Navigazione veloce

Stampa digitale: dal 2D al 3D, e il 4D?…

In collaborazione con la ditta 3Dprint di Como e con l’organizzazione del prof. Angelillis, in questi giorni molte della nostre classi stanno seguendo conferenze di presentazione sulle possibilità delle stampanti 3D di ultima generazione, alla portata anche del grande pubblico e che richiedono investimenti accessibili persino per un budget domestico. L’occasione è quella della mostra Silk Reloaded 2.0, dove pure molti di noi sono già stati sia come visitatori, sia come assistenti (come, tu non ci sei ancora andata?!), ma già alla precedente edizione della mostra era presente una stampante 3D di un altro fornitore. Vorrei quindi partire da alcuni spunti avuti nella conferenza per allargare il discorso verso altri aspetti della scienza e della tecnologia che ormai sono già il presente, per far brillare qualche stimolo verso il futuro per il quale stiamo studiando.

Ho detto infatti “di ultima generazione”, ma probabilmente al momento in cui leggi questa pagina già si potrebbe parlare di “penultima”. Senza risalire alla madre di tutte le macchine di produzione a controllo digitale, che come sappiamo è il nostro amato telaio Jacquard, durante la conferenza ci è stato mostrato come la prima realizzazione pratica di “macchine per la  costruzione additiva di oggetti tridimensionali pilotata da computer” – potrebbe essere questa una migliore definizione di “stampante 3D”? – risalga ai lavori di Chuck Hull del 1984, e come da allora siano state sudiate molte diverse strade per realizzare questi obiettivi: dalla fotopolimerizzazione alla sinterizzazione laser alla fusione di resine.
Ricordo che la prima macchina per la stampa 3D che ci era capitato di vedere, in un salone SMAU alla fine del secolo scorso: aveva le dimensioni di un camion e costava molto di più, e l’avevo considerata con lo stesso misto di curiosità e scetticismo con cui, più o meno in quegli anni, vedevo i primi tentativi di stampa inkjet su tessuto. Anche gli sbocchi commerciali erano simili, cioè la realizzazione di semplici prototipi che soltanto simulassero il prodotto finito.

Quando, nel 2009, sono decaduti i principali brevetti relativi alle prime generazioni di macchine commerciali a estrusione di resina, il settore è letteralmente esploso, sia per le tecnologie sia per le implicazioni concettuali che ha alla base. Pochi anni prima, bisognava pensare ai racconti di fantascienza di AsimovLeviDick per concepire una macchina che progettasse e replicasse se stessa. In breve tempo è potuta diventare una realtà quella rappresentata, ad esempio, da reprap, e dalla relativa “community” nel senso informatico (ma non solo) che è nata intorno alla possibilità pratica di avere macchine che realmente possono costruire copie di sè stesse.

I relatori hanno messo l’accento proprio sulla dimensione di una vera e propria “community internazionale del 3D, nata spontaneamente su principi dell’open source applicato non solo al software ma anche all’hardware. Che comunica attraverso siti di interscambio come per esempio thingiverse, dove è possibile caricare e scaricare materiale per la realizzazione di oggetti tridimensionali, o che impiega dei programmi di progettazione che hanno anche accessibilità gratuita, come tinkercad. Val la pena di insistere sul fatto che proprio per la costruzione e l’uso delle stampanti 3D ci si possa avvalere anche di hardware open source, primo fra tutti ovviamente quello basato sui moduli Arduino, sui quali lo scorso anno avevamo abbozzato un’idea di sviluppo sul corso chimico.
Facendo un parallelo con altre importanti “filosofie” del mondo imprenditoriale delle nuove tecnologie, sui cui pro e contro da tempo si discute, i relatori hanno mostrato come questo modo libero e spontaneo di inventare, progettare e realizzare si contrapponga a quello di aziende che realizzano sistemi a tecnologia assolutamente “chiusa”, confrontandosi evidentemente con settori di mercato differenti in termini sia di disponibilità economiche sia di risultati attesi.

Dal punto di vista operativo, non è secondario ricordare che con macchine come queste – e in alcuni casi anche con le più economiche – sia possibile realizzare non solo “immagini” o modelli degli oggetti, ma anche oggetti realmente funzionali, da impiegare praticamente, e quindi mettere in piedi una vera e propria linea di produzione commerciale.

