La stampa 3D ha molte applicazioni. Nella produzione, medicina, architettura e arte e design personalizzati. Alcune persone usano stampanti 3D per creare più stampanti 3D. Nello scenario attuale, il processo di stampa 3D è stato utilizzato nei settori manifatturiero, medico, industriale e socioculturale che facilitano la stampa 3D per diventare una tecnologia commerciale di successo.
Applicazioni di produzione
La stampa tridimensionale lo rende economico per creare singoli articoli in quanto produce migliaia e quindi compromette le economie di scala. Potrebbe avere un impatto così profondo sul mondo come ha fatto l’arrivo della fabbrica … Proprio come nessuno avrebbe potuto prevedere l’impatto del motore a vapore nel 1750 – o la macchina da stampa nel 1450, o il transistor nel 1950 – è impossibile prevedere l’impatto a lungo termine della stampa 3D. Ma la tecnologia sta arrivando ed è probabile che interrompa ogni campo che tocca.
Le tecnologie AM hanno trovato applicazioni a partire dagli anni ’80 nello sviluppo di prodotti, nella visualizzazione di dati, nella prototipazione rapida e nella produzione specializzata. La loro espansione nella produzione (produzione di lavoro, produzione di massa e produzione distribuita) è in fase di sviluppo da decenni. I ruoli di produzione industriale all’interno delle industrie metalmeccaniche hanno raggiunto per la prima volta una scala significativa nei primi anni del 2010. Dall’inizio del 21 ° secolo c’è stata una grande crescita delle vendite di macchine AM, e il loro prezzo è calato notevolmente. Secondo Wohlers Associates, una società di consulenza, il mercato per stampanti e servizi 3D valeva $ 2,2 miliardi in tutto il mondo nel 2012, in crescita del 29% rispetto al 2011. McKinsey prevede che la produzione additiva possa avere un impatto economico di $ 550 miliardi all’anno entro il 2025. Ci sono molte applicazioni per le tecnologie AM, tra cui architettura, costruzioni (AEC), design industriale, industria automobilistica, aerospaziale, militare, ingegneristica, dentistica e medica, biotecnologia (sostituzione del tessuto umano), moda, calzature, gioielli, occhiali, educazione, sistemi di informazione geografica, alimentazione e molti altri campi.
Le prime applicazioni della produzione additiva sono state nella parte finale dello spettro di produzione. Ad esempio, la prototipazione rapida è stata una delle prime varianti additive e la sua missione era quella di ridurre i tempi e i costi di sviluppo di prototipi di nuove parti e dispositivi, che prima era solo fatto con metodi sottrattivi di strumenti come la fresatura e la tornitura CNC e rettifica di precisione, molto più preciso della stampa 3d con precisione fino a 0,00005 “e creazione di parti di qualità migliore più veloce, ma a volte troppo costoso per parti di prototipi con bassa accuratezza Con i progressi tecnologici nella produzione additiva, tuttavia, e la diffusione di questi progressi nel business mondo, i metodi additivi si stanno spostando sempre più verso la fine della produzione di produzione in modi creativi e talvolta inaspettati: parti che in passato erano l’unica provincia di metodi sottrattivi ora possono in alcuni casi essere rese più redditizie tramite quelle addizionali. La tecnologia RepRap consente allo stesso dispositivo di eseguire sia la produzione additiva che sottrattiva scambiando magnetici teste degli attrezzi
Produzione additiva basata su cloud
La produzione additiva in combinazione con le tecnologie di cloud computing consente una produzione distribuita decentralizzata e geograficamente indipendente. La produzione additiva basata su cloud si riferisce a un modello di produzione in rete orientato ai servizi in cui i consumatori di servizi sono in grado di costruire parti tramite Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS), Hardware as a Service (HaaS) e Software come servizio (SaaS). La produzione distribuita in quanto tale viene effettuata da alcune imprese; c’è anche un servizio come 3D Hub che mette le persone che necessitano di stampa 3D a contatto con i proprietari di stampanti.
Alcune società offrono servizi di stampa 3D in linea a clienti sia commerciali che privati, lavorando su progetti 3D caricati sul sito Web dell’azienda. I disegni stampati in 3D vengono spediti al cliente o prelevati dal fornitore di servizi.
Personalizzazione di massa
Le aziende hanno creato servizi in cui i consumatori possono personalizzare gli oggetti utilizzando un software di personalizzazione basato sul web semplificato e ordinare gli articoli risultanti come oggetti unici stampati in 3D. Questo ora consente ai consumatori di creare casi personalizzati per i loro telefoni cellulari. Nokia ha rilasciato i design 3D per la sua custodia in modo che i proprietari possano personalizzare la propria custodia e stamparla in 3D.
