La stampa 3D in ambito medico si sta espandendo notevolmente, con un numero di potenziali applicazioni in crescita e il potenziale di rivoluzionare l’assistenza sanitaria. Nel 2015 la stampa 3D ha aperto un nuovo orizzonte nel manufacturing farmaceutico, con l’approvazione da parte della Food and Drug Administration (FDA) del primo farmaco stampato in 3D. A partire da questa approvazione l'interesse della ricerca per i prodotti farmaceutici stampati in 3D è cresciuto, in particolare per quanto riguarda il potenziale che questo approccio può avere nella medicina personalizzata (1,2). La stampa 3D è la produzione strato per strato di oggetti 3D a partire da un progetto digitale. Questa tecnologia si è sviluppata più di 30 anni fa per facilitare la creazione di prototipi da resine polimerizzate con UV grazie alla confluenza di nozioni di chimica, ottica e robotica. Questo approccio è diventato rapidamente uno standard nei settori automobilistico, aerospaziale e dei beni di consumo (1). Nell'industria farmaceutica, al contrario, questa tecnologia è ancora agli inizi e il suo potenziale non è ancora stato completamente esplorato (2). Grazie ai recenti progressi nel campo della bioterapia e della medicina personalizzata, sono emersi nuovi concetti di formulazione (ad esempio farmaci su nanoscala, particelle biomimetiche, liposomi funzionalizzati) e metodi di produzione più sofisticati. Parallelamente, per il raggiungimento di trattamenti individualizzati risulta necessario anche lo sviluppo di nuovi
carriers, sebbene questo nuovo approccio potrebbe portare a problemi industriali legati alla sicurezza e alle questioni di natura normativa (3). l primo farmaco stampato in 3D e' stato il baclofene, che agisce rilassando i muscoli, ed e' stato preparato a partire dai suoi precursori in sole tra tappe. Con questo risultato "si apre la porta alla possibilita' di ottener molecole complesse su richiesta e in ambienti di produzione non tradizionali", ha commentato sullo tesso numero della rivista Christian H. Hornung, del Consiglio nazionale delle ricerche australiano (Csiro). La stampa dei farmaci in 3D permette quindi di decentrare la produzione dai grandi impianti a luoghi in cui produrre farmaci ritagliati sulle esigenze e le caratteristiche dei pazienti, "come gli ospedali e perfino gli studi medici", ha proseguito Hornung. Diventerebbe inoltre possibile, ha aggiunto, "una produzione su piccola scala" e in ambienti dove questo era finora impossibile, come le missioni spaziali.
Benefici potenziali della stampa 3D La maggior parte dei processi di stampa di farmaci in 3D segue le medesime procedure di stampa dei prodotti solidi da progetti digitali: progettazione, conversione del progetto in un formato leggibile dalla macchina, elaborazione delle materie prime, stampa, rimozione e post-elaborazione (1). La letteratura scientifica sui prodotti farmaceutici stampati in 3D è focalizzata su tre aree principali: aumentare la complessità del prodotto farmaceutico, personalizzazione o produzione su richiesta (1). I prodotti farmaceutici tradizionali sono semplici, uniformi e realizzati per essere conservati oltre due anni. Con la stampa 3D, gli sviluppatori stanno tentando di superare questi limiti. La stampa 3D, infatti, può creare prodotti complessi, prodotti personalizzati e prodotti destinati al consumo immediato. I prodotti complessi modificano il modo in cui i farmaci interagiscono con il paziente, il che a sua volta può migliorare l'aderenza e l'efficacia terapeutica. I prodotti personalizzati possono ridurre gli effetti collaterali e semplificare i trattamenti ad esempio per le popolazioni pediatriche e anziane. I prodotti su richiesta ampliano le capacità della medicina d'emergenza e creano opportunità di marketing per nuovi farmaci con stabilità limitata. Complessivamente, la stampa 3D sembra serbare quindi un grande potenziale per creare nuove terapie e migliorare aderenza, sicurezza ed efficacia di quelle già esistenti. Per questi motivi l’FDA incoraggia lo sviluppo continuo di prodotti stampati in 3D (1).
