principali del primo software CAD. E hanno anche collaborato con le società di software per migliorare la tecnologia CAD 3D.

Il software CAD 3D genera modelli utilizzando un reticolo di figure geometriche. I designer possono vedere e modificare i modelli sul monitor del computer. I file STL traducono i modelli in un linguaggio comprensibile per le stampanti 3D. Successivamente, i software slicer suddividono il modello CAD in strati virtuali per la stampa.

Oggi, i prezzi del software CAD 3D sono abbastanza bassi da permettere ai consumatori di utilizzarli con stampanti 3D desktop. L'evoluzione della tecnologia di stampa 3D continua a favorire la crescita della qualità e la diminuzione dei prezzi.

Nel 1982, Chuck Hall era un ingegnere di progetto impegnato a risolvere un problema di produzione. In un'intervista all'Industry Week ha spiegato il problema: "Allora il processo era il seguente: si disegnava il pezzo, si elaboravano i piani e si parlava con un fabbricante di attrezzaggi per la realizzazione dello stampo necessario per produrre il pezzo in plastica. A questo punto, lo stampo andava allo stampatore che realizzava quel primo pezzo per iniezione. Dopo almeno sei settimane, o forse anche otto, il primo esemplare vedeva la luce".

Hall brevettò il progetto per una stampante 3D stereolitografica (SLA). Utilizzò una luce ultravioletta per aggregare i polimeri in strati. La luce colpisce uno strato di polimero che si indurisce e poi si immerge in un bagno di polimero liquido. Ciascuno degli strati viene indurito fino a ottenere la forma desiderata.

Lo studente universitario Carl Decker ha brevettato un sistema di stampa 3D che sfrutta la tecnologia laser. La sinterizzazione laser selettiva (SLS) utilizza il laser per aggregare polveri termoplastiche e ottenere la forma desiderata.

Nel 1988, S. Scott Crump era alla ricerca di un modo semplice per creare una rana giocattolo per la sua bambina. Usando una pistola per colla a caldo, fuse la plastica e la distribuì in strati sottili. Chiamò questa invenzione Modellazione a Deposizione Fusa (FDM).

La sua macchina fondeva e distribuiva il filamento plastico in strati su una superficie piatta. L'oggetto prendeva forma a mano a mano che la plastica si raffreddava. A quel punto fece ricorso a un software a controllo numerico (NC) per automatizzare il processo. Con il brevetto in mano, Crump e la moglie Lisa fondarono Stratasys. La tecnologia FDM® oggi è utilizzata da numerose stampanti 3D.

La prototipazione è ancora oggi l'applicazione più comune dei modelli stampati in 3D. I designer creano modelli per poter visualizzare i progetti in modo tangibile. Questo permette loro di apportare tempestivamente modifiche e miglioramenti durante il processo di progettazione. Le parti stampate in 3D con materiali compositi e metalli sono utilizzati per i prodotti finali. Inoltre, vengono adoperate per creare stampi e attrezzaggi per uso industriale.

In trent'anni, i sogni di alcune persone brillanti hanno dato vita a una nuova industria in piena espansione. Del loro duro lavoro e delle tante ore spese adesso beneficiano milioni di inventori, di artisti e di ingegneri.