Produzione rapida
I progressi della tecnologia RP hanno introdotto materiali appropriati per la produzione finale, che a sua volta ha introdotto la possibilità di produrre direttamente componenti finiti. Un vantaggio della stampa 3D per la produzione rapida risiede nella produzione relativamente economica di un piccolo numero di parti.
La produzione rapida è un nuovo metodo di produzione e molti dei suoi processi rimangono non provati. La stampa 3D sta ora entrando nel campo della produzione rapida ed è stata identificata come una tecnologia di “livello successivo” da molti esperti in un rapporto del 2009. Uno dei processi più promettenti sembra essere l’adattamento della sinterizzazione laser selettiva (SLS), o la sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS), alcuni dei metodi di prototipazione rapida più consolidati. A partire dal 2006, tuttavia, queste tecniche erano ancora all’inizio, con molti ostacoli da superare prima che la RM potesse essere considerata un metodo di produzione realistico.
Ci sono state cause legali relative alla stampa 3-D per la produzione.
Prototipazione rapida
Le stampanti 3D industriali esistono fin dai primi anni ’80 e sono state ampiamente utilizzate per scopi di prototipazione rapida e di ricerca. Si tratta in genere di macchine più grandi che utilizzano metalli in polvere proprietari, supporti di fusione (ad esempio sabbia), materie plastiche, carta o cartucce e vengono utilizzate per la prototipazione rapida da parte di università e società commerciali.
Ricerca
La stampa 3D può essere particolarmente utile nei laboratori di ricerca grazie alla sua capacità di realizzare geometrie specializzate e su misura. Nel 2012 un progetto di prova di principio presso l’Università di Glasgow, Regno Unito, ha dimostrato che è possibile utilizzare le tecniche di stampa 3D per aiutare nella produzione di composti chimici. Inizialmente stamparono vasi di reazione chimica, quindi utilizzarono la stampante per depositarvi reagenti. Hanno prodotto nuovi composti per verificare la validità del processo, ma non hanno perseguito nulla con una particolare applicazione.
Di solito, il processo FDM viene utilizzato per stampare recipienti di reazione cavi o microreattori. Se la stampa 3D viene eseguita all’interno di un’atmosfera di gas inerte, i contenitori di reazione possono essere riempiti con sostanze altamente reattive durante la stampa. Gli oggetti stampati in 3D sono impermeabili all’aria e all’acqua per diverse settimane. Mediante la stampa di recipienti di reazione nella geometria di cuvette o provette di misurazione comuni, è possibile eseguire misurazioni analitiche di routine come la spettroscopia UV / VIS-, IR- e NMR direttamente nella cartuccia stampata in 3D.
Inoltre, la stampa 3D è stata utilizzata nei laboratori di ricerca come metodo alternativo per produrre componenti da utilizzare in esperimenti, come la schermatura magnetica e componenti del vuoto con prestazioni dimostrate paragonabili alle parti prodotte tradizionalmente.
Cibo
La produzione additiva di cibo viene sviluppata spremendo il cibo, strato per strato, in oggetti tridimensionali. Una grande varietà di cibi sono candidati appropriati, come cioccolato e caramelle, e cibi piatti come cracker, pasta e pizza. La NASA ha considerato la versatilità del concetto, aggiudicandosi un contratto con la società di ricerca sui sistemi e materiali per studiare la fattibilità della stampa di cibo nello spazio. Uno dei problemi con la stampa alimentare è la natura della trama di un alimento. Ad esempio, gli alimenti che non sono abbastanza resistenti da essere archiviati non sono appropriati per la stampa 3D.
Utensili agili
Agile tooling è il processo di utilizzo di mezzi modulari per progettare attrezzature prodotte da processi di produzione additiva o di stampa 3D per consentire la prototipazione rapida e le risposte alle esigenze di attrezzature e attrezzature. Agile tooling utilizza un metodo economico e di alta qualità per rispondere rapidamente alle esigenze del cliente e del mercato. Può essere utilizzato in idroformatura, stampaggio, stampaggio ad iniezione e altri processi produttivi.
