La manifattura additiva nel mondo della didattica

La produzione di oggetti rappresenta un elemento chiave del nostro mondo, guidato dall’innovazione e dalla continua ricerca di soluzioni più efficienti ed ecologicamente sostenibili. Mentre il concetto di produzione evolve costantemente, ci troviamo di fronte a nuove sfide e opportunità, che ci spingono ad esplorare nuove tecnologie, processi e approcci per realizzare oggetti che soddisfino nuove esigenze e ci permettano di progredire come società.

Questa attività fondamentale dell’essere umano ha attraversato un’evoluzione significativa nel corso del tempo. Dall’artigianato tradizionale e la produzione su piccola scala, siamo passati a sistemi industriali altamente sofisticati in grado di produrre oggetti in quantità massicce e con elevata precisione. L’intero processo di produzione coinvolge una serie di fasi, tra cui la progettazione, l’acquisizione di materiali, la lavorazione e l’assemblaggio, al fine di trasformare un’idea in un prodotto fisico. Gli oggetti che ci circondano, dai semplici utensili alle complesse macchine, sono il risultato di processi di produzione che coinvolgono una combinazione di competenze, tecnologie e risorse.

METODI UTILIZZATI PER LA PRODUZIONE DEGLI OGGETTI

La fabbricazione sottrattiva si basa sulla rimozione di materiale da un blocco solido per ottenere la forma desiderata. Questo processo viene generalmente eseguito utilizzando macchine utensili come torni, fresatrici o trapani. L’oggetto finale viene ottenuto tagliando, trapanando, fresando o levigando il materiale in eccesso fino a raggiungere la forma desiderata. La fabbricazione sottrattiva è stata a lungo il metodo tradizionale per la produzione di componenti e parti, ed è ancora ampiamente utilizzata in molti settori, come l’industria automobilistica e l’aerospaziale. Tuttavia, la fabbricazione sottrattiva presenta alcune limitazioni in termini di complessità geometrica e tempi di produzione.

La fabbricazione additiva, comunemente conosciuta come stampa 3D, è un processo innovativo che, al contrario, crea oggetti strato per strato, partendo da dati digitali. Questo metodo si basa sull’aggiunta di materiale, piuttosto che sulla rimozione di parti da un blocco solido. L’oggetto viene costruito attraverso il deposito sequenziale di strati di materiale, spesso utilizzando polimeri, metalli o compositi. La fabbricazione additiva offre una grande versatilità e libertà di design, consentendo di realizzare geometrie complesse e personalizzate che sarebbero difficili da ottenere con altri metodi. Trova applicazione in diversi settori, tra cui medicina, ingegneria, automazione e design.

La tecnologia tridimensionale più diffusa e popolare al mondo è la FDM (Fused Deposition Modeling), un’invenzione americana, brevettata alla fine degli anni ottanta da Scott e Lisa Crump, fondatori della Stratasys.

FASI DI LAVORAZIONE CON TECNOLOGIA FDM

1. Preparazione del file: Viene creato un modello digitale 3D utilizzando un software CAD (Computer-Aided Design) o un file 3D proveniente da altre fonti. Questo modello definisce la geometria dell’oggetto da stampare.
2. Scelta e preparazione del materiale: La stampante 3D FDM utilizza un filamento di materiale termoplastico che viene caricato nella macchina.
3. Riscaldamento e estrusione: Il filamento di materiale viene trasportato fino al blocco di estrusione che è dotato di un ugello riscaldato. Il materiale viene fuso all’interno dell’ugello fino a diventare viscoso.
4. Deposizione strato per strato: La stampante estrude il materiale fuso lungo un percorso specifico, seguendo le istruzioni del modello 3D. L’ugello deposita il materiale fuso in strati sottili prima sul piatto di stampa e strato dopo strato sullo strato precedente.
5. Solidificazione del materiale: Una volta depositato, il materiale fuso si raffredda rapidamente aderendo agli strati precedenti. Questo processo viene ripetuto per ogni strato fino a quando l’oggetto è completamente formato.
6. Finitura: Una volta completata la stampa potrebbero essere necessarie ulteriori lavorazioni, come la rimozione di eventuali supporti di stampa o la rifinitura superficiale per ottenere l’aspetto desiderato.

APPLICAZIONI NEL MONDO DELLA DIDATTICA