Una panoramica sui materiali per la stampa 3D: ceramica e materiali organici

Nel corso degli anni, la produzione additiva è cresciuta in modo esponenziale. Le  tecnologie di stampa 3D si evolvono e con esse anche i materiali utilizzati. All’inizio i materiali di stampa erano scarsi, ma gradualmente, grazie alla ricerca e allo sviluppo, è stato possibile ampliare il numero e i tipi di materiali. I più noti sono sicuramente i polimeri (PLA, ABS, resine, nylon) e i metalli. Tuttavia, oggi vogliamo fare una panoramica generale su due gruppi di materiali in particolare: la ceramica e i materiali organici.

Ceramica

Ceramica

Quando si parla di ceramica, spesso si pensa a quelle più tradizionali come l’argilla o la porcellana. Tuttavia, esistono anche ceramiche tecniche per applicazioni avanzate. Attualmente sul mercato esistono due gruppi principali di ceramiche tecniche: gli ossidi e i non ossidi. Il primo gruppo comprende gli ossidi metallici di allumina, zirconia e silice, mentre il secondo gruppo è costituito da materiali come il carburo di silicio, il boruro di silicio o il nitruro di silicio. L’uso di questi materiali è ideale per le parti che richiedono resistenza alle alte temperature e all’usura, parti in ceramica vengono ad esempio richeste per i settori automotive e aerospace. Una stampante 3D per ceramica può utilizzare diversi processi di produzione: assemblaggio di polveri, stereolitografia o estrusione.

Crediti: 3D Ceram

Sabbia

La sabbia può essere considerata come rientrante in questo gruppo di ceramiche. Viene utilizzata per creare parti complesse che sfruttano i vantaggi della produzione additiva, soprattutto per la fabbricazione di stampi da fonderia. L’uso di questo materiale riduce gli scarti e i tempi di produzione sono molto più brevi rispetto ad altre tecniche. Può essere utilizzato per la produzione di massa di prodotti finiti o per la prototipazione, con macchine come la S-Max Flex di ExOne. Nel video qui sotto, è possibile vedere un esempio in cui Sandhelden utilizza la sabbia come risorsa produttiva principale nello stampaggio a iniezione per creare accessori per bagno.

Cemento

Il cemento è un altro dei materiali ceramici che vogliamo mettere in evidenza. Per produrlo, si mescolano grani di pietra e acqua, creando un impasto uniforme che è anche compatibile con la stampa 3D. La produzione additiva nell’industria delle costruzioni è quindi diventata sempre più importante. L’utilizzo del calcestruzzo come materiale da costruzione è molto economico, mentre il prezzo delle stampanti varia da 180.000 euro a oltre 1 milione di euro. Tra le stampanti che si possono trovare sul mercato ci sono la stampante Apis Cor House o la Crane di WASP. La velocità è uno dei vantaggi che caratterizzano queste macchine: in 48 ore è possibile erigere le pareti di una casa!

Legno e pietra

Entrambi questi materiali ceramici sono progettati per essere utilizzati con le stampanti 3D FDM/FFF e sono disponibili come filamenti. I filamenti di legno contengono il 30-40% di fibra di legno e il 60-70% di polimero; anche i filamenti di pietra sono composti da una miscela di gesso e plastica. L’aspetto sorprendente di questi materiali è che le loro texture e i loro odori ricordano il legno e la pietra. Nel caso della pietra, si possono ottenere superfici lisce o ruvide, a seconda della variazione della temperatura di estrusione.

Crediti: Forust

Materiali organici

Tessuti biologici

Dopo aver esaminato i materiali ceramici, rivolgiamo ora la nostra attenzione ai materiali organici, utilizzati in particolare nel 3D Bioprinting. Il bioprinting è la stampa 3D di un inchiostro composto da cellule che può essere utilizzato per ottenere pelle, tessuti, tendini o addirittura organi. La stampa avviene solitamente depositando strati successivi attraverso una siringa creata appositamente. Ci sono ancora molti progressi da fare, ma le scoperte e le innovazioni nel settore sono sempre più numerose e promettenti! Per approfindimento, rimandiamo al nostro articolo dedicato agli ultimi progetti incredibili di 3D Bioprinting.

La biostampante 3D BIO V1 (crediti: Regemat)

Cera

Questo materiale organico viene utilizzato principalmente per lo stampaggio, sia per le parti meccaniche che per le opere d’arte, l’odontoiatria o la creazione di gioielli. In termini di materiali, ad esempio, possiamo menzionare le stampanti 3D ProJet MJP 3600W e 3600W Max di 3D Systems che utilizzano il materiale M3 Hi-Cast. Inoltre, l’azienda Solidscape è specializzata nella produzione di stampanti 3D per cera. Queste funzionano in modo simile alle stampanti FDM in plastica, ma presentano uno strumento di fresatura ad ogni strato per renderlo uniforme e livellato. Infine, anche altre aziende, come 3D Systems, offrono queste soluzioni ideali in particolare per la creazione di gioielli.

Cibo

Chi avrebbe mai pensato di poter stampare cibo con le stampanti 3D? Barilla ha stampato in 3D la pasta, altri il gelato, il cioccolato e di recente si sta sviluppando la stampa 3D di carne… La stampa 3D sta rivoluzionando la cucina! La domanda che sorge spontanea è: esistono stampanti per alimenti? La risposta è sì. Tra queste ci sono Foodini di Natural Machines, Brill 3D Culinary Studio, Mycuisini 2.0 o Choc Creator V2 Plus per la stampa del cioccolato. Le abbiamo raggruppate nella nostra classifica delle top stampanti 3D per alimenti.

La stampante 3D Foodini (crediti: Natural Machines)

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