Applicazioni mediche
Gli usi chirurgici delle terapie incentrate sulla stampa 3D hanno una storia iniziata a metà degli anni ’90 con la modellazione anatomica per la pianificazione della chirurgia ossea ricostruttiva. Praticando su un modello tattile prima dell’intervento chirurgico, i chirurghi erano più preparati e i pazienti ricevevano cure migliori. Gli impianti accoppiati al paziente sono stati un’estensione naturale di questo lavoro, portando a impianti veramente personalizzati che si adattano a un individuo unico. La pianificazione virtuale della chirurgia e dell’orientamento con strumenti personalizzati stampati in 3D è stata applicata a molte aree della chirurgia tra cui la sostituzione totale delle articolazioni e la ricostruzione craniomaxillofacciale con grande successo. Ulteriori studi sull’uso di modelli per la pianificazione della chirurgia cardiaca e dell’organo solido hanno portato a un maggiore uso in queste aree. La stampa 3D ospedaliera è ora di grande interesse e molte istituzioni stanno perseguendo l’aggiunta di questa specialità all’interno dei dipartimenti di radiologia individuale. La tecnologia viene utilizzata per creare dispositivi unici e compatibili con il paziente per le malattie rare. Un esempio di questo è la stecca trachiale bioriassorbibile per trattare i neonati con tracheobronchomalacia sviluppati presso l’Università del Michigan. Diversi produttori di dispositivi hanno anche iniziato a utilizzare la stampa 3D per le guide chirurgiche abbinate ai pazienti (polimeri). L’uso della produzione additiva per la produzione serializzata di impianti ortopedici (metalli) è anch’esso in aumento grazie alla capacità di creare efficientemente strutture superficiali porose che facilitano l’osteointegrazione. I calchi stampati per le ossa rotte possono essere personalizzati e aperti, permettendo all’utilizzatore di graffiare qualsiasi prurito, lavare e ventilare l’area danneggiata. Possono anche essere riciclati.
La fabbricazione di filamenti fusi (FFF) è stata utilizzata per creare microstrutture con una geometria interna tridimensionale. Non sono necessarie strutture sacrificali o materiali di supporto aggiuntivi. La struttura che utilizza acido polilattico (PLA) può avere porosità completamente controllabile nell’intervallo 20% -60%. Tali scaffold potrebbero servire da modelli biomedici per la coltura cellulare o da impianti biodegradabili per l’ingegneria tissutale.
La stampa 3D è stata utilizzata per stampare impianti e dispositivi specifici per il paziente per uso medico. Operazioni di successo includono una pelvi di titanio impiantata in un paziente inglese, una mandibola di titanio trapiantata su un paziente olandese e una stecca tracheale di plastica per un bambino americano. La protesi dentale e le industrie dentali dovrebbero essere la più grande area di sviluppo futuro utilizzando la tecnologia di stampa 3D personalizzata. Nel marzo 2014, i chirurghi di Swansea hanno utilizzato parti stampate in 3D per ricostruire il volto di un motociclista che era stato gravemente ferito in un incidente stradale. Sono inoltre in corso ricerche sui metodi per la bio-stampa delle sostituzioni per i tessuti persi a causa dell’artrite e del cancro.
Ora è possibile utilizzare la tecnologia di stampa 3D per realizzare repliche esatte degli organi. La stampante utilizza immagini come immagini da immagini di risonanza magnetica o tomografia computerizzata del paziente e deposita strati di gomma o plastica.
Bio-stampa
Nel 2006, i ricercatori della Cornell University hanno pubblicato alcuni dei lavori pionieristici nella stampa 3D per la fabbricazione di tessuti, stampando con successo i bioinchiostri idrogel. Il lavoro alla Cornell è stato ampliato utilizzando bioprinters specializzati prodotti da Seraph Robotics, Inc., uno spin-out universitario, che ha contribuito a catalizzare un interesse globale nella ricerca di stampa 3D biomedica.
La stampa 3D è stata considerata un metodo per impiantare cellule staminali in grado di generare nuovi tessuti e organi negli esseri umani viventi. Con la loro capacità di trasformarsi in qualsiasi altro tipo di cellula del corpo umano, le cellule staminali offrono un enorme potenziale nella bio-stampa 3D. Il professor Leroy Cronin dell’Università di Glasgow ha proposto in un TED Talk del 2012 che era possibile usare inchiostri chimici per stampare medicine.
