Sebbene la stampa 3D si sia diffusa solo negli ultimi anni, la sua invenzione è meno recente di quanto si pensi. Quando la prima stampante 3D fu inventata nel 1986, veniva utilizzata quasi esclusivamente per stampare forme relativamente semplici in plastica. Oggi, invece, questa tecnologia è in grado di produrre strutture in materiali compositi che possono essere programmate e supportate tramite istruzioni inviate a un computer.

Inoltre, come viene riportato anche dal blog Tech4Future, la possibiltà di introdurre nel processo di stampa i cosiddetti smart materials, ha aperto impensabili sviluppi tanto da far sì che si parla ormai di stampa in 4d invece che di stampa in 3d.

Che cosa si intende per stampa in 4d

La stampa 4D è il passo successivo alla produzione additiva. È un termine usato per descrivere il processo di stampa di oggetti con proprietà che cambiano nel tempo.

L'esempio più popolare di stampa 4D è quello di una bottiglia di plastica che cambia colore quando viene esposta al calore o alla luce. Un altro esempio di stampa 4D è quello di un tatuaggio temporaneo che cambia colore in risposta alla temperatura corporea.

Esistono molti altri esempi di stampa 4D, ma tutti prevedono una sorta di cambiamento nel tempo.

Ecco alcuni esempi di stampa 4D:

Robot morbidi. I robot morbidi sono costituiti da materiali morbidi che possono essere deformati da una corrente elettrica. Sono progettati per interagire con l'ambiente circostante in modi che i robot tradizionali non possono fare: afferrare oggetti, salire le scale, nuotare nell'acqua e altro ancora.

Elettronica flessibile e indossabile. Ad esempio i fitness tracker, si affidano spesso a componenti rigidi, come batterie e schermi, per poter essere indossati comodamente al polso o in un'altra parte del corpo senza cadere o essere scomodi da indossare tutto il giorno. L'elettronica flessibile potrebbe rendere gli indossabili meno ingombranti e più facili da indossare rispetto ai circuiti e ai display tradizionali.

Possibilità di utilizzo attuali e futuri degli smart materials

In futuro, la stampa 3D sarà in grado di creare un'ampia gamma di materiali con proprietà diverse. Questi "materiali intelligenti" ci permetteranno di creare oggetti con funzioni specifiche, come l'elettronica incorporata in un oggetto di plastica o un oggetto che cambia colore quando viene esposto al calore. Siamo già in grado di stampare con materiali intelligenti utilizzando stampanti 3D a estrusione come MakerBot e Ultimaker; tuttavia, alcuni di questi materiali richiedono di essere mescolati tra loro prima della stampa. In futuro, saremo in grado di stampare materiali compositi direttamente sulla nostra stampante senza doverli mescolare o elaborare esternamente.

Un materiale composito viene creato combinando due o più tipi di materiale in un unico oggetto. L'esempio più comune è la costruzione in laminato (compensato). Il compensato è costituito da sottili fogli di legno incollati insieme con resina e pressati ad alta pressione in un unico foglio. Altri esempi sono la plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP) e la plastica rinforzata con fibra di vetro (FRP). I materiali compositi presentano molti vantaggi rispetto ai materiali omogenei tradizionali, come i metalli: sono più leggeri, più resistenti, più flessibili e spesso più economici dei metalli.

I materiali intelligenti possono essere utilizzati nella stampa 3D in diversi modi. Tra le applicazioni più promettenti segnaliamo:

• Possono essere utilizzati come materiali compositi per componenti portanti di aerei e veicoli o per componenti leggeri di dispositivi medici (ad esempio, articolazioni artificiali).

Possono essere utilizzati come riempitivi per rendere altri materiali più resistenti o più leggeri (ad esempio, rinforzo in fibra di carbonio).

Possono anche essere utilizzati come componenti rigidi all'interno di strutture flessibili (ad esempio, cerniere in metallo all'interno di cerniere in plastica).

In conclusione

Cosa riserva il futuro alle stampanti 3D? È impossibile saperlo, ma qualsiasi cosa accada siamo abbastanza sicuri che i materiali intelligenti giocheranno un ruolo fondamentale. Già oggi, materiali come le leghe a memoria di forma stanno rivoluzionando il mondo delle protesi e della medicina, quindi sembra probabile che le potenziali applicazioni di questa tecnologia non potranno che crescere con il continuo progresso e miglioramento della stampa 3D.