Perché acquistare una stampante 3D nel 2024? | Guida introduttiva alla Stampa 3D

Vi ha sempre affascinato la stampa 3D? Non avete ancora acquistato una stampante perché vi sembra qualcosa di troppo complicato? Cosa serve oggi per usare una stampante 3D, quali competenze e quali conoscenze? In questo articolo voglio fare un’introduzione alla stampa 3D considerando il mercato attuale, molto più evoluto rispetto al passato e che richiede anche meno competenze, così da convincere i più scettici a fare un passo all’interno di un mondo che in grado di dare molte soddisfazioni. Per non rendere la lettura troppo complicata, analizzerò i punti principali dando informazioni basilari, ma complete, a chi è completamente a digiuno di stampa 3D. Se non volete leggere ma preferite ascoltare un video, affronto l’argomento anche nel video qui sopra, anche se in questo articolo approfondirò alcuni concetti.

Se invece è la prima volta che sentite parlare di stampanti 3D, cosa alquanto improbabile, ecco una veloce storia e una serie di motivazioni per cui la stampa 3D è oggi qualcosa che chiunque dovrebbe considerare, sia come hobby sia come vero e proprio strumento in grado di risolvere problemi e, addirittura, di far risparmiare denaro in molte situazioni della nostra quotidianità.

Da strumento professionale a dispositivo per tutti

Inventata nel 1986 con la pubblicazione di un brevetto di Chuck Hull che inventa la stereolitografia, si legge su Wikipedia, viene definita come “Un sistema per generare oggetti tridimensionali basato sulla creazione di un modello trasversale dell'oggetto da costituire, sulla superficie di un medium fluido capace di alterare il suo stato fisico in risposta a stimoli sinergici quali radiazione incidente, bombardamento di particelle o reazioni chimiche, in lamine adiacenti che rappresentano le sezioni trasversali adiacenti successive dell'oggetto che si integrano tra loro, provvedendo a una progressiva crescita per apposizione dell'oggetto desiderato, per cui un oggetto è creato da una superficie sostanzialmente planare del medium fluido durante il processo di formazione”. 

Certamente non è il modo più semplice per definire la stampa 3D, e da sola questa definizione potrebbe allontanare i curiosi portandoli a etichettare questa tecnologia come qualcosa solo per addetti ai lavori. Ma nel tempo la stampa 3D si è evoluta, si sono aggiunte altre tecnologie, ognuna con i propri pregi e difetti, e oggi non è necessario essere esperti per usare una stampante 3D. 

I primi modelli di stampanti 3D erano ovviamente grandi, costosi e usati principalmente per la prototipazione rapida, cioè per la creazione di oggetti, di prototipi, in maniera molto più veloce rispetto ai processi di produzione classica. 

A partire dal 2009, grazie anche all’accesso ai brevetti, l’interesse del mercato è aumentato, più aziende hanno creato le loro stampanti e la concorrenza ha portato all’abbassamento dei prezzi e affinamento della tecnologia. L’aumento di volume nelle vendite, poiché ogni settore ha trovato il modo di applicare la tecnologia di stampa alle proprie necessità, ha alimentato una community di appassionati e lo sviluppo dell’intero ecosistema, democratizzando la tecnologia e permettendo oggi a chiunque, con una cifra contenuta, di acquistare e usare una stampante 3D.

Oggi la stampa 3D non è solo usata per la prototipazione, ma anche per la produzione, è ottima soprattutto in quei casi dove i volumi di vendita non sono tali da giustificare una produzione in serie, è perfetta per la personalizzazione, e molti hobby e sport sono alimentati dalla stampa 3D. Ma non è solo la capacità di produrre oggetti con specifiche doti fisiche e costi contenuti a spingere l’utilità della stampa 3D, bensì anche la possibilità di creare oggetti impossibili con altre tecniche di produzione.

Che tipo di stampanti ci sono oggi e come funzionano?