A partire dal 2012, la tecnologia di bio-stampa 3D è stata studiata da aziende biotecnologiche e accademiche per un possibile uso in applicazioni di ingegneria tissutale in cui organi e parti del corpo sono costruiti utilizzando tecniche a getto d’inchiostro. In questo processo, gli strati di cellule viventi vengono depositati su un mezzo gel o su una matrice di zucchero e lentamente costruiti per formare strutture tridimensionali, compresi i sistemi vascolari. Il primo sistema di produzione per la stampa di tessuti 3D è stato consegnato nel 2009, basato sulla tecnologia di bioprinting NovoGen. Diversi termini sono stati usati per riferirsi a questo campo di ricerca: stampa di organi, bio-stampa, stampa di parti del corpo e ingegneria tissutale assistita dal computer, tra gli altri. Viene anche esplorata la possibilità di utilizzare la stampa 3D dei tessuti per creare architetture di tessuti molli per la chirurgia ricostruttiva.
Nel 2013, gli scienziati cinesi hanno iniziato a stampare orecchie, fegato e reni, con tessuti viventi. I ricercatori in Cina sono stati in grado di stampare con successo organi umani utilizzando stampanti biologiche 3D specializzate che utilizzano cellule viventi anziché plastiche. I ricercatori della Hangzhou Dianzi University hanno progettato la “stampante bio 3D” soprannominata “Regenovo”. Xu Mingen, sviluppatore di Regenovo, ha detto che può produrre un campione in miniatura di tessuto epatico o cartilagine dell’orecchio in meno di un’ora, prevedendo che gli organi stampati completamente funzionali potrebbero impiegare dai 10 ai 20 anni per svilupparsi.
Dispositivi medici
Il 24 ottobre 2014, una bambina di cinque anni nata senza dita completamente formate sulla sua mano sinistra è diventata la prima figlia del Regno Unito ad avere una mano protesica realizzata con tecnologia di stampa 3D. La sua mano è stata progettata da e-NABLE, un’organizzazione di design open source che usa una rete di volontari per progettare e realizzare protesi principalmente per bambini. La mano protesica era basata su un calco in gesso realizzato dai suoi genitori. Anche un ragazzo di nome Alex era nato con un braccio mancante appena sopra il gomito. Il team è stato in grado di utilizzare la stampa 3D per caricare un braccio mioelettrico e-NABLE che fuoriesce dai servi e dalle batterie azionate dal muscolo elettromiografico. Con l’uso di stampanti 3D, e-NABLE ha finora distribuito migliaia di mani di plastica ai bambini.
Le protesi stampate sono state utilizzate nella riabilitazione di animali storpi. Nel 2013, un piede stampato in 3D ha permesso a un anatroccolo storpio di camminare di nuovo. Nel 2014 un chihuahua nato senza gambe anteriori è stato dotato di un’imbracatura e di ruote create con una stampante 3D. I granchi eremiti stampati in 3D consentono ai granchi eremiti di abitare in una nuova casa di stile. Un becco protesico era un altro strumento sviluppato dall’uso della stampa 3D per aiutare un’aquila calva chiamata Beauty, il cui becco era stato gravemente mutilato da uno sparo in faccia. Dal 2014 sono state utilizzate protesi al ginocchio in titanio commercialmente disponibili con stampante 3D per cani per ripristinare la mobilità degli animali. Oltre 10.000 cani in Europa e negli Stati Uniti sono stati trattati dopo solo un anno.
Nel febbraio 2015, la FDA ha approvato la commercializzazione di un bullone chirurgico che facilita la chirurgia del piede meno invasiva ed elimina la necessità di perforare l’osso. Il dispositivo in titanio stampato in 3D, ‘FastHorward Bone Tether Plate’ è approvato per l’uso nella chirurgia di correzione per il trattamento di borsite. Nell’ottobre 2015, il gruppo del professor Andreas Herrmann dell’Università di Groningen ha sviluppato le prime resine stampabili in 3D con proprietà antimicrobiche. Impiegando la stereolitografia, i gruppi di ammonio quaternario sono incorporati negli apparecchi dentali che uccidono i batteri al contatto. Questo tipo di materiale può essere ulteriormente applicato nei dispositivi medici e negli impianti.
La stampa 3D è stata utilizzata per produrre protesi per l’aquila, un’oca brasiliana di nome Victoria e un tucano costaricano chiamato Grecia.
pillole
La prima pillola prodotta con la stampa 3D è stata approvata dalla FDA nell’agosto 2015. Il legante in un letto di polvere del farmaco consente di produrre pillole molto porose, il che consente l’assunzione di dosi elevate in un’unica pillola che si dissolve rapidamente e può essere ingerita facilmente. Questo è stato dimostrato per Spritam, una riformulazione del levetiracetam per il trattamento dell’epilessia.