Vantaggi dei farmaci stampati in 3D (4) 1. 2. 3. 4.
Possibilità di personalizzare i prodotti Produzione rapida di prototipi Basso costo di produzione Migliori opportunità di lavorazione
5. Nessun costo d’immagazzinamento 6. Migliore sicurezza, efficacia e accessibilità dei farmaci
Svantaggi dei farmaci stampati in 3D 1. 2. 3. 4. 5.
(4)
Problemi di proprietà intellettuale Produzione non controllata di articoli pericolosi Limiti di dimensioni Limitazioni della materia prima Elevato costo delle stampanti
Metodi di stampa 3D Per la produzione di oggetti stampati in 3D sono state sviluppate diverse tecnologie (2). Tra queste la stereolitografia, la sinterizzazione laser selettiva in polvere, la modellazione di deposizioni fuse e la stampa 3D di estrusione semi-solida (2). I sistemi a getto d'inchiostro basati sulla stampa rimangono ancora i metodi tridimensionali più comunemente usati, sebbene siano stati sviluppati in modo estensivo anche altri processi molto competitivi, come i sistemi di scrittura basati su laser o i sistemi di deposizione basati su ugelli (3).
Sfide normative L’FDA non ha attualmente definito una categoria ad hoc per i farmaci stampati in 3D, ma li classifica come farmaci, prodotti biologici, dispositivi medici o prodotti combinati (4). Le tecniche di stampa 3D, tuttavia, non supportano bene gli attuali standard normativi che si basano sul processo di produzione per essere standardizzati, convalidati e monitorati continuamente. La natura personalizzabile della produzione 3D di farmaci richiederà una strategia per assicurare il controllo della qualità in ogni fase del processo: produzione di materie prime, controllo della progettazione del modello stampato in 3D, convalida del processo di produzione e del relativo software di controllo e infine test del prodotto finale (4). Nonostante abbia fatto enormi progressi in altre industrie manifatturiere come l'industria aerospaziale e automobilistica, la stampa 3D farmaceutica è ancora agli inizi. Molte sfide tecniche e normative devono essere superate prima dell'adozione diffusa di questo nuovo approccio nell'industria farmaceutica. Tuttavia, il ritmo con cui la stampa 3D è attualmente in fase di sviluppo e i vantaggi che ha dimostrato spingono a non ignorare la sua importanza anche in questo settore (2).
Quali farmaci stampare
mRNA rivoluzionerà la salute umana. Il nostro approccio è semplice: sfruttare i principi biologici per ottimizzare e combattere per i pazienti in difficoltà. CureVac sta sviluppando la biomedicina che trasforma la vita. I recenti progressi suggeriscono fortemente che l'mRNA piuttosto che il DNA sarà il base nucleotide per una nuova classe di vaccini e farmaci. Vaccini terapeutici contro il cancro su questa base sono stati sviluppati una varietà di obiettivi e l'esperienza clinica iniziale suggerisce che l'attività preclinica può essere tradotta con successo in applicazione umana. Allo stesso modo, vaccini profilattici contro gli agenti patogeni virali e gli allergeni hanno dimostrato la loro attività in modelli animali. Questi successi potrebbero essere estesi preclinicamente alla proteina e al gene mRNA terapia sostitutiva così come l'induzione di cellule staminali pluripotenti da mRNA codificato fattori di trascrizione. La produzione di vaccini e farmaci a base di mRNA è altamente flessibile, scalabile e competitivo in termini di costi, ed elimina il requisito di una catena del freddo. basato su mRNA farmaci e vaccini offrono tutti i vantaggi di un approccio basato sui nucleotidi a costi ridotti e rappresentano una tecnologia davvero dirompente che potrebbe dare il via a una rivoluzione nella medicina
Moderna è orgogliosa di essere tra i numerosi gruppi che lavorano per rispondere a questa continua emergenza sanitaria globale. Questa pagina riassume le tappe fondamentali del nostro lavoro per far avanzare il nostro candidato vaccino (mRNA-1273) e risponde alle domande più frequenti.
