Che cosa si può fare con le stampanti 3D?

Come accade di frequente con le tecnologie nuove e promettenti, capita che si sentano e leggano cose fantasiose sulle stampanti 3D, gli aggeggi che servono per realizzare e personalizzare oggetti su una scala diversa da quella industriale. Nelle ultime settimane il tema è stato ripreso più volte da Beppe Grillo nei suoi comizi: ha spiegato che nel resto del mondo ci sono milioni di persone che si stampano dentiere, protesi e persino case utilizzando stampanti 3D. Come vedremo, molte di queste affermazioni sono false: appartengono, forse, a un futuro ancora molto lontano. È indubbio però che la stampa 3D offra enormi opportunità e possa portare a un cambiamento sensibile degli attuali processi industriali. Già due anni fa l’Economist dedicò un editoriale all’argomento, parlando di una “terza rivoluzione industriale” resa possibile dal cambiamento nel modo di progettare e soprattutto di produrre le cose che ci stanno intorno grazie al digitale. Ma andiamo con ordine.

Che cos’è una stampante 3D
Per stampare un documento, le comuni stampanti a getto d’inchiostro fanno muovere una testina avanti e indietro lungo un asse orizzontale, mentre il foglio sotto di essa scorre lentamente in avanti. La testina rilascia righe sottilissime di inchiostro che messe una sotto l’altra formano parole e immagini. Una stampante 3D funziona più o meno allo stesso modo, ma invece di lavorare sulle due dimensioni del foglio, si muove lungo tre assi e sovrappone tra loro diversi strati di materiale, di solito particolari plastiche.

Come quelle di casa per stampare sui fogli, la stampante 3D è collegata a un computer, che le invia le informazioni per realizzare il modello tridimensionale. Il processo di stampa di solito richiede diverso tempo, perché la testina della stampante deve depositare il materiale strato dopo strato, e se il progetto 3D è complesso deve spostarsi in diversi punti, riempire sezioni e lasciarne altre vuote.

La definizione della stampante 3D è data sostanzialmente da quanto è spesso lo strato di materiale che deposita per costruire l’oggetto: più lo strato è sottile più la stampante ha una buona definizione. In media lo spessore è di 0,1 millimetri, ma ci sono modelli che riescono a stampare sovrapponendo strati di appena 0,02 millimetri. Oltre alla definizione verticale, ce n’è una seconda che tiene conto della densità di particelle di materiale che vengono allineate orizzontalmente.

Come è fatta una stampante 3D
Esistono un sacco di modelli diversi di stampanti tridimensionali: alcuni sono enormi e servono per la produzione di componenti meccanici di grandi dimensioni, altre sono molto piccole e servono per creare piccole protesi, usate poi per eseguire impianti sui pazienti.

Probabilmente avrete visto da qualche parte una foto o un video di un modello per uso domestico e amatoriale, il cui sistema di funzionamento è più semplice rispetto ai modelli più elaborati. In questo caso la stampante è di solito un parallelepipedo simile alle stampanti laser domestiche, ma con pannelli trasparenti ai suoi lati per vedere l’andamento del processo di stampa. All’interno della struttura c’è una testina assicurata a staffe mobili, che le permettono di spostarsi avanti, indietro, in alto e in basso. Alla testina è collegata una cartuccia di materiale plastico, la cui fuoriuscita viene regolata dalla testina stessa a seconda delle caratteristiche dello strato che sta stampando. Il materiale può essere in forma liquida o in polvere e non è sempre di plastica: alcune stampanti utilizzano metalli e altre polimeri che simulano le caratteristiche dei tessuti del corpo.

Che cosa si stampa con le stampanti 3D
Negli ultimi anni ci sono stati progressi notevoli nelle tecnologie per la stampa in 3D, sia per quanto riguarda le stampanti sia per i materiali che possono essere utilizzati. Le stampanti 3D in ambito industriale iniziano a essere usate soprattutto per stampare prototipi di futuri prodotti a costi molto bassi rispetto ai metodi tradizionali per realizzarli. In questo modo si possono testare e sperimentare le caratteristiche dei modelli di pre-produzione realizzandone di molto simili al prodotto finito.