Applicazioni industriali
Abbigliamento
vestito stampato inBloom 3D
La stampa 3D è entrata nel mondo dell’abbigliamento con stilisti che sperimentano bikini, scarpe e abiti stampati in 3D. Nella produzione commerciale Nike ha utilizzato la stampa 3D per prototipare e produrre la scarpa da calcio Vapor Laser Talon 2012 per i giocatori del football americano, e New Balance è la produzione 3D di scarpe personalizzate per gli atleti.
La stampa 3D è arrivata al punto in cui le aziende stampano occhiali di fascia consumer con una vestibilità e uno stile personalizzati (anche se non possono stampare gli obiettivi). La personalizzazione on-demand degli occhiali è possibile con la prototipazione rapida.
Tuttavia, nei circoli accademici è stato fatto un commento sul potenziale limite dell’accettazione umana di tali articoli di abbigliamento su misura di massa a causa della potenziale riduzione della comunicazione del valore del marchio.
Nel mondo dei cortigiani di alta moda come Karl Lagerfeld che progetta per Chanel, Iris van Herpen e Noa Raviv che lavorano con la tecnologia di Stratasys, hanno utilizzato e messo in scena la stampa 3d nelle loro collezioni. Selezioni delle linee e altri lavori con la stampa 3d sono stati presentati al Metropolitan Museum of Art di Anna Wintour Costume Center, mostra “Manus X Machina”.
Arte e gioielli industriali
La stampa 3D viene utilizzata per fabbricare stampi per la produzione di gioielli e persino per i gioielli stessi. La stampa 3D sta diventando popolare nel settore dei regali personalizzabili, con prodotti come modelli personalizzati di arte e bambole, in molte forme: in metallo o plastica, o come materiale di consumo, come il cioccolato stampato in 3D.
Industria automobilistica
All’inizio del 2014, il produttore di supercar svedese Koenigsegg ha annunciato One: 1, una supercar che utilizza molti componenti stampati in 3D. Nella gamma limitata di veicoli prodotti da Koenigsegg, One: 1 ha interni per specchi laterali, condotti dell’aria, componenti di scarico in titanio e complessi completi di turbocompressore stampati in 3D come parte del processo di produzione.
Urbee è il nome della prima auto al mondo montata su un’auto utilizzando la tecnologia di stampa 3D (la carrozzeria e i finestrini dell’auto sono stati “stampati”). Creato nel 2010 attraverso la partnership tra il gruppo di ingegneria statunitense Kor Ecologic e la società Stratasys (produttore di stampanti Stratasys 3D), è un veicolo ibrido dall’aspetto futuristico.
Nel 2014, Local Motors ha debuttato Strati, un veicolo funzionante interamente 3D stampato con plastica ABS e fibra di carbonio, tranne il gruppo propulsore. Nel 2015, l’azienda ha prodotto un’altra iterazione conosciuta come LM3D Swim che è stata stampata al 80% in 3D. Nel 2016, la società ha utilizzato la stampa 3D nella creazione di componenti automobilistici, come quelli utilizzati in Olli, un veicolo a guida autonoma sviluppato dalla società.
Nel maggio 2015 Airbus ha annunciato che il suo nuovo Airbus A350 XWB includeva oltre 1000 componenti prodotti dalla stampa 3D.
Anche la stampa 3D viene utilizzata dalle forze aeree per stampare i pezzi di ricambio per gli aerei. Nel 2015, un aereo da caccia Eurofighter Typhoon della Royal Air Force ha volato con parti stampate. L’aeronautica degli Stati Uniti ha iniziato a lavorare con stampanti 3D e l’aeronautica israeliana ha anche acquistato una stampante 3D per stampare pezzi di ricambio.
Costruzione
L’uso della stampa 3D per produrre modelli in scala all’interno di architettura e costruzione è cresciuto costantemente in popolarità con la riduzione del costo delle stampanti 3D. Ciò ha permesso una svolta più rapida di tali modelli in scala e ha permesso un costante aumento della velocità di produzione e della complessità degli oggetti prodotti.
La stampa 3D di costruzioni, l’applicazione della stampa 3D per fabbricare componenti per l’edilizia o interi edifici è in sviluppo dalla metà degli anni ’90, lo sviluppo di nuove tecnologie è costantemente aumentato dal 2012 e il sottosettore della stampa 3D sta iniziando a maturare. Vedi l’articolo principale.
