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STAMPA 3D
. . . storia
Un po' di . . .
Gli inizi risalgono ufficialmente al 1982, quando il signor Chuck Hull inventò la stereolitografia, ottenendo però il brevetto per l'invenzione nel 1986.
Poi fonda la 3DSystems. E' un azienda specializza nella produzione di stampanti 3D, che cominciò a distribuire dagli anni 90.
Hull gettò le basi e aprì la strada a tutti coloro che lo seguirono.
Infatti il concetto da lui coniato della creazione di oggetti 3D attraverso la sequenza di strati 2D sovrapposti è valido ancora oggi.
Anni 90
. . . anni 90
Poco prima, nel 1986, nasce la sinterizzazione, un processo dove la resina viene sostituita con il Nylon, ovvero si passa da un liquido ad una polvere, potendo stampare senza bisogno di supporti.
Nel 1993 è protagonista il MIT. Sviluppano una nuova tecnologia di stampa, che permette di stampare massimo 28 colori. Definiscono il concetto di “Three dimensional printing” (Stampa tridimensionale o 3D).
Nel 1995 i Tedeschi del Fraunhofer Institute danno il via al metodo del Selective laser melting. Si ha la possibilità di produrre oggetti veramente solidi: si possono fondere polveri di metallo e ottenere oggetti con una densità del 98%.
Anni 2000
. . . anni 2000
La svolta avviene nel 2005 in Inghilterra, la creazione di una stampante 3D in grado di replicarsi.
Il 2007 è l'anno della diffusione su larga scala, grazie al dilagare delle stampanti a basso costo e del crescente numero di designer 3D.
Nel 2010 anche la NASA si concentra sul mondo delle stampe 3D. Sviluppa il contour crafting: una stampa tridimensionale che utilizza il cemento come materiale di stampa, permettendo così l'utilizzo architettonico. Uno dei progetti futuri dichiarati dalla NASA è proprio quello di costruire case su Marte attraverso queste stampe.
TIPI DI STAMPANTE 3D
...Tipi di
stampante 3D
Le tecnologie adoperate per la stampa 3D sono molteplici, ma quelle piu usate a livello commerciale sono:
- FFF (Fused Filament Fabrication, sia FDM che Delta)
- DLP (Digital Light Processing)
- CJP (ColorJet Printing)
- MJP (MultiJet Printing)
- SLA (Stereolitografia)
- SLS (Sinterizzazione Laser Selettiva)
- DMP (Direct Metal Printing)
Materiali
. . . materiali
Filamenti plastici come: Nylon o Poliammide (combinato in polvere con alluminio per la sinterizzazione); l’ABS; il PLA, biodegradabile.
Metalli: due dei più comuni sono derivati da leghe in alluminio e cobalto; uno dei metalli più forti e quindi più comunemente usati per la stampa 3D è l'acciaio inossidabile in polvere stampato. Sono utilizzate anche però le polveri di Titanio, Alluminio, Acciaio Inox, Cromo Cobalto cosi come anche Bronzo, Argento, Oro.
Inoltre vengono utilizzati altri materiali come ceramica, carta o alimentari
Utilizzi
Nylon
Abs
Pla
Il filamento di nylon è un materiale di stampa 3D incredibilmente resistente, durevole e versatile. Flessibile quanto sottile, ma con un'adesione molto alta.
Poiché il nylon ha un punto di fusione elevato con un coefficiente di attrito molto basso, è principalmente utilizzato nella stampa di ingranaggi funzionali; assorbe inoltre in modo efficace l'umidità
Attraverso la stampa con il Nylon si sono potute creare protesi.
Il PLA è di gran lunga il materiale di stampa 3D FDM più popolare. è noto per la sua qualità di stampa. Ha la migliore riproduzione dei dettagli dei comuni filamenti di stampa 3D, rendendolo ideale per i modelli in cui l'estetica è importante. Prendere facilmente i pigmenti, è disponibile in tutti i tipi di colori. è molto utilizzato per la realizzazione dei prototipi e modelli leggeri.
L'acrilonitrile-butadiene-stirene o ABS, è un comune polimero termoplastico utilizzato per creare oggetti leggeri e rigidi come tubi, strumenti musicali e giocattoli come i famosi mattoncini della LEGO.
