Stampanti 3D

Una rivoluzione tecnologica sta cambiando il nostro modo di produrre oggetti

di Dario Messidoro

Le stampanti 3D sono apparecchiature in grado di realizzare oggetti di vari materiali, anche con standard industriali, attraverso la deposizione successiva di piccole quantità di materiale a partire da un file realizzato con normali personal computer. Si chiamano stampanti proprio perché realizzano in tre dimensioni quello che le normali stampanti fanno su superfici piane. Nate nel 2007 inizialmente per realizzare semplici prototipi per studi di progettazione, hanno avuto uno sviluppo rapidissimo visto che sono generalmente più veloci, più affidabili e più semplici da usare rispetto ad altre tecnologie che prevedono la deposizione di strati successivi di materiale.

Per dare un’idea del successo del prodotto basti dire che dal 2007 le vendite di questi prodotti sono cresciute del 35.000 %.

In un articolo del 10 febbraio 2011, il settimanale The Economist ha scritto: “La stampa tridimensionale rende economico creare singoli oggetti tanto quanto crearne migliaia e quindi mina le economie di scala. Essa potrebbe avere sul mondo un impatto così profondo come lo ebbe l'avvento della fabbrica... Proprio come nessuno avrebbe potuto predire l'impatto del motore a vapore nel 1750, o della macchina da stampa nel 1450, o del transistor nel 1950, è impossibile prevedere l'impatto a lungo termine della stampa 3D. Ma la tecnologia sta arrivando, ed è probabile che sovverta ogni campo che tocchi.”

Oggi ci sono in commercio modelli per tutte le necessità: dai prodotti consumer come il progetto Buccaneer dell’azienda americana PIRATE 3D che sta per commercializzare delle stampanti home da 260 euro collegabili al PC, tablet o smartphone fino a complesse macchine industriali per la produzione di particolari anche di grandi dimensioni. Ogni giorno ci sono novità su nuove applicazioni.

La NASA ha finanziato un progetto per la realizzazione di una stampante 3D per alimenti, che potrebbe essere chiamata "replicator" in onore di Star Trek. L’utilizzo di carboidrati, proteine e altri componenti in polvere permetterà di ottenere diete personalizzate dove i cibi avranno via via l’aspetto e il sapore di quelli che comunemente consumiamo.

Nelle Università di Harvard e dell’Illinois sono state realizzate con la stampa 3D microbatterie agli ioni di litio, grandi quanto un granello di sabbia, che in futuro potrebbero essere integrate in minuscoli dispositivi per diversi settori, dalla medicina alle comunicazioni. La FDA (Food and Drug Administration), l'ente americano che valuta farmaci e dispositivi medici prima della loro commercializzazione, ha approvato gli impianti per uso umano fabbricati con stampanti 3D. Ed è stato eseguito il 4 marzo 2013 il primo impianto di una protesi che ha preso il posto di gran parte del cranio (circa il 75%) di un paziente.

Leroy Cronin, professore dell'Università di Glasgow, è tra i vari scienziati che stanno lavorando alla produzione di medicinali con la stampa 3D mettendo insieme i reagenti in un particolare gel stampabile che va collocato in uno speciale recipiente, dotato di sensori per monitorare il processo, anche questo economicamente stampato in 3D. In questo modo può essere creato con mezzi economici un medicinale con specifiche ben definite, che prima d'ora avrebbe richiesto un costoso procedimento industriale. La tecnologia del professor Cronin promette una rivoluzione della medicina in cui ogni paziente può prodursi in casa un medicinale tarato su misura per le sue esigenze.

Presso la Cornell University, un team di scienziati è riuscito a dimostrare la possibilità di creare versioni artificiali dell’orecchio umano completamente funzionanti utilizzando semplicemente una stampante 3D ed un’apposita soluzione di gel iniettabile contenente delle cellule viventi, le quali hanno trovato le condizioni adatte per svilupparsi: il risultato è che in soli tre mesi l’orecchio artificiale si è evoluto al punto da replicare la struttura cartilaginea dell’orecchio umano.

Stratasys, uno dei maggiori produttori di stampanti 3D per la prototipazione rapida, ha annunciato il lancio della nuova Objet OrthoDesk 3D printer, progettata per le piccole cliniche e laboratori odontoiatrici.

A Pechino, in Cina, è stato inaugurato il primo museo sulla stampa 3D. All’interno del museo, oltre a una serie di oggetti realizzati con le stampanti 3D, erano in mostra anche delle scarpe completamente personalizzate. Sarà possibile toccare con mano la tecnologia creando e stampando i propri modelli. I visitatori potranno inoltre realizzare una scannerizzazione completa del proprio corpo e portarsi a casa una loro miniatura.