Cronologia della nostra risposta fino al 16 marzo 2020
L'11 gennaio 2020, le autorità cinesi hanno condiviso la sequenza genetica del nuovo coronavirus.
Il 13 gennaio 2020, il National Institutes of Health (NIH) degli Stati Uniti e il team di ricerca sulle malattie infettive di Moderna hanno completato la sequenza per mRNA-1273, il vaccino della compagnia contro il nuovo coronavirus. A quel tempo, l' Istituto Nazionale per le allergie e le malattie infettive (NIAID) , parte di NIH, ha rivelato l'intenzione di eseguire uno studio di Fase 1 utilizzando il vaccino mRNA-1273 in risposta alla minaccia del coronavirus e Moderna si è mobilitata verso la produzione clinica. La produzione di questo lotto è stata finanziata dalla Coalition for Epidemic Preparedness Innovations (CEPI).
Il 7 febbraio 2020 è stato completato il primo lotto clinico, incluso il riempimento e la finitura dei flaconcini, per un totale di 25 giorni dalla selezione della sequenza alla produzione del vaccino. Il batch ha quindi proceduto al test analitico per il rilascio.
Il 24 febbraio 2020, il lotto clinico è stato spedito da Moderna al NIH per essere utilizzato nel loro studio clinico di Fase 1.
Il 4 marzo 2020, la Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti ha completato la sua revisione della domanda Investigational New Drug (IND) presentata dal NIH per mRNA-1273 e ha permesso allo studio di procedere con l'avvio degli studi clinici.
Il 16 marzo 2020, il NIH ha annunciato che è stato dosato il primo partecipante al suo studio di fase 1 per mRNA-1273, per un totale di 63 giorni dalla selezione della sequenza al primo dosaggio umano. Questo studio di fase 1 fornirà dati importanti sulla sicurezza e l'immunogenicità dell'mRNA-1273. Immunogenicità significa la capacità del vaccino di indurre una risposta immunitaria nei partecipanti. Si prevede che lo studio in aperto arruolerà 45 volontari adulti sani dai 18 ai 55 anni per circa sei settimane.
Domande frequenti sulla nostra tecnologia e piattaforma Quanto è validata la tua piattaforma mRNA? mRNA è una piattaforma emergente. Negli ultimi anni, abbiamo dimostrato il suo potenziale nei vaccini in oltre 1.000 soggetti nei nostri studi clinici. Ciò include studi clinici di successo nella fase iniziale (Fase 1) contro altri cinque virus respiratori (due ceppi di influenza pandemica, RSV, hMPV e PIV3). Negli ultimi quattro anni, abbiamo avviato 9 studi clinici per i vaccini contro l'mRNA.
Tuttavia, è importante sottolineare che siamo ancora all'inizio della storia. Il nostro programma di vaccino più avanzato (CMV) è in fase di sperimentazione clinica di fase 2 e finora non abbiamo farmaci approvati. Nonostante ciò, stiamo facendo tutto il possibile per aiutare nell'attuale emergenza lavorando per sviluppare un vaccino sicuro ed efficace per questo nuovo coronavirus. Hai mai lavorato su altri coronavirus? In precedenza avevamo collaborato con l'NIH a un vaccino per MERS-CoV, che è un tipo diverso di coronavirus rispetto all'attuale pandemia. Mentre il programma era solo in fase di ricerca, ha fornito approfondimenti significativi mentre abbiamo avviato i nostri sforzi per mRNA-1273. Prima dello studio di Fase 1 per mRNA-1273, non avevamo precedentemente testato un vaccino contro il coronavirus nell'uomo. In che modo mRNA-1273 è stato in grado di muoversi così rapidamente? L'mRNA è una molecola informativa e progettiamo i nostri vaccini mRNA usando la sequenza del virus, non lavorando sul virus stesso. La nostra piattaforma mRNA offre vantaggi significativi in termini di velocità ed efficienza, in termini di scienza di base, produzione e sviluppo clinico. Moderna ha attualmente 9 candidati allo sviluppo nella sua modalità di vaccini profilattici. Ad oggi, Moderna ha dimostrato letture positive dei dati di Fase 1 per 6 vaccini profilattici (H10N8, H7N9, RSV, virus chikungunya, hMPV / PIV3 e CMV). Per mRNA-1273, siamo stati in grado di sfruttare la nostra esperienza nei vaccini per passare rapidamente alla progettazione e produzione di materiale per la sperimentazione clinica di Fase 1. Ciò ha incluso la nostra ampia comprensione della sicurezza della nostra piattaforma fino ad oggi su oltre 1.000 argomenti. Abbiamo anche beneficiato dell'utilizzo delle nostre consolidate capacità produttive, che negli ultimi due anni hanno prodotto oltre 100 lotti di medicinali mRNA da utilizzare negli studi clinici sull'uomo.