Le armi da fuoco
Nel 2012, il gruppo statunitense Defense Distributed ha annunciato piani per “[progettare] una pistola di plastica funzionante che potrebbe essere scaricata e riprodotta da chiunque abbia una stampante 3D”. Defense Distributed ha anche progettato un ricevitore inferiore di tipo fucile AR-15 3D stampabile (capace di durare più di 650 colpi) e un caricatore M16 a 30 colpi. L’AR-15 ha ricevitori multipli (sia un ricevitore superiore che uno inferiore), ma la parte controllata legalmente è quella serializzata (quella inferiore, nel caso dell’AR-15). Poco dopo la Defense Distributed è riuscita a progettare il primo progetto operativo per produrre una pistola di plastica con una stampante 3D nel maggio 2013, il Dipartimento di Stato degli Stati Uniti ha chiesto di rimuovere le istruzioni dal loro sito web. Dopo che Defense Distributed ha pubblicato i loro piani, sono state sollevate domande sugli effetti che la stampa 3D e la lavorazione CNC a livello di consumatore possono avere sull’efficacia del controllo delle armi.
Nel 2014, un uomo dal Giappone è diventato la prima persona al mondo ad essere incarcerato per aver fabbricato armi da fuoco stampate in 3D. Yoshitomo Imura ha pubblicato video e progetti della pistola online ed è stato condannato al carcere per due anni. La polizia ha trovato almeno due pistole nella sua famiglia che erano in grado di sparare proiettili.
Computer e robot
La stampa 3D può anche essere utilizzata per realizzare laptop e altri computer e custodie. Ad esempio, casi di laptop standard Novena e VIA OpenBook. Cioè una scheda madre Novena può essere acquistata e utilizzata in una custodia VIA OpenBook stampata.
Sensori morbidi e attuatori
La stampa 3D ha trovato il suo posto nella produzione di sensori e attuatori morbidi ispirati al concetto di stampa 4D. La maggior parte dei sensori e attuatori soft convenzionali sono fabbricati utilizzando processi a bassa resa multistep che prevedono la fabbricazione manuale, la post-elaborazione / assemblaggio e lunghe iterazioni con minore flessibilità nella personalizzazione e riproducibilità dei prodotti finali. La stampa 3D è stata un punto di svolta in questi campi con l’introduzione delle proprietà geometriche, funzionali e di controllo personalizzate per evitare gli aspetti noiosi e dispendiosi in termini di tempo dei processi di fabbricazione precedenti.
Spazio
La stampante Zero-G, la prima stampante 3D progettata per funzionare a gravità zero, è stata realizzata nell’ambito di una collaborazione tra NASA Marshall Space Flight Center (MSFC) e Made In Space, Inc. A settembre 2014, SpaceX ha consegnato il 3D a gravità zero stampante alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Il 19 dicembre 2014, la NASA ha inviato per e-mail disegni CAD per una chiave a bussola agli astronauti a bordo della ISS, che ha poi stampato lo strumento utilizzando la sua stampante 3D. Le applicazioni per lo spazio offrono la possibilità di stampare parti o strumenti sul posto, anziché utilizzare i razzi per portare oggetti prefabbricati per missioni spaziali in colonie umane sulla luna, su Marte o altrove. La seconda stampante 3D nello spazio, la stampante 3D on-board portatile (POP3D) dell’Agenzia spaziale europea, è stata progettata per essere consegnata alla Stazione spaziale internazionale prima di giugno 2015. Nel 2016, Digital Trends ha riferito che BeeHex stava costruendo una stampante alimentare 3D per l’equipaggio missioni su Marte.
La maggior parte delle costruzioni pianificate su asteroidi o pianeti saranno avviate in qualche modo usando i materiali disponibili su quegli oggetti. La stampa 3D è spesso una delle fasi di questo bootstrap. Il progetto Sinterhab sta ricercando una base lunare costruita mediante stampa 3D usando la regolite lunare come materiale di base. Invece di aggiungere un agente legante alla regolite, i ricercatori stanno sperimentando la sinterizzazione a microonde per creare blocchi solidi dalla materia prima.
Progetti come questi sono stati studiati per la costruzione di habitat fuori terra.
Applicazioni socioculturali
Nel 2005, con l’inaugurazione dei progetti open source RepRap e Fab @ Home, è stato creato un hobbista in rapida espansione e un mercato domestico. Praticamente tutte le stampanti 3D per uso domestico rilasciate fino ad oggi hanno le proprie radici tecniche nel progetto RepRap in corso e nelle iniziative software open source associate. Nella produzione distribuita, uno studio ha rilevato che la stampa 3D potrebbe diventare un prodotto del mercato di massa che consente ai consumatori di risparmiare denaro associato all’acquisto di oggetti domestici comuni. Ad esempio, invece di andare in un negozio per acquistare un oggetto realizzato in una fabbrica mediante stampaggio a iniezione (come un misurino o un imbuto), una persona potrebbe invece stamparlo a casa da un modello 3D scaricato.