Ci sono diverse tecnologie oggi disponibili, ma sono essenzialmente due quelle che dovreste considerare e che sono disponibili a prezzi contenuti: le stampanti FDM e le stampanti a resina (SLA). Le prime, quelle a cui dovreste puntare se state muovendo i primi passi in questo mondo, utilizzano un filamento in materiale plastico (ci sono diversi filamenti in realtà, che usano diversi materiali, ma il processo di trattamento è lo stesso per tutti) che viene fatto passare attraverso un estrusore che lo fonde e lo deposita su un piano. Il filamento fuso appena esce dalla testina di stampa, a contatto con l’aria, si solidifica quanto basta per mantenere la forma. La testina si muove secondo uno schema preciso e, strato dopo strato, deposita il filamento e crea l’oggetto tridimensionale.

Il vantaggio delle stampanti FDM è, prima di tutto, la facilità d’uso poiché non richiedono particolari accorgimenti. L’oggetto tridimensionale dopo che è stato stampato può essere subito utilizzato. Dovreste prendere solo qualche accorgimento per la vostra salute, ma ne parliamo più avanti.

Le stampanti a resina condividono l’approccio della creazione del modello generando uno strato dopo l’altro, ma il funzionamento è molto differente. Una resina fotosensibile viene versata all’interno di un serbatoio con il fondo trasparente. Il piano di stampa viene immerso nel recipiente pieno di resina fino a entrare in contatto con il fondo. Dei LED UV, posizionati nella base della stampante, inviano raggi UV verso il piano di stampa (attraverso il fondo del recipiente), solidificando un sottilissimo strato di resina sulla base del piano di stampa. Quest’ultimo, molto lentamente, si sposta verso l’alto e i LED UV continuano a disegnare e solidificare gli strati di resina, producendo così l’oggetto tridimensionale finale. 

Il vantaggio delle stampanti SLA riguarda prima di tutto la precisione, mediamente superiore rispetto alle stampanti FDM (sull’oggetto finale è spesso quasi impossibile notare gli strati che compongono l’oggetto), di conseguenza l’aspetto e la resa di piccoli dettagli è migliore. Tuttavia l’oggetto, dopo che è stato stampato, deve essere lavato in soluzioni aggressive che eliminano la resina in eccesso sulle superfici e poi esposto ad altri raggi UV che completano il processo di solidificazione della resina.

Insomma, è un processo più lungo che richiede più esperienza e spazio. Se state per iniziare, gettatevi sulle stampanti FDM, se tuttavia il vostro uso principale è la modellistica, probabilmente una stampante SLA è la scelta migliore perché riuscirete a creare modelli con una precisione molto più elevata.

Che conoscenze servono oggi per usare una stampante 3D?

Poche o nessuna, questa è la risposta che molti vorrebbero sentire, ma è anche la verità. Oggi serve solo un minimo di conoscenza dell’uso del computer e capire le dinamiche basilari del funzionamento di una stampante, in base alla tecnologia di stampa adottata. Ma non c’è nulla di complicato, la curva di apprendimento è la stessa necessaria per capire come usare un nuovo elettrodomestico.

Essenzialmente sono tre le tematiche da comprendere:

• il funzionamento della stampante;
• il procurarsi / creare l’oggetto da stampare;
• l’uso del software (slicer) che permette di creare il file necessario alla stampante per la stampa.

Il funzionamento della stampante è comparabile, come dicevo, all’imparare a usare un nuovo elettrodomestico. Se, ad esempio, acquistate una macchina del pane, una friggitrice ad aria o un forno a microonde, probabilmente leggerete il manuale per capire come aggiungere cibo o ingredienti, quali tasti premere e come aggiungere o togliere le vari componenti per un corretto uso o pulizia. Per la stampante 3D è la stessa identica cosa, potrete usare dei manuali per capire come accenderla, come interagire con alcuni pulsanti o schermi touchscreen, come calibrarla (se necessario) o dove infilare il filamento o versare la resina. Non serve essere ingegneri, come non serve essere cuochi professionisti o pasticcieri per usare una macchina per fare il pane o il gelato, basta seguire le istruzioni, guardare qualche video, e probabilmente in un lasso di tempo che fa dai pochi minuti a un’ora avrete compreso le basi dell’uso di una stampante 3D per uso casalingo. 

