Hai bisogno di una nuova articolazione della spalla, una pistola o quella minuscola parte che si adatta al giocattolo di tuo figlio? Le stampanti 3D hanno il potenziale per cambiare la nostra vita e rendere ogni persona un inventore, uno scultore o uno chef.
Queste stampanti rivoluzionarie sono sempre più visibili nella nostra vita quotidiana:
Michelangelo una volta ha spiegato che ogni blocco di pietra ha una statua in esso, ed è compito della scultura di scoprirlo. Una volta che l'artista comprende l'immagine tridimensionale che cerca, il suo compito è quello di eliminare con cura il materiale estraneo per rivelare la struttura nascosta. Se Michelangelo fosse stato in grado di utilizzare una stampante 3D, il suo processo creativo sarebbe stato esattamente il contrario: iniziare senza nulla e creare gradualmente la sua immagine mentale aggiungendo sostanza finché la forma che cercava fosse completa.
Il termine "stampa 3D" è un termine improprio, in quanto vi è poca somiglianza con la stampa bidimensionale per cui l'inchiostro viene applicato sulla carta. Tuttavia, il processo è simile alla stampa in quanto il risultato è l'accumulo di diversi strati di materiali disposti in sequenza in forme diverse per creare un solido oggetto tridimensionale. Una descrizione più accurata sarebbe "produzione additiva", un metodo diverso di creazione rispetto alla produzione tradizionale che si basa sulla rimozione di materiale solido da una massa non formata più grande.
Il processo inizia con una progettazione assistita da computer (CAD) o uno scanner 3D per tradurre un modello in misure digitali tridimensionali. Utilizzando il materiale selezionato (liquido, polvere, carta o materiale in fogli), più strati sottili vengono posizionati e fusi mediante riscaldamento, polimerizzazione, centratura, laminazione o fotopolimerizzazione per creare un singolo oggetto unificato.
La tecnologia di stampa 3D si è evoluta nell'ultimo terzo secolo; un rapporto 2014 di Patent Insight Pro elencava circa 2.635 brevetti relativi alla tecnologia di stampa 3D che sono stati rilasciati dai primi anni '70. Mentre ogni brevetto può essere specifico per quanto riguarda le sue affermazioni e la giustificazione per garantire l'emissione di un brevetto, possono essere generalmente classificati in base a quanto segue:
Molti osservatori del settore affermano che la mancanza di penetrazione nei mercati di massa fino ad oggi è dovuta agli ampi brevetti di diverse società e alla probabilità di azioni legali sulla proprietà intellettuale. In parole povere, le aziende non hanno speso le risorse per sfruttare la tecnologia perché temono di essere citate in giudizio.
Questo ostacolo alla concorrenza ha impedito ai nuovi arrivati di uscire dal mercato e ai prezzi elevati; troppo alto, infatti, per supportare le applicazioni dei consumatori del mercato di massa. Con molti dei brevetti che coprono la tecnologia di base che è scaduta nel 2013 e altri in scadenza nel 2014 e 2015, è probabile che ci sia un'esplosione di nuovi prodotti e una riduzione dei prezzi delle attrezzature simile al declino in altri hardware elettronici come televisori, computer e telefoni cellulari. I prezzi più bassi forniranno per la prima volta l'accesso ai consumatori su base ampia.
Secondo Pete Basiliere, capo analista di Gartner della stampa 3D, un'applicazione di consumo avvincente - qualcosa che può essere creata solo a casa da una stampante 3D - apparirà entro il 2016 e avrà un impatto simile sulle stampanti 3D come foglio di calcolo per PC o aggiunta di una fotocamera a un telefono cellulare. Un rapporto di Gridlogics Technologies prevede che la tecnologia diventerà un elemento di mercato di massa perché consentirà ai consumatori di sostituire o creare oggetti domestici comuni che vengono ora prodotti con metodi di produzione tradizionali e includono i relativi costi di marketing, logistica e manutenzione dell'inventario. Charles W. Hull, creatore della prima stampante 3D a metà degli anni '80 e co-fondatore e chief technology officer di 3D Systems, prevede che il settore sarà di 4, 5 miliardi di dollari entro la fine di questo decennio.
Gli usi futuri della stampa 3D sono ancora in fase di scoperta. Quelle che seguono sono solo alcune delle attuali applicazioni attualmente in uso che potrebbero essere in genere usate per prime.
