SELECTIVE LASER SINTERING 3D PRINTER L’idea consiste nel realizzare una prototipatrice rapida che utilizza il processo di sinterizzazione selettiva utilizzando un laser di potenza (SLS). Con questo metodo di produzione si possono realizzare una grande varietà di oggetti utilizzando un ampio spettro di materiali, tra cui leghe metalliche, plastiche e altre partendo dalla materia prima in polvere. Industrialmente, con questo sistema di produzione si costruiscono oggetti molto dettagliati, specifici, complessi e con caratteristiche meccaniche interessanti. Ad esempio sono state sinterizzate alcune parti di turbine di Jet alleggerite utilizzando meno materiale e ottenendo un buon compromesso tra peso e resistenza. Visto l’impatto delle stampanti 3D sulla società che hanno permesso di poter produrre, con un macchinario di basso costo, oggetti utilizzando polimeri plastici, vorremmo proporre la stessa filosofia su quest’altra tecnica di produzione. L'utilità del macchinario, grazie anche alla nascita di numerosi Fablab in tutta Italia, sarà indispensabile per la prototipazione e la costruzione di svariate tipologie di parti custom difficilmente reperibili altrove o impossibili da realizzare con una stampante di tipo FDM o CNC. PROGETTO: Le componenti principali per la realizzazione sono: •Laser di potenza che si sposterà su un piano xy e verrà direzionato attraverso l’uso di specchi o fibra ottica e in seguito focalizzato perpendicolarmente sul piano di stampa dove è presente il materiale da trattare. •L’asse “z” della stampante potrebbe essere del tipo “a pozzo” in cui il piano di stampa vero e proprio si abbassa di strato in strato durante la stampa mentre un utensile provvederà a stendere sul piano di stampa un sottile strato di polveri per il trattamento successivo. •Atmosfera controllata (pressurizzata con gas inerti oppure sotto vuoto) per garantire una stampa ottimale. Il modello dell'oggetto verrà preparato attraverso una procedura detta slicing, eseguita con software appositi e open source, che genereranno in più strati paralleli tra loro l'oggetto finale. Avviato il processo, l’oggetto verrà stampato in modo molto simile alle altre stampanti 3D cartesiane FMD (a deposizione fusa), con la differenza che al posto di una testina che si riscalda e deposita materiale vi sarà un laser che fonde il materiale sottostante sia esso di tipo metallico, plastico o altro. DIMENSIONAMENTO: L'idea è realizzare un dispositivo fruibile dalla comunità e quindi di dimensioni compatibili per l'uso domestico oltre che industriale. Il consumo dell’apparecchio si stima tra un minimo di 200W e un massimo di 1200W a seconda del materiale da trattare inclusi laser, motori e sottosistemi vari del macchinario. La materia prima deve essere una polvere molto fine già disponibile online. IL LASER: Esistono diverse soluzioni commerciali. Per realizzare il cuore del progetto è necessario ottenere una certa temperatura in un determinato punto che deve essere raggiunta in tempi accettabili. Si potrebbe optare per un laser a Co2 di potenza compresa tra 200-1000W, che comporta degli svantaggi tra cui il volume occupato, il peso, la bassa efficienza, o in alternativa per un laser allo stato solido o a semiconduttore, che non presenta i problemi del laser a Co2 in quanto è di ridotte dimensioni, più efficiente e può essere raffreddato più facilmente. L’unico svantaggio resta l’ottica che deve essere più complessa rispetto a quella del laser a Co2 e quindi, risulta necessario, tramite ottiche e/o fibre ottiche, rendere il fascio circolare e collimabile in un solo punto. REALIZZAZIONE ATMOSFERA CONTROLLATA: La procedura di stampa con metallo richiede un'atmosfera controllata priva di ossigeno, in quanto questo inciderebbe negativamente sul risultato della stampa, creando ossidi che impedirebbero agli strati di saldarsi. Uno dei modi possibili per risolvere il problema consiste nel pressurizzare a 3 bar di azoto l'ambiente. In questo modo l'ossigeno non può diffondersi all'interno del volume di stampa. Un modo alternativo è quello di utilizzare una pompa a vuoto. APPLICAZIONI: Questa tecnologi permette di realizzare svariate tipologie di oggetti: ricambi di automobili e altre apparecchiature, utensili da cucina, qualunque cosa si rompa in casa, prototipi, la realizzazione di altre stampanti simili (autoreplicabilità), parti per biciclette, e qualsiasi cosa i nostri personali hobby e la fantasia ci portino a pensare.