Domande frequenti sui passaggi successivi per mRNA-1273 Cosa succede dopo la Fase 1? I dati sulla sicurezza e l'immunogenicità di fase 1 dello studio condotto dall'NIH dovrebbero guidare i nostri prossimi passi. Data la pandemia, abbiamo iniziato a lavorare in parallelo per accelerare responsabilmente l'ulteriore sviluppo. La Società si sta attivamente preparando per un potenziale studio di Fase 2 nell'ambito del proprio deposito Investigational New Drug (IND) per basarsi sui dati dello studio di Fase 1 in corso condotto dal NIH. Per continuare a far progredire questo potenziale vaccino durante l'attuale emergenza globale per la salute pubblica, Moderna intende collaborare con la FDA e altre organizzazioni governative e non governative per essere pronti per una Fase 2 e tutti gli studi successivi, che dovrebbero includere un numero maggiore dei soggetti e che cercheranno di generare ulteriori dati sulla sicurezza e l'immunogenicità. È in corso la produzione del materiale mRNA-1273 per il potenziale studio di Fase 2, che potrebbe iniziare tra pochi mesi.
Il nostro obiettivo è generare dati che dimostrino la sicurezza e l'efficacia dell'mRNA-1273 contro le infezioni causate da SARS-CoV-2. Stai lavorando a un'ulteriore fornitura del vaccino? Moderna ha già iniziato a prepararsi per una rapida accelerazione delle sue capacità produttive che potrebbero consentire la produzione futura di milioni di dosi qualora l'mRNA-1273 si dimostrasse sicuro e di beneficio atteso. Stiamo lavorando 24 ore su 24 per assicurarci che un vaccino sia disponibile il più rapidamente e nel modo più ampio possibile. Continueremo a lavorare insieme, con governo, industria e altre terze parti per offrire le migliori possibilità di successo.
