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Torri 3D (Credit: CADdyBLOG)

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ISINNOVA: PROFESSIONISTI DELL’INNOVAZIONE!

IL TERMINE “STAMPA 3D”, NEL CORSO DELL’ULTIMO QUINQUENNIO, È ENTRATO PROGRESSIVAMENTE NEL VOCABOLARIO COMUNE, MA, PUR STANDO SULLA BOCCA DI MOLTI, NON È ALTRETTANTO DIFFUSA UNA CHIARA CONOSCENZA DI CHE COSA REALMENTE SIGNIFICHI E DI QUALI SIANO LE APPLICAZIONI E I POSSIBILI SVILUPPI DI QUESTA TECNOLOGIA. NE PARLIAMO CON L’ING. ALESSANDRO ROMAIOLI, DIRETTORE TECNICO DI ISINNOVA – CON L’INTENTO DI FAR LUCE SULL’ARGOMENTO, FORNENDO PUNTI DI RIFERIMENTO CERTI ED ILLUSTRANDO IL PUNTO DI VISTA E L’INTERPRETAZIONE DELL’AZIENDA

L’L’approccio di ISINNOVA alla stampa 3D – afferma Romaioli - è piuttosto recente: da circa cinque anni ci occupiamo in azienda di prototipazione rapida e di piccole produzioni, ma è a partire da marzo 2020 che abbiamo acquisito notorietà sfruttando in modo innovativo questa modalità di realizzazione tecnica. In quel frangente, abbiamo deciso di aiutare la comunità nella lotta alla pandemia globale di Covid19 fabbricando repliche in 3D di una valvola Venturi in uso su respiratori ospedalieri. Il componente è stato creato usando stampa 3D a polvere SLS, tecnologia su cui torneremo oltre. A questo progetto è seguito l’adattamento di una maschera da snorkeling perché diventasse una maschera per respirazione assistita, grazie a un connettore chiamato valvola Charlotte, stampato in 3d FDM”. Parlando di stampa 3D non si può non menzionare Chuck Hull, che negli anni ’80 inventa e brevetta la stereolitografia. Si tratta del primo processo di stampa 3D che crea oggetti solidi tramite l’indurimento di strati successivi e sovrapposti di polimero liquido. “In quegli anni, - spiega Romaioli - quel tipo di tecnologia era appannaggio di pochi e implicava costi quasi proibitivi; oggi possiamo dire di aver maturato conoscenze molto più specifiche da un lato, e dall’altro di aver inaugurato la diffusione di una maggiore consapevolezza in merito all’additive manufacturing che ha contribuito a renderlo più accessibile. I progressi sono però ancora ben lontani dall’aver esaurito i numerosi vantaggi ricavabili da questo tipo di applicazione”.

Le tipologie di stampa 3D

Analizziamo brevemente, insieme all’ing. Romaioli, le quattro principali tipologie di stampa 3D, cercando di fornire un ordine di grandezza indicativo dei costi delle stampanti sul mercato. La tecnologia più comune e più nota, oltre che più economica, è sicuramente la stampa FDM (Fluid Deposition Modeling): a partire da una bobina di filamento polimerico la macchina fonde il materiale e lo deposita a strati successivi per la creazione di modelli solidi. “Si tratta – precisa Romaioli - di una tecnologia semplice che non prevede particolari incombenze di post-processing, se non la rimozione di eventuali supporti, ed offre una gamma di materiali di impiego piuttosto ampia: dai polimeri comuni PLA e ABS al nylon, passando per composti caricati in carbonio, legno, ceramica, fino ai metalli. I costi delle stampanti FDM professionali vanno dai mille di euro alle poche decine di migliaia, ma si possono trovare delle FDM ad uso hobbistico per poche centinaia di euro”.

La tecnologia SLS (Selective Laser Sintering) sfrutta anch’essa la fusione del materiale partendo però da composti in polvere e utilizzando un fascio laser per sinterizzare le porzioni di interesse. “Tramite l’effetto dell’elevata temperatura – precisa l’ingegnere - i grani si fondono tra di loro per costruire il manufatto. Questa tecnologia, al contrario della precedente, permette di ottenere pezzi di elevata finitura, sia per piccole sia per grandi dimensioni e garantisce ottime proprietà meccaniche consentendo una significativa versatilità geometrica. Questa modalità di produzione 3d è tuttavia molto costosa; le stampanti sul mercato vengono vendute con prezzi a partire da decine di migliaia di euro fino a qualche centinaio di migliaia”.

La tecnologia SLA (StereoLithography Apparatus) o stereolitografia è la modalità inizialmente sviluppata dall’ingegner Hull, che sfrutta il processo di fotopolimerizzazione e solidificazione di un liquido che, versato in una vasca, viene irraggiato da un laser. Il materiale di base è resina fotosensibile composta da polimeri epossidici. Le stampanti per questa modalità di stampa additiva hanno un costo indicativo di 20.000-30.000 e permettono di ottenere pezzi ad elevata definizione, sia per piccole sia per grandi dimensioni. I manufatti finiti vantano buone proprietà meccaniche. Di contro è da considerare un limite l’esiguo numero di materiali utilizzabili.

