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MARZO 2015
AUTOMAZIONE OGGI 379
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AO
TUTORIAL
partire dai file di progettazione CAD calcola automa-
ticamente il posizionamento dei fotopolimeri e del
materiale di supporto che eventualmente aiuta a so-
stenere il pezzo durante la sua creazione. Per creare il
pezzo desiderato, la stampante 3D deposita e imme-
diatamente polimerizza a
raggi UV minuscole gocce
di fotopolimeri liquidi. I
vari strati sottili di mate-
riale emesso dalle testine
di stampa vengono accu-
mulati uno sopra l’altro sul
vassoio, creando un mo-
dello o un pezzo tridimen-
sionale preciso. Quando vi
siano sporgenze o forme
complesse che richiedono
un sostegno, la stampante
3D deposita un materiale
di supporto rimovibile si-
mile a un gel. Al termine del processo di stampa, i materiali di sup-
porto vengono rimossi amano o lavandoli con acqua e i modelli e gli
oggetti sono pronti alla manipolazione o all’uso appena usciti dalla
stampante 3D, senza bisogno di altri trattamenti supplementari. Ri-
spetto alla stereolitografia, questi tipi di processi hanno il vantaggio
di riuscire a realizzare strati anche sottilissimi, dell’ordine della decina
dimicron, che consentonodi ottenereun’elevatissima risoluzionedei
particolari, superfici molto lisce, pur senza richiedere lunghe opera-
zioni di pulizia. Inoltre, è possibile utilizzare contemporaneamente
materiali diversi, sfruttandopiù testinedi stampa, siaper creare forme
con caratteristiche fisiche diverse, ad esempio una parte più rigida e
una più gommosa, sia per ottenere formemulticolore.
Modellazione a deposizione fusa
La tecnologia chiamatamodellazione adeposizione fusa (FDM, Fused
Deposition Modeling) permette di realizzare modelli concettuali,
prototipi funzionali e parti finite utilizzando termoplastiche standard,
materiali tecnici e ABS. Nel processo FDM una testa di estrusione
controllata da una struttura robotizzata si muove su una tavola lungo
due direzioni principali. La tavola può essere abbassata o sollevata
a seconda delle necessità. Un materiale termoplastico, sotto forma
di filamento, viene estruso attraverso una piccola apertura della te-
stina riscaldata. La testa viene spostata per depositare il primo strato
del pezzo da realizzare, dopodiché la tavola viene abbassata (oppure
la testina viene alzata) e il processo di deposizione prosegue con gli
strati successivi, seguendo il percorso predeterminato dal sistema di
controllo che gestisce la stampante 3D. Ove sia necessario un sup-
porto, la stampante 3D deposita un materiale rimovibile che funge
da struttura di sostegno, rimovibile meccanicamente o con l’aiuto
di solventi. Nel processo FDM lo spessore dello strato estruso viene
determinato dal diametro della matrice di estrusione ed è tipica-
mente dell’ordine dei decimi di mm. Questo spessore rappresenta
la tolleranza dimensionale ottenibile nella direzione verticale. Nel
piano x-y, tuttavia, l’accuratezza può raggiungere valori migliori ed
è determinata dalla precisione del sistema di movimentazione delle
testina di estrusione edeposizione. Unesame ravvicinatodi unpezzo
prodottomediante FDMpuò evidenziare l’esistenza di una superficie
gradinata sui piani esterni obliqui. Qualora la rugosità della superficie
sia inaccettabile, è possibile usare processi di lucidatura a vapori chi-
mici o con un utensile caldo per lisciare la superficie. Il sistema della
modellazione fusa è stato declinato anche nella versione ‘per hobbi-
sti’, molto apprezzatadagli artigiani digitali, che viene spesso indicata
come tecnica di fabbricazione a filamenti fusi (FFF), dove la materia
primapiùdiffusa èunabobinadimaterialeplasticomoltoeconomico
e biodegradabile, come il PLA.
Sinterizzazione laser selettiva
La sinterizzazione laser selettiva (SLS, Selective Laser Sintering) è un
processo basato sulla sinterizzazione di una polvere polimerica, op-
pure di una polvere metallica, per ottenere un oggetto finito. Il pro-
cessodi stampa avviene inuna cameradi processo sul cui fondo sono
presenti due cilindri, quellodi costruzionedel pezzoequello che con-
tiene lapolveredellamateriaprima. Uno strato sottiledi polvere viene
inizialmente depositato nel cilindro di costruzione. Un raggio laser,
guidato dal sistema di controllo computerizzato della stampante,
viene quindi focalizzato su quello strato, tracciando e fondendo (o
per le polveri metalliche, sinterizzando) una particolare sezione, che
poi risolidificherà rapidamente trasformandosi in una massa solida.
La polvere rimanente nelle altre aree non illuminate dal raggio laser
rimane inconsistente, ma è comunque in grado di supportare la por-
zione solida che eventualmente la sovrasterà. Un altro strato di pol-
vere viene quindi depositato e il ciclo si ripete in maniera continua
abbassando ogni volta il cilindrodi costruzione fino alla completa co-
struzione del pezzo. Al termine, le particelle di polvere che non sono
state fuseo sinterizzatepossonoessere rimosse e recuperate.
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Stampante Ormerod 2, appartenente alla celeberrima serie
di prodotti open source RepRapPro, viene venduta in kit a
meno di € 500
Ripulitura di un pezzo appena
stampatomediante sinterizzazione
laser selettiva (SLS)
Filamenti di vari
colori e materiali che
costituiscono
la materia prima
delle stampanti 3D
a filamenti fusi