Case History
FabRx, la startup che stampa farmaci in 3D La società spin off della University College di Londra vuole rivoluzionare il mercato dei farmaci. L’italiano Fabrizio Fina, coinvolto nel progetto, ne racconta le potenzialità Con l’innovativo sistema proposto da FabRx è possibile produrre medicinali stampati in 3D con quasi tutti i composti farmacologici, in una vasta gamma di forme, dimensioni, colori e trame per renderli più attraenti per i vari gruppi di pazienti, in particolare i bambini e gli anziani, facilitando il rispetto del trattamento. FabRx è il primo gruppo di ricerca commerciale al mondo che sta utilizzando una nuova tecnologia di stampa 3D chiamata SLS (selective laser sintering) per stampare formulazioni orali. La società ha recentemente pubblicato il proprio lavoro sull’International Journal of Pharmaceutics (rivista scientifica), e in seguito ai risultati sorprendentemente positivi ha acquistato un secondo kit Sintratec. Sintratec è un’azienda svizzera high tech specializzata nello sviluppo e nella produzione di stampanti 3D selettive per la sinterizzazione laser. Il partner perfetto per FabRx. FabRx è una startup spin off della University College di Londra, in cui è coinvolto anche l’italiano Fabrizio Fina, dottorando alla UCL, e farmacista
laureato all’Università di Chieti-Pescara, che ha deciso di proseguire la sua formazione in Inghilterra. «Al momento stiamo lavorando all’identificazione e alla formulazione di un farmaco che potrebbe sfruttare la stampa 3D SLS con lo scopo di portare il nostro prodotto sul mercato - spiega Fina -. Recentemente, con questo progetto, abbiamo anche vinto il TCT Start Up Award 2017. Il kit Sintratec ci consente un approccio completamente nuovo allo sviluppo dei farmaci. Con questa tecnologia, i parametri come la velocità del laser e la temperatura del materiale possono essere regolati con precisione per soddisfare esattamente i nostri requisiti». L’innovazione portata da FabRx ha sia un impatto sull’efficacia dei trattamenti, come descritto all’inizio, sia un riscontro positivo in termini economici, diminuendo di molto i costi di produzione dei farmaci. KIT SINTRATEC Il kit per la prototipazione produttiva
Il Kit Sintratec è il primo passo ideale nel mondo della produzione additiva. È particolarmente adatto per la produzione di prototipi funzionali. La stampante può essere integrata in qualsiasi ambiente di produzione ed è facile da usare.
RIMODELLARE IL FUTURO DELLA FARMACIA
La Facoltà di Farmacia dell'Università di Belgrado ospita il primo e unico laboratorio 3D di questo tipo in Serbia. Nel cosiddetto laboratorio "Pharm3D" i farmacisti studiano la stampa 3D dei prodotti farmaceutici con l'aiuto di un kit Sintratec. La professoressa Svetlana Ibric del Dipartimento di Tecnologia Farmaceutica e Cosmetologia dell'Università di Belgrado lavora allo sviluppo di forme di dosaggio a rilascio controllato e all'ottimizzazione dei processi in campo farmaceutico. È stata lei a decidere di formare un laboratorio e un team di ricerca in 3D con l'obiettivo di concentrarsi sulla stampa 3D in farmacia. Gli studenti, gli studiosi e i professori dell'istituzione traggono ora tutti profitto da questa infrastruttura in crescita.
STUDIARE I METODI DI STAMPA 3D Uno dei beneficiari è Marijana Madzarevic, dottoranda del terzo anno in tecnologia farmaceutica. "Siamo orgogliosi di dire che questo è il primo e per ora unico laboratorio 3D di farmaceutica in Serbia", dice. Nel cosiddetto "Pharm3D" vengono utilizzati tre tipi di stampanti 3D: Fused Deposition Modelling (FDM), Stereolitografia (SLA) e con l'ultima aggiunta di un Kit Sintratec anche Selective Laser Sintering (SLS). Marijana e il suo team stanno studiando l'applicabilità di vari eccipienti farmaceutici noti con queste tecnologie additive. La sinterizzazione laser selettiva ha risvegliato l'interesse dello scienziato poiché - a differenza degli altri tipi - il suo materiale di stampa è a base di polvere, che è già comune per i prodotti farmaceutici convenzionali.
Strumento di ricerca ideale: Il Kit Sintratec viene utilizzato intensamente da studenti, ricercatori e professori della facoltà.
ESPLORARE LE POSSIBILITÀ DI SLS Come ogni tecnologia di stampa 3D, anche la SLS ha i suoi vantaggi e svantaggi per i prodotti farmaceutici. Alcuni eccipienti (ad es. mannitolo o lattosio) non possono semplicemente essere sinterizzati al laser in una compressa stabile da soli. Questo è il motivo per cui il
team di Marijana sta concentrando la sua ricerca su diversi iniziatori per aiutare il processo di solidificazione. "Vogliamo indagare su una varietà di sostanze sicure, di grado farmaceutico, che aiutano nella solidificazione dei costituenti comunemente disponibili delle compresse e per formare facilmente una compressa con rilascio del farmaco bersaglio (veloce, lento, a impulsi), a seconda delle esigenze dei pazienti". Secondo Marijana tale personalizzazione dei prodotti farmaceutici attraverso processi additivi potrebbe diventare lo standard del settore in futuro.