Dopo che avete compreso il funzionamento, dovreste capire che cosa stampare? Solitamente in questa prima fase la scelta ricade sempre su oggetti di dubbia utilità, puppazzetti e soprammobili di cui vi stancherete in fretta, tuttavia è un buon esercizio per prendere dimestichezza con la stampante. La tappa obbligatoria è quindi visitare vari siti web che aggregano e permettono di scaricare gratuitamente modelli 3D da stampare. Ce ne sono molti, da Printables a Thingiverse a MyMiniFactory, oppure potrete semplicemente cercare in Google per accedere a molte community e risorse. Scoprirete che esistono anche siti che offrono modelli più complessi a pagamento (solitamente pochi euro) a creator che realizzano e mettono a disposizione modelli, soprattuto per quanto riguarda modellismo e action figure.

L’ultimo passo da comprendere e su cui farsi un po’ di esperienza è l’uso dello Slicer, cioè il software che permette di trasformare l’oggetto 3D in un file che la stampante è in grado di leggere e che conterrà tutte le informazioni per la stampa, quindi come muovere la testina di stampa, come estrudere il materiale, a che velocità, a quale temperatura, etc etc. Anche questo non è un passaggio complicato, ma richiede di comprendere alcune dinamiche a cui probabilmente non sarete avvezzi, quindi leggere le istruzioni o seguire qualche tutorial su YouTube di pochi minuti è la cosa ideale. Sappiate che uno Slicer, nella sua funzione basilare, potrebbe richiedere il caricamento del file del modello 3D e la pressione di un tasto per creare il file che verrà letto dalla stampante, ma nella sua versione avanzata permette anche di modificare il modello 3D e adattarlo alle proprie esigenze, sia di applicazione che di stampa. Questo significa quindi che iniziare ad avere a che fare con uno Slicer è semplice, ma dedicargli un po’ di tempo di studio vi aiuterà a creare modelli migliori per le vostre necessità. 

Cosa si può fare, concretamente, con una stampante 3D?

Ho accennato alla produzione di soprammobili, oggetti poco utili, o al modellismo, probabilmente qualcosa di fantastico per chi ha questo hobby, ma di inutile per tutti gli altri. Dando un’occhiata superficiale ai siti che contengono modelli 3D non si rimane particolarmente confortati dalla possibilità di creare oggetti veramente utili, che non siano vasi o contenitori di vario tipo. Ma non bisogna fermarsi alla superficie, poiché non solo esistono oggetti utili, ma alcuni sono anche molto belli, ci sono oggetti di design (come ad esempio lampadari o appendiabiti), od oggetti che permettono di fare ordine in casa, o in giardino. Tuttavia il cercare qualcosa da stampare non è l’approccio ideale e nemmeno quello che può dare maggiori soddisfazioni, bensì dovreste ricordarvi che una stampante 3D è uno strumento che può risolvere dei problemi.

Vi faccio un esempio pratico: quando ho sistemato lo studio, spostato le scrivanie e riposizionato i computer, mi sono trovato (come immagino ognuno di noi) con i vari cavi di connessione e ciabatte elettriche per terra che non solo rendevano l’ambiente disordinato, ma anche difficile da pulire, con il robot aspirapolvere che si incastrava e la polvere che si accumulava. Per risolvere questo “problema” c’è chi cerca di sistemare i cavi in maniera migliore, o chi cerca ciabatte elettriche che possano essere avvitate da qualche parte sospese da terra, o chi cerca una scrivania con gli appositi spazi per nasconde i cavi. Ma in realtà la cosa più semplice è stampare dei ganci e degli accessori che possano adattarsi a quello che già abbiamo (scrivanie, ciabatte elettriche, mobili) eliminando facilmente il disordine.