1. Medico
Secondo la CNN, i ricercatori hanno già utilizzato stampanti 3D per stampare minuscole strisce di tessuto d'organo (bioprinting) e appendici facciali (orecchie e nasi). Organi stampati come un rene o un fegato - il prossimo stadio dell'evoluzione della tecnologia - potrebbero essere utilizzati inizialmente per testare farmaci e vaccini e alla fine produrre organi tanto necessari per i trapianti.
Basiliere afferma: "Le strutture di bioprinting 3D con la capacità di stampare organi umani e tessuti avanzeranno molto più velocemente della comprensione generale e dell'accettazione delle implicazioni di questa tecnologia." In risposta, Mike Titsch, redattore capo di 3D Printer World sostiene, "Molte importanti scoperte mediche hanno subito una resistenza morale, dai trapianti di organi alle cellule staminali. Solo i ricchi potranno permetterselo? Stiamo giocando a Dio? Alla fine, salvare vite umane tende a superare tutte le obiezioni ".
2. Arti artificiali
Gli studenti della Washington University hanno sviluppato un braccio protesico per una ragazza di 13 anni che aveva perso l'arto in un incidente in barca. Sebbene non così avanzato come le altre protesi, il costo di $ 200 per i materiali è stato sostanzialmente inferiore al costo di $ 6.000 di dispositivi simili, un fattore che preclude un'applicazione diffusa in molte aziende.
Kylie Wicker di Rockland, Illinois, nata senza dita nella mano sinistra, ha ricevuto un set operativo di dita stampate in plastica 3D per un costo di $ 5 e progettato da una classe di ingegneria della scuola superiore. Un professore canadese sta lavorando a un processo di stampa 3D per fare in modo che le membra protesiche vengano inviate in Uganda per le vittime delle loro persistenti guerre civili.
3. Moda
La moda ha utilizzato la stampa 3D per creare abiti e accessori visivamente sbalorditivi presentati sulle passerelle della Fashion Week di New York 2013, nonché un esclusivo abito "da fumo" presentato al Salone Internazionale di Francoforte 2013. Il vestito da fumo crea automaticamente un velo di fumo ogni volta che qualcuno entra nello spazio personale di chi lo indossa.
Lady Gaga indossava il primo abito volante al mondo, Volantis, un altro abito stampato in 3D, al ArtRave del 2013. Continuum offre il primo bikini al mondo pronto per essere indossato, completamente stampato in 3D, il N12, chiamato così per il materiale da cui è realizzato: Nylon 12.
4. Prototipi e modelli di prova
Oxfam International, una confederazione internazionale di 17 organizzazioni che lavorano per trovare modi pratici e innovativi per sollevare la gente dalla povertà, ha collaborato con MyMiniFactory.com per sviluppare progetti innovativi per risolvere i problemi dell'igiene dell'acqua nei paesi del Terzo Mondo. I disegni possono essere rapidamente stampati, testati e modificati prima di trasformarli in produzione di massa. Mentre è ancora all'inizio del processo, gli sponsor ritengono che il rapido test di nuovi dispositivi e le successive modifiche possibili con la stampa 3D si dimostreranno di successo in progetti umanitari come i dispositivi di igienizzazione delle mani per gli attuali 2, 4 milioni di rifugiati siriani che vivono in condizioni affollate e insalubri.
L'inventore italiano Enrico Dini ha sviluppato una stampante 3D, nota come D-Shape, che lega insieme le particelle di sabbia per creare una pietra sedimentaria. Si dice che la stampante consenta la costruzione di un edificio quattro volte più velocemente dei mezzi convenzionali per metà del costo. L'Urbee, un'automobile ibrida progettata da Kor Ecologic, è una due posti che arriva a 200 miglia al gallone con un costo stimato di circa $ 20.000 ed è interamente prodotta dalla stampa 3D.
5. Uso personale
Le persone saranno in grado di stampare gioielli personalizzati, articoli per la casa, giocattoli e strumenti per qualsiasi dimensione, forma o colore che desiderano, oltre a poter stampare pezzi di ricambio a casa, piuttosto che ordinarli e attendere che vengano consegnati . Secondo la società di ricerca Strategy Analytics, la stampa 3D domestica potrebbe evolvere in un settore da 70 miliardi di dollari all'anno entro il 2030.