Tablet 3D stampato con il Kit Sintratec: La sinterizzazione laser selettiva consente forme, dosaggi o tempi di dissoluzione non convenzionali.
Marijana Madzarevic PhD student of Pharmaceutical Technology Faculty of Pharmacy, University of Belgrade www.pharmacy.bg.ac.rs marijana.madzarevic@ph armacy.bg.ac.rs
GRANDE POTENZIALE PER IL FUTURO "Con il Kit Sintratec possiamo mettere la miscela nel contenitore di stampa, cliccare su stampa e avere una compressa - non è più necessaria alcuna compressione", spiega Marijana. Questo aspetto rende la tecnologia particolarmente interessante perché la compressione tende a essere restrittiva. Sostituita da questo metodo additivo, si apre tutta una nuova gamma di possibilità, che vanno dalle forme intricate delle pastiglie alle sistemazioni personalizzate delle dosi. L'enorme potenziale della SLS in questo campo è evidente. Per i farmacisti, tuttavia, i pazienti e il loro benessere hanno la priorità maggiore. Marijana sottolinea che prima di qualsiasi implementazione questo metodo deve essere meticolosamente studiato con i pro e i
contro accuratamente valutati. Rimane fiduciosa: "Vogliamo superare i contro e massimizzare i benefici della sinterizzazione laser selettiva in farmacia".
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VALORE EDUCATIVO DELLE NUOVE TECNOLOGIE Forse ancora più importante della ricerca è il lato educativo. "Siamo orgogliosi di poter mostrare agli studenti le tecnologie di stampa 3D in realtà e non solo parlarne", dice Marijana. La facoltà ha un centro molto attivo per la ricerca scientifica dei loro studenti e permette loro di includere tecnologie additive nel loro lavoro. Per un'istituzione educativa come l'Università di Belgrado è fondamentale rimanere aggiornati sulle ultime tendenze in materia di tecnologia e digitalizzazione. Marijana spera che, con un laboratorio in crescita, le prossime generazioni di farmacisti avranno tutti la possibilità di creare modelli 3D e stampare compresse. Riassume: "Insieme possiamo rimodellare il futuro della farmacia!" Bibliografia
1. Norman J, Madurawe RD, Moore CM, Khan MA, Khairuzzaman A. A new
chapter in pharmaceutical manufacturing: 3D-printed drug products. Adv Drug Deliv Rev. 2017 Jan 1;108:39-50. 2. Alhnan MA, Okwuosa TC, Sadia M, Wan KW, Ahmed W, Arafat B. Emergence of 3D Printed Dosage Forms: Opportunities and Challenges. Pharm Res. 2016 Aug;33(8):1817-3 3. Goole J, Amighi K. 3D printing in pharmaceutics: A new tool for designing customized drug delivery systems. Int J Pharm. 2016 Feb 29;499(1-2):376394. 4. Kazi Marzuka S, Jasvi Umme Kulsum. 3D printing: a new avenue in pharmaceuticals .WJPR. 2016; 6(5), 1686-1701.
APPENDICE
La storia completa della stampa 3D: dal 1982 a oggi
Le stampa 3d oggi è ormai conosciuta da tutti, ciascuno di noi ne ha sentito parlare e in molti hanno già visto una (piccola o grande) stampante 3D all’opera. La storia e le origini di questa evoluzione tecnologica – ancora in atto – invece non ha ancora raggiunto molte persone.