Arte e gioielli
Nel 2005, le riviste accademiche hanno iniziato a riferire sulle possibili applicazioni artistiche della tecnologia di stampa 3D, utilizzate da artisti come Martin John Callanan presso la scuola di architettura Bartlett. Nel 2007 i mass media hanno seguito un articolo sul Wall Street Journal e Time Magazine, elencando un design stampato tra i 100 disegni più influenti dell’anno. Durante il London Design Festival del 2011, un’installazione, curata da Murray Moss e incentrata sulla stampa 3D, si è tenuta nel Victoria and Albert Museum (V & A). L’installazione si chiamava Industrial Revolution 2.0: come materializzerà materialmente il mondo materiale.
Al 3DPrintshow di Londra, che si è svolto a novembre 2013 e 2014, le sezioni artistiche hanno realizzato lavori realizzati con plastica e metallo stampati in 3D. Diversi artisti come Joshua Harker, Davide Prete, Sophie Kahn, Helena Lukasova, Foteini Setaki hanno dimostrato come la stampa 3D possa modificare i processi estetici e artistici. Nel 2015, ingegneri e designer del Mediated Matter Group e Glass Lab del MIT hanno creato una stampante 3D additiva che stampa con vetro, chiamata G3DP. I risultati possono essere sia strutturali che artistici. Le vaschette di vetro trasparente stampate su di esso fanno parte di alcune collezioni museali.
L’uso di tecnologie di scansione 3D consente la replica di oggetti reali senza l’uso di tecniche di stampaggio che in molti casi possono essere più costose, più difficili o troppo invasive da eseguire, in particolare per opere d’arte preziose o delicati artefatti del patrimonio culturale in cui il contatto diretto con le sostanze modellanti potrebbero danneggiare la superficie dell’oggetto originale.
Selfie 3D
Una cabina fotografica 3D come il Fantasitron, situato a Madurodam, il parco in miniatura, genera modelli 3D di selfie dalle immagini 2D dei clienti. Questi selfie sono spesso stampati da aziende di stampa 3D dedicate come Shapeways. Questi modelli sono anche noti come ritratti 3D, statuette 3D o figurine mini-me.
Comunicazione
Utilizzando la tecnologia di livello additivo offerta dalla stampa 3D, sono stati creati dispositivi Terahertz che fungono da guide d’onda, giunti e curve. La forma complessa di questi dispositivi non può essere ottenuta utilizzando tecniche di fabbricazione convenzionali. La stampante di livello professionale EDEN 260V disponibile in commercio è stata utilizzata per creare strutture con dimensioni minime di 100 μm. Le strutture stampate sono state successivamente sputter DC rivestite con oro (o qualsiasi altro metallo) per creare un dispositivo plasmonico Terahertz. Nel 2016 l’artista / scienziato Janine Carr ha creato la prima percussione vocale stampata in 3D (beatbox) come una forma d’onda, con la possibilità di riprodurre l’onda sonora tramite il laser, insieme a quattro emozioni vocalizzate anch’esse riproducibili dal laser.
Uso domestico
Alcuni dei primi esempi di consumo di stampa 3D includono il 64DD pubblicato nel 1999 in Giappone. A partire dal 2012, la stampa 3D domestica è stata praticata principalmente da appassionati e appassionati. Tuttavia, poco è stato usato per le applicazioni domestiche pratiche, per esempio, oggetti ornamentali. Alcuni esempi pratici includono un orologio funzionante e ingranaggi stampati per macchine per la lavorazione del legno a casa, tra gli altri scopi. I siti Web associati alla stampa 3D domestica tendono a includere backscratcher, ganci appendiabiti, pomelli per porte, ecc.
Il progetto open source Fab @ Home ha sviluppato stampanti per uso generale. Sono stati utilizzati in ambienti di ricerca per produrre composti chimici con tecnologia di stampa 3D, inclusi nuovi, inizialmente senza applicazione immediata come prova di principio. La stampante può stampare con qualsiasi cosa che può essere dispensata da una siringa come liquido o pasta. Gli sviluppatori dell’applicazione chimica prevedono sia l’uso industriale che quello domestico per questa tecnologia, consentendo anche agli utenti in località remote di essere in grado di produrre la propria medicina o prodotti chimici domestici.