“La DLP – continua Romaioli - sfrutta lo stesso principio di fotopolimerizzazione utilizzando uno schermo UV invece di un fascio laser, col risultato di una resa leggermente inferiore dal punto di vista della finitura, ma con costi decisamente più accessibili, nell’ordine del migliaio di euro fino a poche decine di migliaia per stampanti di buon livello. Anche in questo caso è bene aggiungere che sono disponibili per poche centinaia di euro stampanti dedicate all’hobbistica, che danno discreti risultati”. La tecnologia FDM è sicuramente la più semplice e immediata, soprattutto per l’assenza di rifinitura post-processo, lavaggi speciali o aspirazione di fumi. Questo la rende accessibile anche ai non professionisti del settore.

I vantaggi della stampa 3D

Ad oggi la stampa 3D è ampiamente utilizzata nel campo della prototipazione rapida, principalmente a servizio dell’industria, ma trova importanti applicazioni in ambito biomedicale e aerospaziale. “Per dare un’idea dell’impatto di questa tecnologia – spiega Romaioli - consideriamo uno dei settori da anni traino dell’economia mondiale, l’automotive. Le grandi case automobilistiche stanno progressivamente dismettendo grossi impianti per lo stoccaggio di pezzi di ricambio, sostituendoli con file 3D virtuali che, a seconda dell’occorrenza, vengono utilizzati per produrre oggetti sul momento. Producendoli in loco, non solo vengono eliminati i costi e tempi delle spedizioni, ma la casa madre può risparmiare risorse in termini di spazio di stoccaggio e di acquisto di componenti da terzi. L’applicazione della stampa 3d potrebbe estendersi oltre la ricambistica; già alcuni anni fa è stata realizzata la prima auto elettrica interamente stampata 3D; la STRATI. Certo, quell’auto non era competitiva sul mercato a livello di prestazioni, ma quell’esperimento costituisce il preludio di un futuro del mercato automotive legato all’additive manufacturing”.

Anello 3D-Prototek

Una delle principali leve commerciali che amplificano la richiesta della clientela e il conseguente impiego della stampa 3D è la possibilità di creare in tempi rapidissimi e a basso costo componenti “su misura”. Nel settore della personalizzazione, l’additive manufacturing sta soppiantando le classiche tecnologie produttive e di trasformazione; questo grazie ai bassi costi e soprattutto alle libertà geometriche. I settori maggiormente impattati sono il già citato settore biomedicale (protesi, ortopedia correttiva, odontoiatria), ma anche il settore della moda (abbigliamento, accessori, calzature), dell’artigianato, il settore dolciario e dell’oreficeria. Riguardo quest’ultimo, sempre crescente è la domanda di gioielli unici, realizzati con geometrie difficili se non impossibili da ottenere con le metodologie storiche di produzione; gli orefici più specializzati utilizzano la stampa 3D per ottenere direttamente il pezzo in metalli preziosi o realizzare dime con cui creare gli stampi da fusione.

Le reti di makers

“Oltre che per la sua versatilità, il continuo sviluppo dell’additive manufacturing si deve al grande numero di risorse open-sourcing inerenti, disponibili online. Le reti di makers, così vengono definiti i professionisti e gli appassionati di stampa 3D, di produttori e di trasformatori creano aree collaborative e di scambio che permettono al know-how globale di crescere ad una velocità molto maggiore rispetto a settori in cui i traguardi vengono celati dalle aziende proprietarie, al fine di sfruttarli il più possibile dal punto di vista del profitto. Il futuro del 3D printing vedrà sicuramente ancor più applicazioni nel campo medicale, anche a livelli avanzati: sempre più test e studi vengono intrapresi basandosi su nanotecnologie 3D, fino alla replica di interi organi”. Afferma Romaioli. “Da non sottovalutare, le potenzialità nel campo dell’edilizia con la realizzazione di abitazioni in 3D mediante la deposizione di successivi strati di cemento e soprattutto del food, dove potremo vedere non solo cibi personalizzati in gusto e design, ma anche nel contenuto nutritivo. Con il 3d abbiamo il primo esempio di produzione concreta in cui ciò che immaginiamo riesce a prendere forma in poco tempo sotto i nostri occhi. L’errore da evitare è considerare scontato e non dare il reale valore, anche in prospettiva, a ciò che di straordinario la tecnica è in grado di darci”.

Chi è ISINNOVA

“Siamo un gruppo di progettisti, creativi e inventori. Ci appassioniamo nel rendere reali le idee dei nostri clienti. Afferma l’ing. Cristian Fracassi, CEO di ISINNOVA. Intendiamo essere professionisti dell’innovazione, veicolando il cambiamento tramite la conoscenza tecnica e una visione orientata al futuro. Utilizziamo un approccio propositivo, che consente di ottenere risultati tangibili: aiutiamo gli imprenditori ad apportare significative migliorie in contesti aziendali e affianchiamo i privati che desiderano portare a compimento una loro intuizione. Chi ci contatta ha motivazioni chiare e presenti: vuole generare valore dalle proprie idee, a qualunque stadio si trovino. È nostro compito saper ascoltare, conservando come valori fondanti dell’azienda la lealtà, la trasparenza e, non da ultimo, la propositività, che ci contraddistingue. Vantiamo un gruppo eterogeneo, che eroga competenze tecniche e ingegneristiche in svariati campi, garantiamo flessibilità e capacità di adattamento. I campi più comuni di nostro intervento sono: consulenza tecnica, consulenza per la proprietà intellettuale, progettazione di massima, prototipazione”. 