Nel post leggerai la storia completa delle stampa 3d e alla fine avrai un’idea più chiara delle enormi potenzialità che racchiudono quegli aggeggi. Non farti spaventare dalla lunghezza del post, procede per anni e puoi tranquillamente saltare in fondo per conoscere le ultime novità. Per approfondire ti basterà clicclare i link – Buon divertimento! E’ da ormai 30 anni che esistono tecniche di stampa 3d, però il vero e proprio Boom l’ha fatto solo ora, come mai? Per capirlo ripercorriamo tutti i passi precedenti. Gli inizi risalgono ufficialmente al 1982, quando il signor Chuck Hull inventò la stereolitografia, e, fondando la 3DSystems – azienda ancora saldamente all’apice nel settore – diede vita al primo esempio commerciale di rapid prototyping, e del formato STL. Nel 1985 presenta il brevetto e lo ottiene nel 1986. Il passo successivo fu quello di fondare la sua azienda e partire con la distribuzione di stampanti 3D dagli anni 90. Lui gettò le basi e aprì la strada a tutti coloro che lo seguirono, pur rimanendo lui stesso e la sua azienda al passo con le innovazioni – infatti il concetto da lui brevettato di oggetti fisici creati come sequenza di strati 2d sovrapposti è valido ancora oggi. Nel 1986 Carl Deckard, Joe Beaman (nella foto sotto) and Paul Forderhase (e diversi altri ricercatori) svilupparono le idee di Chuck Hull e svilupparono la selective laser sintering – la sinterizzazione – un processo del tutto simile a quello precedentemente scoperto, ma apportando una modifica: cambiarono la resina con il Nylon, ovvero un liquido con una polvere. Essendo la polvere un solido, questa non ha bisogno di supporti, quindi porta una serie di vantaggi dal lato pratico.
Nel 1988 il signor Crump brevettò la Fused deposition modeling – ovvero la stampa 3D con materiale fuso. Mette da parte sia il laser, sia la polvere e utilizza plastica fusa da “spalmare” strato per strato in funzione dell’oggetto. In seguito fonda la Stratasys, azienda anch’essa leader nel settore Nel video è spiegata la tecnologia inventata da Kramp – FDM funziona secondo la logica del principio additivo, consistente nel posare strati di materiale l’uno sopra l’altro. I filamenti plastici o di altri materiali vanno così a formare layer dopo layer gli oggetti. Nel 1993 è il turno del MIT – l’Institute of Technology con sede a Boston. La 4° tecnologia di stampa è quella che permette di stampare a colori – fino a un massimo di 28 – definita “Three dimensional printing”. Oltre a stampare a colori è una tecnologia utile e costosa per stamapre oggetti molto fedeli alla realtà. Nel video vedrete come alcuni ricercatori sono riusciti a scansionare un gigantesco fossile di balena ed a stamparlo per un’esposizione – pur lasciando il reperto al suo posto. Incredibile la fedeltà di riproduzione
Nel 1995 i Tedeschi del Fraunhofer Institute, diedero il via al metodo del Selective laser melting – Per la prima volta, il mondo delle stampa 3D conobbe la possibilità di produrre oggetti veramente solidi, con una densità che poco aveva da invidiare all’industria tradizionale. Grazie a questo metodo infatti si possono fondere polveri di metallo e ottenere oggetti con una densità del 98%. Il 2002 è l’anno dell’ Electron beam melting – “ovvero fusione a fascio di elettroni, è una tecnologia mediante la quale una sorgente di elevata energia, composta da un fascio opportunamente concentrato e accelerato di elettroni, colpisce un materiale in forma “microgranulometrica” provocandone la fusione completa”. Con questo metodo si arriva ad ottenere oggetti anche metallici con una densità pari al 99,98% addirittura. Nel 2005 la Mcor Technologies Ltd – società Irlandese – da inizio al Paper 3d laminated printing. In pratica s’inventano una macchina che sovrappone fogli di carta su cui a loro volta si è stampato. Il risultato è un metodo additivo che però consente l’utilizzo dei colori, tutti i colori.