È un esempio molto semplice, sono abbastanza certo che molti possano convivere con alcuni cavi a penzoloni sotto alla scrivania, tuttavia credo sia esemplifichi la possibilità di approccio differente alla nostra quotidianità che possa dare valore a una stampante 3D. Anziché aprire Amazon e iniziare a cercare qualche oggetto che possa risolvere un problema, e che spesso difficilmente si adatterà in maniera precisa alle nostre esigenze (dovremo farcelo andare bene), pensare con la nostra testa a quale potrebbe essere l’oggetto perfetto che vorremmo vedere materializzarsi davanti a noi e poi iniziare a cercarlo sui siti di oggetti 3D o addirittura crearlo direttamente tramite un software di modellazione 3D ci porterà la massima soddisfazione, la soluzione perfetta e soprattutto più economica.

La stampa 3D quindi si trasforma in una risposta, una soluzione a ogni necessità che possiamo avere, nella nostra casa o nei nostri hobby. 

Bisogna imparare a usare un software di modellazione 3D?

Applicare l’approccio appena descritto implica, purtroppo, la necessità di imparare ad usare un software di modellazione 3D, e per alcuni potrebbe essere qualcosa che va oltre il desiderabile. Tuttavia lasciatemi specificare che per produrre i propri modelli, o adattarne alcuni già disponibili, non è qualcosa di così difficile.

Il primo step da compiere è imparare a usare qualche strumento in più dello slicer, oltre all’importazione del modello e il click sul pulsante che permette di creare il file da dare in pasto alla stampante 3D. Infatti potreste, ad esempio, scaricare gratuitamente un modello perfetto per le vostre esigenze, come un vaso. Però il modello scaricato è troppo grande, o troppo piccolo; per adattarlo alle vostre esigenze non dovrete imparare a usare un software di modellazione 3D, infatti all’interno dello slicer ci sono gli strumenti che permettono di misurarlo, di ingrandirlo o rimpicciolirlo in scala, o allungarlo. Insomma, non è molto diverso rispetto all’inserire un’immagine o un testo in un presentazione powerpoint e poi cercare di adattarla. La differenza è che qui dovrete sviluppare un controllo tridimensionale, ma tutto si riduce a tirare dei punti di ancoraggio o cambiare un numero in una casella testuale che riporta la misura. È estremamente intuitivo.

Tuttavia lo slicer ha una limitazione, e cioè l’impossibilità di modificare il modello tridimensionale cambiando fisicamente la geometrie o, peggio, quando vorrete agire su una singola dimensione rischierete di deformare le altre. Cerchiamo di capire bene il concetto: se ad esempio volete rendere il modello del vaso che tanto vi piace più alto, non potrete semplicemente prendere il punto di ancoraggio che agisce sull’altezza e tirarlo. Perché certo il risultato sarà un vaso più lungo, ma perderà le proporzioni, poiché sarà proprio come “tirare” un vaso fatto di gomma, diventerà più alto ma in alcune parti si ingrandirà e in altre si assottiglierà. Insomma, lo slicer è facile da imparare a usare, permette un po’ di controllo, per iniziare andrà più che bene, ma se vorrete fare il passo successivo, allora dovrete dedicare un po’ di ore per imparare le basi della modellazione 3D. 

Ma anche in questo caso c’è una buona notizia. Ad esempio uno dei software più usati, Tinkercad, funziona online, è gratuito e offre un’approccio alla modellazione 3D assolutamente semplice. Vi suggerisco di provarlo, anche prima di acquistare una stampante 3D, per rendervi conto di quanto sia effettivamente facile da usare. In pratica basa tutto il funzionamento sull’offrire la possibilità di inserire su un piano di progettazione tridimensionale delle forme geometriche basilari, che possono essere modificate nelle misure, e permette di creare l’oggetto finale sommando o sottraendo tra loro le differenti forme. Vi consiglio di dare un’occhiata al video in apertura della pagina per avere una dimostrazione del modo in cui funziona Tinkercad; potrebbe addirittura piacervi e potreste volerlo usare senza nemmeno possedere una stampante 3D!

