Stampante 3D: un importante strumento di innovazione didattica

La stampante 3D è un dispositivo di cui si sente parlare sempre più spesso, che sta per invadere l’industria tradizionale, e soprattutto, crearne un nuovo tipo, l’industria collaborativa.

Le stampanti 3D possono rivelarsi anche un utile strumento didattico: durante la Fiera Didacta tenutasi lo scorso settembre, il più importante appuntamento fieristico sul mondo della scuola, sono stati organizzati dei laboratori sul tema.

I docenti che hanno partecipato ai due workshop hanno disegnato con un software di modellazione 3D e realizzato piccoli oggetti con le stampanti presenti nella sala. È stata fatta un'analisi sul quello che accade a livello didattico e cognitivo quando i bambini dai 5 anni in su si trovano a dover progettare e realizzare, con la stampante 3D, oggetti di loro ideazione, all’interno di percorsi didattici inseriti nel curricolo scolastico. Il lavoro con la stampante 3D richiede agli alunni un’attenzione particolare durante tutte le fasi di lavoro: un errore nella progettazione, infatti, comporta la stampa di un oggetto “sbagliato” e non rispondente alle finalità attese, rendendo necessaria un’approfondita fase di analisi e la conseguente ripetizione del ciclo di progettazione. Questo tipo di approccio permette un apprendimento graduale basato sull’esperienza, sull’errore e sulla condivisione delle informazioni: si tratta dell’ormai nota logica “tinkering”, una metodologia che mette al primo posto la creatività e la collaborazione fra pari.

Ma come funziona esattamente una stampante 3D? Quali sono i costi? Ecco una panoramica generale di questo importante e utile strumento.

I criteri della stampante 3D

Prima di tutto bisogna definire che la stampante 3D è un processo di fabbricazione additiva, che si differenzia dai processi di fabbricazione classica, sottrattiva: come nel processo di creazione del mobile, dove l’artigiano forgia il suo modello da un pezzo di legno, o il macchinista di fabbrica che crea il suo pezzo da una base di metallo più ampia. Esattamente all’opposto di questi processi si posiziona la stampante 3D che funziona con l’aggiunta localizzata di materiale, con il solo obiettivo di creare la parte finale funzionale.

In questo modo non si ha nessuna perdita di materia prima (ad esclusione del supporto). In concreto come funziona una stampante 3D? Per fabbricare un pezzo fisico tridimensionale, tutti i dispositivi devono avere un piano di supporto sul quale verrà creato il pezzo e una testina, o ugello, di stampa che muovendosi sul piano incide la materia. La stampante, in questo modo, non fa altro che stampare su un unico piano, in più fasi, creando degli strati che costituiranno il volume del pezzo.

I principali tipi di stampante 3D

FDM

Il metodo più comune è quello del FDM (Fused Deposition Modeling) che crea depositando un filamento di plastica fusa sul supporto stampa o sul pezzo da stampare. In queste stampanti un ugello si muove su un piano d’estrusione, rilasciando un filamento di plastica calda che depositato, si solidifica sul livello precedente. La maggior parte delle stampanti 3D utilizza questo processo, utilizzando delle plastiche di tipo PLA o ABS, che consentono di creare un prototipo di prodotto in maniera rapida, o per produrre dei pezzi funzionali per il bricolage, la decorazione o il modellismo.

Esempio di stampa 3D con metodo FDM

SLA

Il processo SLA (StereoLithography Apparatus) associa una resina liquida fotosensibile ad un fascio di luce ultravioletta per solidificare la resina. Per ogni strato di stampa l’apparecchio imposta la resina liquida UV che solidifica saldandosi al livello precedente. Questo metodo viene usato, già da qualche anno, nel settore odontoiatrico e nella gioielleria.
Esempio di stampa 3D con metodo SLA

SLS

Abbandonato dal settore industriale, poiché molto costoso e tecnico, per un privato, il processo SLS (Selective Laser Sintering) utilizza un laser che fonde una polvere, che a sua volta si solidifica sullo strato precedente. Questa tecnologia consente di lavorare bene sia la cera che i metalli, tanto che i primi pezzi metallici funzionali dell’industria sono fabbricati con questo processo.

Esempio di stampa 3D con metodo SLS

Come funziona una stampante 3D

A differenza dei centri di lavoro utilizzati in industria, le stampanti 3D non vengono pilotate, ma funzionano in maniera del tutto autonoma, mentre i pezzi di fabbrica sono prima progettati con un software CAO. Il file 3D del prodotto viene poi trattato da un software di “slicing” che lo divide in sezioni, di cui ognuna rappresenta una prospettiva differente della pezzo modellato. Ovviamente più strati ci saranno più la superficie del pezzo sarà di buona qualità e liscia. Il file STL infine, viene inviato alla stampante 3D che successivamente stamperà tutte le sezioni, per portare poi ad un modello fisico concreto completo.

I costi di una stampante 3D

Se si desidera acquistare una stampante 3D il paragone del prezzo delle macchine non deve essere limitato al solo prezzo d’acquisto.

Queste stampanti, infatti, hanno bisogno di materiali di consumo che possono essere spese costose e non visibili al momento dell’acquisto. Nel caso delle stampanti di tipo FDM, ad esempio, anche se le materie prime hanno prezzi abbordabili, le cartucce di ricarica possono essere rivendute più care del prezzo del mercato dal costruttore, che limita la capacità di fornitura da altri, poiché all’interno di queste cartucce inserisce dei chip elettronici. Per questa ragione è bene verificare che queste macchine accettino i materiali di terzi, e confrontare il prezzo per ricariche al chilo.

Per le stampanti SLA il costo delle resine può variare da 200 a 1300 euro al litro a seconda dell’utilizzo professionale o no. Per questi modelli alcuni produttori obbligano i loro clienti a utilizzare le loro resine integrando anch’essi dei chip sulle ricariche della stampante.

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