Attenzione, l'ABS è stabile alla decomposizione sotto normali condizioni e durante il processo di polimerizzazione l'esposizione ai fumi cancerogeni è inferiore ai limiti. Ad elevate temperature (400 °C) può decomporsi nei suoi costituenti base, pericolo per l'uomo e molto cangerogeni
Uso specifico per i materiali pi§ù utilizzati
Metalli
Ceramiche
Carta
Gli oggetti stampati con la carta escono a un prezzo compreso tra il 10% e il 20% del prezzo di altre stampe 3D, e con nessuno dei fumi tossici che altri processi richiedono. è possibile stampare su di esso a colori prima che venga tagliata e assemblata, dando un'alta qualità, colore ad alta risoluzione e come una "pelle" su tutto l'oggetto finale. Una delle aree di maggior successo del business è la stampa di paesaggi urbani miniaturizzati, completa di dati urbani in scala.
La produzione di parti complesse con la ceramica è impegnativa e costosa con la stampa 3D.
Grazie alla sua proprietà, la ceramica viene utilizzata in una molte applicazioni, tra cui l'industria chimica e l'aerospaziale. Questo grazie ad un elevata resistenza meccanica e durezza, buona stabilità termica e chimica e prestazioni termiche, ottiche, elettriche e magnetiche praticabili.
Il problema di questo tipo di stampa risiede nella sinterizzazione del componente, che può richiedere ore.
Uno dei settori oggi poco riconosciuti ma con grande potenziale di crescita è sicuramente la stampa 3D con i metalli. Per poter espandersi però, questa tecnologia, deve riuscire a superare gli ostacoli quali alto costo e lenta produzione.
Nei metalli oggi comunemente usati per la stampa ritroviamo:
1) Titanio: Più comunemente usato poichè forte e leggere
2) Acciaio Inox: Uno dei meno costosi, molto forte e grande varietà di applicazioni industriali
3) Alluminio: Leggera e versatile, molto usato nella stampa principalmente nelle leghe
4) Ferro: Stampato come aggiunta ai filamenti PLA
5) Oro, argento e metalli preziosi: Per applicazioni di gioielleria, ma anche medicali ed elettroniche
Cibo
Il cibo stampato ha lo stesso aspetto di alimenti più trasformati e confezionati. Tuttavia se mangi qualcosa dai produttori alimentari, che include praticamente qualsiasi cosa confezionata al supermercato, allora stai essenzialmente mangiando cibo stampato in 3D. Infatti, il cibo passa attraverso una macchina direttamente in uno stampo. Con una stampante 3D, tuttavia, si può prendere la completa decisione su quali ingredienti usi.
Protesi
Le stampanti 3D hanno trovato utilizzo anche nel campo medico, tra cui la stampa di protesi.
Ivan Owen, che in seguito realizzò la prima mano meccanica, diede vita alla prima protesi per un bambino, senza dita, mediante la tale tecnologia.
Da questo momento in poi si spalancarono le porte per le protesi mediante stampa 3D.
Generalità sulle protesi
DENTI
Attualmente nelle protesi l’Italia è un passo avanti. L’Istituto ortopedico Rizzoli di Bologna ha impiantato in una paziente due terzi dello sterno e parte di sei costole in lega di titanio stampati in 3D. È la prima volta in Italia e tra i pochi casi al mondo. La conquista recente riguarda le ossa, gli ingegneri di Bologna sono riusciti che a creare ossa che si integrano nel perfettamente nel corpo.
Le protesi degli arti stampate in 3D vengono utilizzate ampiamente. Sono nate aziende e associazioni di ingeneri e tecnici che sviluppano protesi robotizzate low cost. Il materiale maggiormente utilizzato è il titanio, che permette una struttura molto simile a quella ossea.
L'utilizzo della stampa nell'industria dentale sta velocemente crescendo negli ultimi anni.
Un esempio può essere la scansione e stampa in 3D di cavi orali, grazie allo sviluppo di nuovi strumenti nel settore.