Quindi, per rispondere alla domanda che mi sono posto in questo capitolo in maniera diretta: no, non serve imparare a usare un software di modellazione 3D per godere dei benefici che può offrire una stampante 3D, ma non escludete l’idea di imparare a usarne uno, perché non sono difficili da usare e potreste trovarlo divertente.

Le stampanti 3D sono pericolose per la salute?

Le stampanti 3D, nello specifico i modelli FDM e SLA, non sono pericolose per la salute, ma richiedono degli accorgimenti d’uso. Quando parlo di salute intendo principalmente le esalazioni chimiche che i materiali di stampa possono emettere durante l’uso. I filamenti, quando vengono fusi, emettono nell’atmosfera delle particelle che, in base al materiale possono essere più o meno dannose se respirate. Stiamo tuttavia parlando di quantità assolutamente contenute, di conseguenza è sufficiente evitare di rimanere per ore all’interno della stessa stanza in cui è presente la stampante in funzione, ed è buona pratica areare l’ambiente. In altre parole, non è una buona idea dormire nella stessa stanza con la stampante in funzione, ma tenere la finestra aperta è sufficiente per evitare problemi. Certo se vorrete stampare in continuazione allora dovreste considerare di posizionare la stampante in un ambiente differente da quello in cui passate la maggior parte del tempo, o acquistare box con filtri appositi. 

Per quanto riguarda le stampanti a resina, dovreste prendere qualche precauzione in più, poiché la resina, a contatto con la pelle, potrebbe creare delle irritazioni. I materiali per le stampanti FDM invece sono sicuri da toccare a mani nude, anche subito dopo la stampa.

Quanto bisogna spendere per una stampante 3D?

Se andate su Amazon e cercate “stampante 3D”, scoprirete che è possibile acquistarne una a partire da prezzi attorno alle 200 euro, anche meno. Ma potreste spendere anche il doppio, o il triplo, o salire a oltre 1000 euro. Quanto bisogna spendere per fare i primi passi in questo ambiente? Quali sono le differenze tra un modello da 200 euro e uno da quattro o cinque volte questo prezzo? 

Ovviamente le risposte sono molteplici, ma cerchiamo di semplificare in questo modo. Se escludiamo le differenze di funzioni, come ad esempio la presenza su alcuni modelli di un doppio estrusore per stampare con due filamenti differenti (o il doppio più veloce) o la presenza o meno di un box, tutto si riduce a una questione di qualità. Cioè i modelli più costosi sono solitamente più precisi, più veloci, più affidabili, più autonomi, necessitano di meno assistenza e stampano materiali differenti più facilmente.

In altre parole è come confrontare due automobili, un’utilitaria con una supercar. Entrambe hanno quattro ruote e un volante, ma la supercar sarà più veloce, più bella, più precisa, gli interni saranno di qualità superiore e il viaggio sarà più entusiasmante. Tutto sta nel capire il tipo di auto - stampante - con cui vogliamo viaggiare. La maggior parte di noi ha imparato a guidare su un’utilitaria, per poi magari passare a un’auto più pregiata con il passare degli anni. Tuttavia fate attenzione, perché acquistare un’auto di vent’anni fa tutta scassata probabilmente vi renderà il viaggio un inferno.

Lasciando perdere questo parallelo, sto cercando di dire che se acquisterete una stampante da primo prezzo e poi sarete sempre costretti a calibrarla continuamente o a risolvere problemi che non permettono di creare un pezzo dalla qualità desiderata, allora potreste scoraggiarvi e perdere d’entusiasmo. Ma allo stesso modo non ha senso acquistare subito un modello di fascia alta, poiché probabilmente non ne sfrutterete veramente la qualità. Se potete, allora puntate su una fascia media, se invece avete un budget limitato, allora date una chance a qualche modello di fascia entry level.