Le stampanti 3D stanno rivoluzionando anche il mercato delle armi: la Defence Distribuited ha annunciato la creazione della prima pistola al mondo interamente in plastica. Liberator, questo il suo nome, è composta da 16 pezzi, 15 dei quali forgiati con una stampante 3D (una Stratasys da 8.000 dollari circa). Solo un pezzo è di metallo (il percussore), mentre un blocco in acciaio è stato inserito per consentire ai metal detector di rilevare la pistola. La pistola Liberator funziona senza problemi con proiettili calibro .380 (veri, non in plastica).

Fra le tante frontiere dalla stampa di ultima generazione c’è anche quella della replicazione degli organi umani. Ci stanno lavorando, fra gli altri, i ricercatori dell’Università di Herit-Watt in Scozia, il cui progetto si basa sulla possibilità di stampare cellule altamente vitali attraverso un “getto” di bioinchiostro: una soluzione composta da una parte di staminali e da un terreno di coltura. Esperimenti di questo tipo sono stati già condotti in passato per sintetizzare midollo osseo e pelle. La replicazione delle staminali appare tuttavia molto più complessa. Qualora non vengano trattate con la dovuta delicatezza, infatti, le nostre cellule primitive rischiano di perdere la loro capacità fondamentale: quella cioè di differenziarsi.

Anche acquistare abiti potrebbe essere presto completamente rivoluzionato: la Clothing Printer è stata pensata come una sorta di accessorio per la casa da incastonare nel muro come se fosse un quadro. Un pannello touch permette di navigare tra i diversi menù messi a disposizione. L’utente può così scegliere il proprio indumento preferito tra i file che le aziende metteranno a disposizione, personalizzarlo secondo i propri gusti e chiedere alla stampante di realizzarlo grazie a cartucce da stampa a base di tessuto.

Una azienda giapponese realizza maschere 3D dei volti dei clienti o, volendo, anche una copia di tutta la testa capelli compresi. Il costo non è alla portata di tutti: dai 3000 ai 5000 euro. Per realizzarla si effettuano una serie di scatti fotografici da diverse prospettive, che a seguito di rielaborazione al computer del modello 3D, viene poi stampata con una resina speciale. Il risultato finale è a dir poco sbalorditivo, con tanto di lentiggini, nei e rughe d’espressione.

Contour Crafting (CC) è il metodo utilizzato dal prof. Behrokh Khoshnevis della University of Southern California (USC) per costruire strutture grandi quanto interi palazzi con un processo simile a quello adottato dalle stampanti 3D. Non risulta difficile immaginare un futuro in cui tutte le case verranno costruite in questo modo, riducendo enormemente, tra l’altro, lo spreco di materiali e i rischi per la salute dei lavoratori (che però rischiano anche di trovarsi senza un lavoro). Khoshnevis promette che il sistema potrà essere usato per costruire grandi strutture per abitazioni low cost nei Paesi poveri ma anche essere adattato per realizzare ville di lusso su misura per i più abbienti.

Lo scienziato ha già presentato uno studio che suggerisce di utilizzare questo metodo per costruire intere colonie sulla Luna, in modo che quando l’umanità deciderà di colonizzarla, avrà già degli spazi in cui abitare per proteggerla dalle radiazioni solari. Questa tecnologia è già stata presa in considerazione dalla NASA, che l’ha analizzata a fondo e ha persino condotto esperimenti per stabilire come sarà possibile ricavare cemento dalle rocce lunari e posarlo in condizioni di micro-gravità.

Infine una buona notizia anche per i musicisti nostalgici: con le stampanti 3D si può trasformare un file mp3 in un vinile 33 giri, da ascoltare con un normale giradischi.

Al di là delle innumerevoli applicazioni industriali, nel prossimo futuro le stampanti 3D si troveranno in ogni casa per la produzione di ogni sorta di oggetti utili, medicinali compresi; le istruzioni per la fabbricazione potrebbero essere impartite da specifiche app sugli smartphone che permetterebbero di personalizzare i composti a seconda delle necessità dell’utilizzatore.

Andiamo verso un futuro che supererà le fabbriche? Il mondo del commercio globalizzato potrebbe subire un’inversione di tendenza, dove tutto quello che serve potrebbe essere prodotto localmente da piccole comunità autogovernate e la globalizzazione potrebbe riguardare solo la comunicazione e la conoscenza, in un immenso scenario di condivisione rispetto al quale l’attuale rete internet potrebbe costituire solo l’anteprima.

Anche l’esplorazione dello spazio cambierebbe i suoi paradigmi. Veicoli e stazioni spaziali potrebbero rimanere a lungo senza rifornimenti dalla Terra essendo in grado di produrre in loco quello che serve, dal cibo ai ricambi. I futuri viaggiatori del tempo potranno essere certi di avere quello che serve di essenziale nei loro avventurosi itinerari in epoche che potrebbero riservare spiacevoli sorprese. Ma forse questo avviene già, sotto i nostri occhi.