Arriva il punto di svolta. Sempre nel 2005, grazie al principio del Self replicating rapid Prototyper si ha la vera e propria svolta nel mondo delle stampanti 3d. Da questo momento si splancano le porte per la produzione e innovazione delle stampanti domestiche. Cosa è successo? La vera rivoluzione è avvenuta in Inghilterra e consiste nell’aver creato una stampante 3d che riproduce se stessa. Fenomenale. Capite la portata di un avvenimento del genere – equivale a dare in mano a migliaia di giovani progettisti e sognatori le chiavi per sviluppare la propria passione. E così è andata. Da questo momento nascono centinaia di Stampanti 3d che anche grazie alle piattaforme di Crwodfounding di Kickstarter e Indiegogo trovano finanziatori. Il RepRap project è completamente opensource, ovvero gratuito e scaricabile per chiunque voglia cimentarsi nel ricostruire la propria stampante 3d. Nel 2007 nasce Shapeways – uno spin off dell’Olandese Royal Philips electronics – come conseguenza del dilagare delle stampanti a basso costo e
del crescente numero di designer 3d. Si tratta di un servizio che descriviamo meglio qui – consiste in un network di stampanti 3d, a cui tutti i possessori possono affiliarsi, con il quale la società garantisce un servizio di stampa 3d e spedizione in tutto il mondo. Oggi dunque ogni persona può avvalersi della prototipazione rapida tramite stampante 3d. Anche se non si è possessori di una stampante, che comunque hanno un costo accessibile, grazie a servizi come shapeways è possibile stampare i propri modelli o quelli degli altri in ogni momento.
Un fatto non meno importante di tutta questa evoluzione è l’aspetto Opensource che caratterizza il mondo delle stampanti 3d. E’ vero che in molti ci guadagnano, ma il sentimento principale è quello della condivisione. Moltissimi designer e sviluppatori mettono in rete i loro progetti o i loro software per il semplice desiderio di condividere la conoscenza e favorire l’innovazione. Ammirabile. Con il progetto RepRap e grazie alla capillarità e sviluppo della rete si sono aperte completamente le frontiere. Nel 2008 Bre Pettis, Adam Mayer, e Zach “Hoeken” Smith fondano la MakerBot Industries e danno inizio alla loro fiorente attività imprenditoriale che ci ha consegnato le stampanti più belle (almeno esteticamente) in circolazione. Se visitate il loro canale Youtube vi rendete conto della grandiosità dei loro prodotti e potete farvi un’idea su quello che offre il mercato attualmente. Essi sono partiti dall’inglese RepRap e l’hanno semplificata. Infatti è vero che era riproducibile, ma i ricercatori inglesi non si erano certo curati di facilitarne il processo. Il risultato a cui giunsero fu la prima stampante acquistabile in scatola di montaggio e fu un successo incredibile. Nel 2010 si inizia a parlare di Contour crafting e di collaborazioni tra NASA e mondo delle stampe 3d. Il contour crafting è la stampa tridimensionale che utilizza il cemento come materiale di stampa. Questo significa che con i mezzi di appropriate dimensioni è possibile stampare case. La NASA ha di conseguenza fatto capolino nella vicenda affermando che in futuro si costruiranno case su Marte con questo sistema, perchè è estremamente affidabile – se ci pensiamo le macchine difficilmente sbagliano e soprattutto sono in grado di lavorare in continuità anche in condizioni estreme (vedi Marte) – altro che scioperi. A inizio 2019 è invece stato inaugurato il ponte stampato in 3d più lungo al mondo. E’ cinese ed è lungo quasi 10 metri.
STAMPA 3D APPLICATA AL MONDO DELL’ARCHITETTURA – Se vuoi saperne di più riguardo alle applicazioni del 3D Printing Oggi – In conclusione possiamo dire che non esiste una conclusione a questo post. Già in questo momento è ormai obsoleto per via delle innovazioni che sono state scoperto dal momento della sua pubblicazione. Qualcuno parla della Terza rivoluzione industriale, e personalmente condivido una visione così ampia. E’ evidente che tutto questo porterà dei cambiamenti incredibili nelle nostre vite, i campi di applicazioni spaziano dall’educazione, all’intrattenimento o alla sanità – ma essenzialmente non hanno limiti. Non resta che rimanere aggiornati, e magari, avviarsi verso la strada dei makers.