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Che cos'è la modellazione a deposizione fusa (FDM)? Guida completa alla comprensione della tecnologia

Scoprite tutto quello che c'è da sapere sulla modellazione a deposizione fusa (FDM) con la nostra guida completa.

La modellazione a deposizione fusa (FDM) è una tecnologia di produzione additiva molto diffusa, utilizzata per la prototipazione e la produzione. Questo processo crea modelli e parti estrudendo materiali termoplastici strato per strato fino a formare la forma desiderata.

Introduzione alla modellazione a deposizione fusa (FDM)

Inventata da S. Scott Crump nel 1988, la Fused Deposition Modeling (FDM) è stata inizialmente sviluppata come strumento per la produzione di stampi a iniezione di plastica. Nel corso del tempo, la tecnologia si è evoluta e oggi la FDM è una delle tecnologie di stampa 3D più diffuse e utilizzate al mondo.

S. Scott Crump (Immagine: Nancy Kuehn)

La storia della FDM

L'idea dell'FDM è venuta a Crump mentre costruiva una rana giocattolo per sua figlia usando una pistola per colla e una miscela di polietilene e cera di candela. Crump si rese conto che avrebbe potuto usare lo stesso concetto per costruire oggetti tridimensionali e così nacque la FDM.

Il primo prototipo FDM è stato creato nel 1988 e si chiamava "Fused Deposition Modeling". La macchina era progettata per stampare parti termoplastiche fondendo il materiale plastico e depositandolo strato per strato. Nel 1990 è stata venduta la prima macchina FDM e all'inizio degli anni 2000 la FDM è stata ampiamente adottata da molti settori industriali.

Oggi la FDM è utilizzata in diversi settori, tra cui quello aerospaziale, automobilistico, sanitario e dell'istruzione.

Come la FDM si inserisce nel mondo della stampa 3D

La stampa 3D consiste nella creazione di un oggetto tridimensionale a partire da un modello digitale, aggiungendo strati di materiale. La FDM è un tipo specifico di tecnologia di stampa 3D che utilizza un filamento termoplastico come materiale di costruzione. Il filamento viene fuso e poi estruso attraverso un ugello, strato per strato, per creare il prodotto finale.

La FDM è nota per la sua versatilità, in quanto può stampare un'ampia gamma di materiali, tra cui ABS, PLA, nylon e policarbonato. Inoltre, le stampanti FDM sono ampiamente disponibili e generalmente più convenienti di altri tipi di stampanti 3D.

Tuttavia, la FDM ha i suoi limiti. Può essere difficile ottenere alti livelli di dettaglio e precisione con la FDM e le linee di strato possono essere visibili sul prodotto finale.

Nonostante queste limitazioni, la FDM rimane una scelta popolare per gli appassionati e i professionisti della stampa 3D. Con il continuo sviluppo della tecnologia FDM, è probabile che in futuro vedremo usi ancora più innovativi per questa versatile tecnologia di stampa 3D.

Stampante 3D FDM
Stampante 3D FDM

Il processo FDM spiegato

La stampa 3D ha rivoluzionato il modo in cui creiamo gli oggetti e la Fused Deposition Modeling (FDM) è una delle tecnologie di stampa 3D più diffuse. La stampa FDM è un processo di costruzione di oggetti strato per strato utilizzando materiali termoplastici. Questa tecnologia è ampiamente utilizzata in diversi settori, tra cui quello aerospaziale, automobilistico e sanitario.

Componenti chiave di una stampante FDM

Una stampante FDM è composta da vari componenti, come il letto di stampa, l'estrusore, l'ugello e il filamento. Il letto di stampa è il luogo in cui viene stampato l'oggetto. Può essere riscaldato o non riscaldato, a seconda del materiale utilizzato. L'estrusore ha il compito di spingere il filamento attraverso l'estremità calda e di farlo uscire dall'ugello. Il filamento viene fuso nell'estremità calda e depositato sul letto di stampa per creare l'oggetto. Le dimensioni dell'ugello possono variare a seconda della risoluzione richiesta per la stampa.