Le stampanti 3D per il cibo possono finalmente risolvere il problema di far mangiare i loro ortaggi ai bambini, dato che i genitori avranno la possibilità di modellarli in tutti i tipi di forme. Forse un bambino pignolo potrebbe essere convinto di mangiare cavoletti di Bruxelles se fossero stati preparati a forma di dinosauro.
Mentre la promessa delle stampanti 3D è sostanziale, ci sono ostacoli altrettanto importanti da superare prima che raggiunga le aspettative dei sostenitori del settore.
1. Mancanza di stampanti consumer semplici e poco costose
Le stampanti 3D che vendono per meno di $ 1.000 hanno capacità limitate, possono essere difficili da utilizzare, potrebbero non essere affidabili e potrebbero richiedere l'utilizzo di assemblaggi manuali. Anche se alla fine questi difetti verranno superati, potrebbero essere necessari numerosi tentativi ed errori prima che sia disponibile un modello di consumo a prezzi accessibili.
Un articolo del 2013 sulla strategia + business osserva che "indipendentemente da quanto sia economica una stampante 3D, uno stabilimento di produzione continuerà a offrire economie di scala nelle materie prime per la stampa degli artefatti." L'articolo si interroga anche sul fatto che un consumatore utilizzi una stampante 3D a casa per fare una forcella di plastica o un pezzo degli scacchi se lui o lei può comprarlo dal Walmart locale.
2. Mancanza di materiali idonei per la stampa
Le stampanti attualmente disponibili a prezzi al consumo ($ 2.500 o meno) si basano sulla tecnologia di modellazione deposizione fusa e sulle plastiche PLA e ABS. Questo materiale non è robusto ed è limitato nell'usabilità. Gli esperti ritengono che la prossima generazione avrà bisogno di utilizzare carbonio compositi e metalli per essere utile al consumatore medio.
Un articolo del 2014 del Regno Unito The Telegraph prende in giro i sostenitori della nuova tecnologia che proclamano un futuro così brillante, osservando che anche le stampanti 3D di successo a casa "creano modelli che sembrano lasciati sul radiatore poche ore." Lo scrittore continua notare che mentre è molto utile caricare parti di armi su Internet, ma senza i mezzi per fare metallo (una capacità che le stampanti 3D del consumatore non hanno ancora), "è più probabile che togli il braccio che sparare un proiettile. ”
3. Necessità di conoscenza della progettazione CAD
Mentre i file scaricabili per diversi oggetti sono disponibili da siti come Thingiverse e Shapeways, sono generalmente tecnici e potrebbero non essere compatibili con tutte le stampanti 3D. A causa della campagna pubblicitaria che circonda le stampanti, possono essere descritte come più facili da usare rispetto all'esperienza degli utenti reali.
Tom Meeks, collaboratore del blog 3D Printer Users, nota il parallelo tra le stampanti 3D e il sistema di caffettiere Keurig e l'importanza del design del consumatore e della facilità d'uso, osservando che Keurig ha impiegato 16 anni per ottenere l'accettazione del mercato che ha oggi. E dovrebbe essere riconosciuto che ci sono molti più bevitori di caffè di potenziali utenti di stampanti 3D. Gli esperti di marketing ritengono che le stampanti debbano essere semplici da utilizzare come le stampanti laser convenzionali o ad aghi, se devono essere ampiamente accettate.
4. Lento, disordinato e potenzialmente pericoloso
Mentre sono perfetti per oggetti unici o complicati e costosi, le stampanti sono troppo lente per la produzione di massa. I materiali utilizzati e le loro emissioni durante l'uso, in particolare le polveri, possono essere disordinati e potenzialmente tossici. Infine, le attuali stampanti 3D che utilizzano plastica PLA funzionano a temperature molto elevate (da 220 a 230 gradi). Mentre questi problemi non sono insormontabili, ci vorranno tempo e investimenti per superare.
Non è noto se le stampanti 3D avranno l'impatto della televisione, del computer o del telefono cellulare come previsto dai suoi sostenitori. Con l'evolversi della tecnologia, le possibilità e i benefici sono infiniti. È certamente una tecnologia che un consumatore astuto sarebbe consapevole e pronto all'uso poiché matura e diventa un prodotto di consumo.
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