Le competenze che abbiamo al Setificio e le idee che sappiamo sviluppare, in termini di scienza dei materiali, di stampa, di grafica, di colore e così via, sembrano un terreno naturale per sviluppare questi progetti; non a caso, proprio dal dibattito sono usciti interessanti spunti che possono riguardare questi differenti risvolti, evidentemente derivati da quelli della stampa 2D: risoluzione, velocità di stampa, generazione del file etc. – ci è stato risposto, fra l’altro, che chi impari a gestire un G-Code come quello in uso su queste macchine avrà poi una professionalità trasferibile a qualsiasi altra macchina industriale a controllo numerico.

Un chimico, e in parte anche un tessitore/modaiolo, dovrebbe già conoscere il significato di molte tra sigle come PLA, PET, TPU, PA 6.6, TPEPOM,  EVA, ABS… e qui è importante il passaggio logico dal concetto di “sostanza” a quello di “materiale” a quello di “struttura“, che nell’ultimo mezzo secolo ha sviluppato una tra le più innovative branche della scienza e della tecnologia. E tanto chi si occupa di chimica, quanto chi pensa a tintura, stampa e finitura dei tessuti conosce l’importanza di reologia e fluidodinamica, su cui p. es. l’anno scorso c’eravamo concentrati con una nostra terza partendo dalle esperienze di Reynolds.

Senza addentrarci troppo nel discorso, possiamo ricordare che in un processo di costruzione c’è sempre qualcosa da mettere e qualcosa da togliere. Se costruiamo le guglie di un castello sulla spiaggia facendo colare una miscela fluida di acqua e sabbia, così come quando decoriamo le unghie con smalti al solvente o, ovviamente, stampiamo un tessuto in inkjet, il primo problema tecnologico è quello di gestire il corretto tempo di applicazione e rimozione del solvente (nei suoi aspetti sia cinetici sia energetici). Quando invece la tecnica utilizza materiali termoplastici, il fluido che dobbiamo prima fornire e poi rimuovere è il calore.

Se sono immediati i riferimenti ai principi della termodinamica, anche durante il dibattito è emersa una domanda relativa alle nuove idee che sono invece necessarie per l’ingegneria delle costruzioni.

Un conto è infatti esere soddisfatti del comportamento di un materiale dal punto di vista chimico (la sostanza), per esempio se si tratta di interazione e compatibilità con il corpo o con gli alimenti, ma anche di invecchiamento nel tempo (la quarta dimensione che proprio la termodinamica ha reso reale nel mondo della scienza).

Un passo successivo è il fatto che essa diventi un materiale, e quindi “qualcosa con cui costruire”, perchè vengono immediatamente in mente le proprietà meccaniche, le anisotropie, le segregazioni di fase, le resistenze alle sollecitazioni di oggetti realizzati con questa tecnica ancora così nuova. E non a caso, nei corsi o nelle presentazioni fatte da esperti, insistiamo tanto sulla logica dei materiali compositi.

Un terzo passaggio è quello della costruzione di strutture che realizzino il massimo risultato con il minimo dei materali, quella scienza che tradizionalmente si richiama al nido d’ape ed alla crociera gotica. Perchè un conto è avere un soprammobile o una parte meccanicamente sovradimensionata rispetto ai carichi (e destinata ad una rapda sostituzione), un altro è produrre una reale struttura che porti al limite le possibilità. E che in fondo ci riporta all’uso dei materiali tessili nella progettazione hi-tech.

Da ultimo, non dimentichiamoci che all’inizio ed alla fine di ogni logica progettuale c’è una materia prima che proviene da qualche parte, poi diventa un rifiuto, ma prima o poi torna ad essere materia prima… e qui, sulla quarta dimensione, per oggi ci fermiamo!

(articolo letto 710 volte)

  • Condividi questo post su Facebook

1 commento »

  1. sergio.palazzi ha detto:

    Pupazzetti?
    Se qualcuno si fosse chiesto che tipo di soprammobili, orecchini o cover del telefonino ci si può costruire con una stampante 3D, magari accompagnata da un modulo HW/SW open source come quelli che ci eravamo ripromessi di affrontare tempo fa, suggerisco questi due gingilli spettrali:

    http://publiclab.org/notes/bhickman/08-27-2014/3d-printed-ccd-spectrometer-wheetrometer-3-0
    http://publiclab.org/notes/flatCat/08-29-2014/ramanpi-the-3d-printable-raspberry-pi-raman-spectrometer

Lascia un commento

Devi fare il log in per inserire un commento.