Guida passo passo alla stampa FDM

Il processo di stampa FDM inizia con la creazione di un progetto 3D al computer. Questo progetto può essere creato utilizzando vari software, tra cui il software CAD (Computer-Aided Design). Una volta completato, il progetto viene salvato come file STL. Il file STL viene importato in un software di slicing che taglia il modello in strati. Il software di slicing genera quindi un file di codice G che viene letto dalla stampante FDM per creare l'oggetto.

Prima della stampa, la stampante FDM deve essere calibrata per garantire che il letto di stampa sia in piano e che l'estrusore sia all'altezza corretta. La stampante FDM riscalda l'estrusore e il letto di stampa alla temperatura richiesta e posiziona il primo strato di materiale. La stampante continua a stampare strato per strato, seguendo le istruzioni del codice G, fino al completamento dell'oggetto. Il tempo di stampa può variare a seconda delle dimensioni e della complessità dell'oggetto.

Ritratto di giovane ingegnere industriale che lavora al computer, su schermo CAD
Creazione di progetti 3D tramite CAD.

Conoscere i materiali FDM

La FDM supporta un'ampia gamma di materiali termoplastici, tra cui PLA, ABS, PETG e Nylon. Il PLA (acido polilattico) è un materiale popolare per i principianti ed è facile da stampare. È un materiale biodegradabile ricavato da risorse rinnovabili come l'amido di mais. L'ABS (Acrilonitrile Butadiene Stirene) è più resistente e durevole del PLA e rappresenta una scelta popolare per le applicazioni di ingegneria. Il PETG (polietilene tereftalato glicole) è noto per la sua durata e flessibilità ed è comunemente usato nella stampa 3D di parti meccaniche. Il nylon è una scelta popolare per le applicazioni ad alte sollecitazioni, grazie alla sua resistenza e tenacità.

Quando si sceglie un materiale per la stampa FDM, è importante considerare le proprietà del materiale e i requisiti dell'oggetto da stampare. Si devono prendere in considerazione fattori come la resistenza alla temperatura, la flessibilità e la forza.

Nel complesso, la stampa FDM è una tecnologia di stampa 3D versatile ed economica che può essere utilizzata in diversi settori. Grazie alla capacità di stampare oggetti con geometrie complesse e un'ampia gamma di materiali, la stampa FDM è uno strumento prezioso per la prototipazione, la produzione e la ricerca e sviluppo.

Materiale PLA e ABS per la stampa 3D.

Vantaggi e svantaggi della FDM

Vantaggi della tecnologia FDM

La tecnologia di stampa FDM (Fused Deposition Modeling) è una scelta popolare per gli appassionati di stampa 3D di tutto il mondo. Questa tecnologia offre diversi vantaggi, tra cui economicità, sostenibilità e flessibilità.

L'accessibilità è uno dei maggiori vantaggi della tecnologia FDM. Richiede costi di hardware e materiali inferiori rispetto ad altre tecnologie di stampa 3D, il che la rende ideale per le piccole imprese e i privati. L'economicità della tecnologia FDM l'ha resa accessibile a un pubblico più vasto, consentendo a un maggior numero di persone di sperimentare i vantaggi della stampa 3D.

L'FDM è anche sostenibile, poiché utilizza materiali riciclabili che possono essere riutilizzati e riciclati. Questa caratteristica la rende un'opzione ecologica per coloro che sono consapevoli della propria impronta di carbonio. L'uso di materiali riciclabili ha reso la tecnologia FDM una scelta popolare anche nell'industria manifatturiera, dove la sostenibilità è una priorità assoluta.

La flessibilità della tecnologia FDM consente agli utenti di produrre pezzi di quasi tutte le forme e dimensioni, rendendola uno strumento incredibilmente utile per la prototipazione. Questa caratteristica l'ha resa una scelta popolare per architetti e ingegneri che necessitano di disegni complessi per i loro progetti. La tecnologia FDM è stata utilizzata anche nell'industria medica per produrre arti protesici e altri dispositivi medici.