Le stampanti 3D in questo campo utilizzano diversi materiali (metallo, ceramica etc) in base alla loro applicazione.
Questo gran successo è dato sopratutto grazie alla possibilità di personalizzare i prodotti in base alla propria esigenza. Grazie a ciò, è possibile ottenere un impianto accurato per ogni specifico cliente.
GreenBone Ortho è una tecnologia sviluppata da Anna Tampieri, direttore dell’Istituto di scienza e tecnologia dei materiali ceramici del Cnr, il Consiglio nazionale delle ricerche. Anna è riuscita a trovare il modo di creare impianti ossei partendo da filamenti di bambù e legno.
Un altro istituto che stampa protesi è l'Humanitas di Milano, che ha messo a punto una tecnica per stampare le protesi totali di ginocchio partendo dalla scansione dei pazienti. Si lavora anche su procedure chirurgiche fin qui standardizzate, come l’artroplastica del ginocchio, cioè la ricostruzione dell’articolazione attraverso l’impianto di una protesi artificiale totale.
Comunità
Tutto è cominciato con . . .
Ivan Owen, un artista di effetti speciali meccanici nato in Alaska e che risiede oggi a Washington. Gestisce MechMadness Designs, una scoietà di costumi ed effetti speciali.
Ora però si trova impiegato nel campo della stampa 3D e sul suo sviluppo per il futuro, dopo il successo con la protesi realizzata per il bambino precedentemente accennato di nome Liam
Nasce poi e-NABLE
e-NABLE è una comunità globale online di volontari di tutto il mondo, che utilizzano le loro stampanti 3D per realizzare protesi a basso costo (con 20.000 volontari).
I progetti Open-Source sono volti ad aiutare chi ha perso gli arti in seguito a gravi incidenti.
Tra gli affiliati abbiamo anche un associazione che ricicla plastica per la creazione di protesi. Un altra, come Aden, aiutano i feriti in guerra con mani protesiche.
Il sito web contiene lo strumento Handomatic, utilizzato per adattarsi alle mani protesiche in base alle misurazioni, creando un design da scaricare.
Risvolto etico
L'avvento di protesi di parti del corpo stampate in 3D hanno avuto molti effetti positivi, ma c'è sempre l'altro aspetto della medaglia.
Uno dei tanti fattori che potrebbero influire sullo sviluppo di questo campo è la pirateria. Potrebbe cominciare un mercato, probabilmente anche illegale, di protesi stampate di qualità discutibile. Questo potrebbe perciò condurre ad una diffusione di protesi mal funzionanti o addirittura dannose, che altro non faranno che spaventare e diffidare la gente.
D'altro canto però, un braccio o una gamba stampata in 3D consente l'accesso a basso costo anche alla personalizzazione di esso. Permettendo cosi a chiunque di sentirsi rappresentato da ciò che "indossa", ovvero di essere se stesso.
Introduzione
Organi
La stampa 3D si è estesa nel mondo degli organi, attraverso le bioprinter.
Le bioprinter hanno tre componenti principali: l'hardware, il tipo di bio-inchiostro e il materiale su cui è stampato (biomateriali).
Il bio-inchiostro è un materiale costituito da cellule viventi, che si comporta in modo simile a un liquido.
Principalmente sono utilizzati tre tipi di stampanti; si tratta di stampanti a getto d'inchiostro, assistite da laser ed estruse
Materiali
Materiali
Il bioprinting 3D prevede l’effettiva stampa 3D di due materiali:
• l’impalcatura biomateriale, che supporterà i materiali viventi.
• il ” bioink ”, che renderizzerà la struttura cellulare.
Sia il biomateriale che il bioink variano in base all’applicazione.
Un biomateriale è un qualsiasi materiale che è progettato per interagire con un sistema vivente. Questi sono di solito una forma di idrogel. Bioink è generalmente una miscela di cellulare con uno o più tipi di cellule a seconda dell’applicazione specifica.
Ci sono tre focus principali nel campo del bioprinting 3D:
• Biomimetica
• Autoassemblaggio
• Mini tessuti
Bio-ink
Bio-ink
Nel Bioink fondamentale è il gel biopolimero. Importanti capacità del gel è trattenere l'acqua, rendendolo un idrogel e consentire stabilità meccanica.