La stampa 3D ora sta entrando nelle case e sempre più bambini vengono introdotti al concetto di stampa 3D in epoche precedenti. Le prospettive della stampa 3D sono in aumento e man mano che sempre più persone avranno accesso a questa nuova innovazione, emergeranno nuovi usi nelle famiglie.
Istruzione e ricerca
La stampa 3D e le stampanti 3D open source, in particolare, sono l’ultima tecnologia che si sta diffondendo in classe. La stampa 3D consente agli studenti di creare prototipi di oggetti senza l’uso di costosi strumenti richiesti in metodi sottrattivi. Gli studenti progettano e producono modelli reali che possono contenere. L’ambiente scolastico consente agli studenti di apprendere e impiegare nuove applicazioni per la stampa 3D. RepRaps, ad esempio, è già stato utilizzato per una piattaforma educativa di robotica mobile.
Alcuni autori hanno affermato che le stampanti 3D offrono una “rivoluzione” senza precedenti nell’educazione STEM. La prova di tali affermazioni deriva sia dalla capacità a basso costo per la prototipazione rapida in classe da parte degli studenti, sia dalla fabbricazione di apparecchiature scientifiche di alta qualità a basso costo da progetti di hardware aperto che formano laboratori open source. Vengono esplorati i principi di ingegneria e progettazione e la pianificazione architettonica. Gli studenti ricreano duplicati di oggetti museali come fossili e manufatti storici da studiare in classe senza danneggiare collezioni sensibili. Altri studenti interessati alla progettazione grafica possono facilmente costruire modelli con parti di lavoro complesse. La stampa 3D offre agli studenti una nuova prospettiva con le mappe topografiche. Gli studenti di scienze possono studiare sezioni trasversali degli organi interni del corpo umano e altri campioni biologici. E gli studenti di chimica possono esplorare modelli 3D di molecole e la relazione all’interno di composti chimici.
Secondo un recente lavoro di Kostakis et al., La stampa e il design in 3D possono elettrificare varie alfabetizzazioni e capacità creative dei bambini secondo lo spirito del mondo interconnesso e basato sulle informazioni.
Le future applicazioni per la stampa 3D potrebbero includere la creazione di attrezzature scientifiche open-source.
Uso ambientale
In Bahrain, la stampa 3D su larga scala utilizzando un materiale simile ad arenaria è stata utilizzata per creare strutture uniche a forma di corallo, che incoraggiano i polipi corallini a colonizzare e rigenerare le barriere danneggiate. Queste strutture hanno una forma molto più naturale di altre strutture utilizzate per creare barriere artificiali e, a differenza del calcestruzzo, non sono né acide né alcaline con pH neutro.
Eredità culturale
Negli ultimi anni la stampa 3D è stata intensamente utilizzata dal settore dei beni culturali per scopi di conservazione, restauro e divulgazione. Molti europei e i musei nordamericani hanno acquistato stampanti 3D e ricreano attivamente pezzi mancanti delle loro reliquie.
Scan the World è il più grande archivio di oggetti stampabili in 3D di importanza culturale provenienti da tutto il mondo. Ogni oggetto, proveniente da dati di scansione 3D forniti dalla propria comunità, è ottimizzato per la stampa 3D e può essere scaricato gratuitamente su MyMiniFactory. Collaborando con musei come il Victoria and Albert Museum e collezionisti privati, l’iniziativa funge da piattaforma per la democratizzazione dell’oggetto artistico.
Il Metropolitan Museum of Art e il British Museum hanno iniziato a usare le loro stampanti 3D per creare dei souvenir da museo che sono disponibili nei negozi dei musei. Other museums, like the National Museum of Military History and Varna Historical Museum, have gone further and sell through the online platform Threeding digital models of their artifacts, created using Artec 3D scanners, in 3D printing friendly file format, which everyone can 3D print at home.
Specialty materials
Consumer grade 3D printing has resulted in new materials that have been developed specifically for 3D printers. For example, filament materials have been developed to imitate wood in its appearance as well as its texture. Furthermore, new technologies, such as infusing carbon fiber into printable plastics, allowing for a stronger, lighter material. In addition to new structural materials that have been developed due to 3D printing, new technologies have allowed for patterns to be applied directly to 3D printed parts. Iron oxide-free Portland cement powder has been used to create architectural structures up to 9 feet in height.