Storia della stampa 3D
Prima della stampa 3D, i designer e gli artisti vivevano in un mondo bidimensionale, creando i loro progetti su carta. Quando occorreva un modello 3D, i progettisti dovevano costruirlo assemblando più parti o ricavandolo da solidi grezzi. La costruzione di questi modelli, noti anche come prototipi, era molto costosa in termini di tempo e di risorse finanziarie.
Tutto questo è cambiato con la nascita della “progettazione assistita dall’elaboratore” (Computer-Aided Design – CAD). A quel punto i designer sono stati in grado di trasferire direttamente le proprie idee in modelli tridimensionali. La prima generazione di software CAD era molto costosa e richiedeva stazioni di lavoro altamente performanti. Le aziende dei settori aerospaziale e automobilistico sono state le utenti principali del primo software CAD. E hanno anche collaborato con le società di software per migliorare la tecnologia CAD 3D.
Gli inizi risalgono ufficialmente al 1982, quando il signor Chuck Hull inventò la stereolitografia e, fondando la 3DSystems, azienda ancora saldamente all’apice nel settore, diede vita al primo esempio commerciale di rapid prototyping, e del formato STL.
Nel 1985 presentò il brevetto e lo ottenne nel 1986. Per la sua stampante 3D stereolitografica utilizzò una luce ultravioletta al fine di aggregare i polimeri in strati. La luce colpisce uno strato di polimero che si indurisce e poi si immerge in un bagno di polimero liquido. Ciascuno degli strati viene indurito fino a ottenere la forma desiderata.
Lui gettò le basi e aprì la strada a tutti coloro che lo seguirono, pur rimanendo lui stesso e la sua azienda al passo con le innovazioni; infatti il concetto da lui brevettato di oggetti fisici creati come sequenza di strati 2d sovrapposti è valido ancora oggi.
Nel 1986 Carl Deckard, Joe Beaman, Paul Forderhase e diversi altri ricercatori, partendo dall’idea di Chuck Hull, svilupparono la sinterizzazione (selective laser sintering) un processo del tutto simile a quello precedentemente utilizzato, ma apportando una modifica: cambiarono la resina con il Nylon, ovvero un liquido con una polvere.
Nel 1988 il signor Scott Crump brevettò la stampa 3D con materiale fuso (FDM fused deposition modeling). Mette da parte sia il laser, sia la polvere e utilizza plastica fusa da “spalmare” strato per strato in funzione dell’oggetto. In seguito fonda la Stratasys; anch’essa azienda leader nel settore.
Nel 1993 è il turno del MIT; l’istituto di tecnologia con sede a Boston. La tecnologia sviluppata e definita “Three dimensional printing” permette di stampare a colori, fino a un massimo di 28. Oltre a stampare a colori è una tecnologia utile per stampare oggetti molto fedeli alla realtà.
Nel 1995 i Tedeschi del Fraunhofer Institute diedero il via al metodo del Selective laser melting. Per la prima volta, il mondo delle stampa 3D conobbe la possibilità di produrre oggetti veramente solidi, con una densità che poco aveva da invidiare all’industria tradizionale. Grazie a questo metodo infatti si possono fondere polveri di metallo e ottenere oggetti con una densità del 98%.
Il 2002 è l’anno dell’ Electron beam melting, ovvero, fusione a fascio di elettroni. È una tecnologia mediante la quale una sorgente di elevata energia, composta da un fascio opportunamente concentrato e accelerato di elettroni, colpisce un materiale in forma “microgranulometrica” provocandone la fusione completa. Con questo metodo si arriva ad ottenere oggetti anche metallici con una densità pari al 99,98%.
Nel 2005 la Mcor Technologies Ltd, società irlandese, dà inizio al Paper 3d laminated printing; in pratica, inventano una macchina che sovrappone fogli di carta su cui a loro volta si è stampato. Il risultato è un metodo additivo che però consente l’utilizzo dei colori, tutti i colori.
Arriva il punto di svolta. Sempre nel 2005, grazie al principio del Self replicatin rapid Prototyper si ha la vera e propria svolta nel mondo delle stampanti 3d. Da questo momento si splancano le porte per la produzione e innovazione delle stampanti domestiche. Cosa è successo? La vera rivoluzione è avvenuta in Inghilterra e consiste nell’aver creato una stampante 3d che riproduce se stessa. Fenomenale. Capite la portata di un avvenimento del genere – equivale a dare in mano a migliaia di giovani progettisti e sognatori le chiavi per sviluppare la propria passione. E così è andata. Da questo momento nascono centinaia di Stampanti 3d che anche grazie alle piattaforme di crowdfounding trovano finanziatori.
Il RepRap project è completamente opensource, ovvero gratuito e scaricabile per chiunque voglia cimentarsi nel ricostruire la propria stampante 3d.
Nel 2007 nasce Shapeways, uno spin-off dell’Olandese Royal Philips electron ics, come conseguenza del dilagare delle stampanti a basso costo e del crescente numero di designer 3d. Si tratta di un servizio che consiste in un network di stampanti 3d, a cui tutti i possessori possono affiliarsi, con il quale la società garantisce un servizio di stampa 3d e spedizione in tutto il mondo.
Oggi dunque ogni persona può avvalersi della prototipazione rapida tramite stampante 3d. Anche se non si è possessori di una stampante, che comunque hanno un costo accessibile, grazie a servizi come shapeways è possibile stampare i propri modelli o quelli degli altri in ogni momento.
Un fatto non meno importante di tutta questa evoluzione è l’aspetto Opensource che caratterizza il mondo delle stampanti 3d. E’ vero che in molti ci guadagnano, ma il sentimento principale è quello della condivisione. Moltissimi designer e sviluppatori mettono in rete i loro progetti o i loro software per il semplice desiderio di condividere la conoscenza e favorire l’innovazione. Con il progetto RepRap e grazie alla capillarità e sviluppo della rete si sono aperte completamente le frontiere.
Nel 2008 Bre Pettis, Adam Mayer, e Zach “Hoeken” Smith fondano la MakerBot Industries e danno inizio alla loro fiorente attività imprenditoriale che ci ha consegnato le stampanti più belle (almeno esteticamente) in circolazione. Essi sono partiti dall’inglese RepRap e l’hanno semplificata. Infatti è vero che era riproducibile, ma i ricercatori inglesi non si erano certo curati di facilitarne il processo. Il risultato a cui giunsero fu la prima stampante acquistabile in scatola di montaggio e fu un successo incredibile.
Nel 2010 si inizia a parlare di Contour Crafting e di collaborazioni tra NASA e mondo delle stampe 3d. Il Contour Crafting è la stampa tridimensionale che utilizza materiali cementizi per la stampa. Questo significa che con i mezzi di appropriate dimensioni è possibile stampare case. La NASA ha di conseguenza fatto capolino nella vicenda affermando che in futuro si costruiranno case su Marte con questo sistema, perché è estremamente affidabile. Se ci pensiamo, le macchine difficilmente sbagliano e soprattutto sono in grado di lavorare in continuità anche in condizioni estreme.
A inizio 2019 è stato inaugurato il ponte stampato in 3d più lungo al mondo. E’ cinese ed è lungo quasi 10 metri.
Oggi, in conclusione, possiamo dire che non esiste una conclusione a questa articolo cronologico. Già in questo momento è obsoleto per via delle ulteriori innovazioni apportate. Qualcuno parla di Terza rivoluzione industriale.