In ambito sanitario, da alcuni anni si stanno studiando soluzioni per realizzare protesi e tessuti che possano essere impiantati nei pazienti. L’idea è di usare la stampa 3D per creare modelli personalizzati delle cose da impiantare, in modo che si adattino al meglio a chi le dovrà utilizzare. Alcuni mesi fa, per esempio, è stata impiantata nel cranio di un paziente una placca stampata in 3D, creata appositamente per la persona che l’avrebbe ricevuta e che non ha avuto problemi di rigetto e infezioni.

In molti prevedono che con le stampanti 3D in futuro sarà possibile stamparsi di tutto. Alcune società hanno iniziato a usare questi sistemi per permettere ai loro clienti di personalizzare gli oggetti che stanno per acquistare. Nel 2013 Nokia ha messo a disposizione i modelli al computer necessari per stampare gli involucri dei suoi smartphone Lumia 820, offrendo la possibilità ai proprietari di stampanti 3D di farne versioni personalizzate. E c’è chi si è messo a stamparsi armi, come pistole che sparano sul serio.

In casa
È vero che iniziano a esistere stampanti 3D per uso domestico, ma sono ancora poco diffuse perché costose e non così semplici da usare, soprattutto per i meno esperti. Difficilmente si trovano modelli che costino meno di 700 euro, prezzo cui va aggiunto quello per il materiale necessario per le stampe, che di solito costa tra i 20 e i 25 dollari al chilo, molto di più rispetto alle classiche palline di plastica che vengono fuse negli stampi per produrre gli oggetti con metodi tradizionali.

Diffusione
Nei suoi comizi in giro per l’Italia in vista delle elezioni europee, Beppe Grillo ha sostenuto in più occasioni che già oggi negli Stati Uniti le persone si stampano gli oggetti di cui hanno bisogno in casa, senza problemi. In realtà le cose non stanno così: le stampanti 3D sono poco diffuse e le attuali versioni per la casa hanno spesso funzioni limitate, che permettono al massimo di stamparsi cose come piccoli portachiavi o soprammobili, tra l’altro di un solo colore e piuttosto grossolani. Sarà necessario molto tempo per arrivare a uno scenario paragonabile a quello dato già come esistente da Grillo, tuttavia secondo gli analisti il mercato delle stampanti 3D ha enormi potenzialità per espandersi. La maggiore disponibilità dei sistemi per le stampe 3D contribuirà a fare ridurre i prezzi delle strumentazioni e delle materie prime per effettuare le stampe anche in ambito domestico.

Le stampanti 3D negli edifici pubblici
Sempre nei suoi comizi, Grillo dice che negli Stati Uniti “le persone vanno al comune, portano il loro progetto e se lo fanno stampare gratis con le stampanti 3D degli uffici comunali”. Anche in questo caso le cose non sono esattamente così: è vero che alcune istituzioni pubbliche hanno iniziato a mettere a disposizione le loro stampanti 3D ai cittadini, ma si tratta di iniziative singole e isolate che per ora non hanno ricevuto un grande seguito. Le stampanti messe a disposizione, inoltre, sono abbastanza rudimentali e sono quasi sempre quelle vendute per uso domestico, con tutti i limiti che ne conseguono.

Le stampanti 3D e le case
Grillo sostiene anche che già oggi chi vuole si fa stampare la casa dove vorrà andare a vivere con una stampante in 3D. In realtà la stampa tridimensionale in ambito edile è ancora ai primordi e fino a ora ha portato a pochissime applicazioni pratiche. Una società cinese ha comunque dimostrato di recente che è possibile costruire case usando enormi stampanti 3D, almeno stando ai media locali.

L’azienda si chiama WinSun e ha utilizzato quattro stampanti che possono coprire una base di 10 metri per 6,6 metri per creare le strutture delle nuove case. Queste sono realizzate da una grande testina che spruzza, strato dopo strato, cemento e materiali di recupero, fino a completare un pannello. I diversi pannelli sono poi trasportati al cantiere e assemblati tra loro, riducendo i tempi di costruzione. Seguendo questo sistema, è stato possibile costruire 10 abitazioni in un giorno a costi molto bassi. Per ora si tratta comunque di iniziative su piccola scala: allo stato attuale non esistono grandi società che ti costruiscano la casa stampandotela in 3D, né tanto meno uffici pubblici che provvedano a eseguire questi tipi di richieste.