La propietà chiave di questo idrogel è la capacità di cambiare tra stato liquido e solido nelle condizioni necessarie.
Per una stampa di qualità, i polimeri del bioink deve poter formare un gel consistente; attraverso un sistema "a rete" per imprigionare le celle.
Al fine di ottenere questa forma, abbiamo diversi passaggi e soluzioni:
1) Fondere il polimero
2) Assottigliare il bioink
Inoltre, per mantenere un equilibrio chimico-fisico-biologico nel bioink sono integrati:
- Agarosio
- Aliginato
- Collagene
- Acido Ialuronico
Progressione
Progressione
Attualmente la stampa di organi per l’uso negli esseri umani è stata dimostrata possibile, ma la durata e la funzionalità completa di un organo non ancora.
Ricercatori israeliani hanno creato un intero cuore stampato in 3D a base di cellule umane in quello che dicono essere il primo al mondo. Per farcela, Dvir e il suo team hanno prelevato tessuto adiposo dai pazienti e convertito le cellule adipose in cellule staminali. Questi sono stati aggiunti a un gel e trattati fino a quando non si sono trasformati in cellule cardiache. Il "bioink" contenente cellule è stato aggiunto a una stampante 3D e utilizzato per costruire l'organo sperimentale strato per strato.
5M
I nostri
Riferimenti
(Sitografia)
Riferimenti
Avanzi Alberto
El Hachimi Ayman
Morelli Luca
Roetta Sebastiano
https://www.autodesk.com/redshift/history-of-3d-printing/ (ENG)
https://www.engineering.com/3DPrinting/3DPrintingArticles/ArticleID/6262/Infographic- The-History-of-3D-Printing.aspx (ENG SCHEME)
https://www.objectsmag.it/storia-completa-della-stampa-3d/ (ITA)
https://it.wikipedia.org/wiki/Stampa_3D (WIKI)
https://madameeureka.wordpress.com/diffusion-of-3d-printing/ (DIFFUSIONE)
Stereolitografia
https://www.stampa3dstore.com/guida-ai-materiali-per-la-stampa-3d-dalle-plastiche-ai-metalli-allalimentare/ (MATERIALI DI STAMPA)
Protesi con stampante 3d
https://www.3dwasp.com/storia-di-una-protesi-stampata-in-3d/ (ITA gamba)
https://www.amputee-coalition.org/3d-printed-prosthetics/ (ENG: Vantaggi, uso, TUT)
Materiali metallici: https://www.replicatore.it/stampa-3d-metallo-cosa-dovete-sapere/
Bioprinting (storia e funzionamento/applicazioni mediche
https://www.scienzemotorie.com/bioprinting-3d-un-avanzamento-rivoluzionario-allorizzonte/ (LINKAYMANMIORICORDO)
https://health.howstuffworks.com/medicine/modern-technology/3-d-bioprinting1.htm (ENG: Storia)
https://health.howstuffworks.com/medicine/modern-technology/3-d-bioprinting2.htm (ENG: Funz.)
https://en.wikipedia.org/wiki/3D_bioprinting#Bioprinting_approach (WIKI: Utilizzi)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304217300673 (ENG: TUTTO!!!)
https://cellink.com/the-first-3d-printed-bionic-pancreas/ (ENG: Esempi)
https://thejournalofmhealth.com/exciting-new-advances-in-3d-printing-could-help-solve-cut-organ-transplant-waiting-lists/ (ENG: Vantaggi)
https://www.monclick.it/magazine/stampato-3d-primo-cuore-con-tessuto-umano (ITA)
https://www.nbcnews.com/mach/science/israeli-scientists-create-world-s-first-3d-printed-heart-using-ncna996031 (ENG: Primo cuore)
Risvolto etico
http://www.stamparein3d.it/facciamo-il-punto-sulla-stampa-del-tessuto-umano-e-di-organi-funzionanti-con-i-problemi-etici-annessi/ (ITA)
Materiali metallici: https://www.replicatore.it/stampa-3d-metallo-cosa-dovete-sapere/
FONT E COLORI UTILIZZATI
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