Limiti e sfide della FDM

Nonostante i suoi numerosi vantaggi, la tecnologia FDM presenta anche alcune limitazioni e sfide che devono essere prese in considerazione. Una delle principali limitazioni della FDM è la dimensione della costruzione, che rende difficile la produzione di oggetti su larga scala. Questa limitazione l'ha resa meno popolare nell'industria manifatturiera, dove spesso è richiesta una produzione su larga scala.

I prodotti FDM possono anche presentare linee di strato visibili, che possono influire sulla finitura estetica del prodotto finale. Anche se questo fenomeno può essere minimizzato con tecniche di post-elaborazione, può comunque rappresentare una sfida per coloro che desiderano una finitura liscia per i loro prodotti.

Il processo può anche essere soggetto a deformazioni o ritiri del materiale durante la stampa, che possono influire sulla precisione del prodotto finale. Questo problema ha reso difficile la produzione di pezzi con elevata precisione e accuratezza, rendendola meno popolare nei settori in cui la precisione è fondamentale.

Applicazioni della modellazione a deposizione fusa

Prototipazione rapida con FDM

L'FDM ha rivoluzionato il processo di prototipazione in molti settori, consentendo ai progettisti di creare prototipi rapidi. La tecnologia offre tempi di realizzazione rapidi, che consentono ai progettisti di iterare e perfezionare i progetti a un ritmo molto più veloce rispetto ai metodi tradizionali.

Parti e produzione per uso finale

La tecnologia FDM viene utilizzata anche per la produzione e i componenti di uso finale. Grazie ai progressi dei materiali e delle capacità delle stampanti, la FDM può produrre pezzi di alta qualità che soddisfano gli standard del settore. Questo approccio può portare a processi produttivi più efficienti, tempi di consegna più rapidi e costi di produzione ridotti.

Personalizzazione e personalizzazione

La tecnologia FDM offre un incredibile grado di personalizzazione dei prodotti, consentendo la personalizzazione del design e delle opzioni di colore. Questa caratteristica è utilizzata da diversi settori come la moda, la gioielleria e l'automotive. La tecnologia FDM consente processi di personalizzazione e porta con sé i vantaggi di una riduzione degli scarti, tempi di produzione più rapidi e unicità del prodotto.

Scarpe stampate in 3D
Scarpe stampate in 3D

Confronto tra FDM e altre tecnologie di stampa 3D

FDM vs. Stereolitografia (SLA)

La stereolitografia utilizza un processo di polimerizzazione di una resina fotosensibile con luce UV per formare oggetti. Offre un elevato livello di dettaglio e precisione rispetto alla FDM ed è più adatta per piccoli oggetti complessi. La stereolitografia è più costosa della FDM e la resina può essere costosa, limitando la gamma di applicazioni.

FDM vs. sinterizzazione laser selettiva (SLS)

La SLS è una tecnologia di stampa 3D che fonde un materiale in polvere con un laser per formare oggetti. Il processo consente di ottenere prodotti ad alta resistenza e durata, rendendoli ideali per applicazioni nel settore ingegneristico e manifatturiero. La SLS è molto più costosa della tecnologia FDM, richiede temperature più elevate ed è più complessa, il che la rende più difficile da gestire e mantenere.

FDM vs. elaborazione digitale della luce (DLP)

L' elaborazione digitale della luce o DLP utilizza materiali fotopolimerici che vengono polimerizzati dalla luce UV per produrre oggetti 3D. La tecnologia DLP offre un elevato livello di dettaglio e precisione rispetto alla FDM, ma è limitata nella gamma di materiali che può utilizzare. La DLP richiede un elevato livello di controllo durante il processo di stampa e può essere costosa da gestire e mantenere.

Il futuro della modellazione a deposizione fusa

La tecnologia FDM continuerà a migliorare e verranno sviluppati nuovi materiali per soddisfare i requisiti delle diverse applicazioni. Man mano che le macchine diventeranno più sofisticate, la gamma di possibilità si amplierà con la tecnologia.

In conclusione, la modellazione a deposizione fusa (FDM) è una tecnologia incredibile che ha trasformato il mondo della fabbricazione e della produzione. Grazie alla sua capacità di produrre prototipi di alta qualità, parti per uso finale e opzioni di personalizzazione, il futuro sembra promettente per la tecnologia FDM.

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