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Progettare con genialità
V E R S AT I L I TÀ E R E A L I S M O I N N O VAT I V I C O N L’ U N I C A S TA M PA N T E 3 D A
C O L O R I E M U LT I M AT E R I A L E A L M O N D O
INTRODUZIONE
Se chiedete a una persona qualsiasi nel mondo degli affari, dell’istruzione o della comunità medica quali
sono i suoi obiettivi principali, la risposta, probabilmente, sarà di ottenere di più, risolvere più problemi,
in modo più rapido di quanto non sia possibile oggi, risparmiando denaro lungo l’intero processo.
Chiedete cos’è che li blocca e probabilmente scoprirete una varietà di ostacoli nei processi quotidiani
che non consentono loro di raggiungere questi obiettivi.
Disporre degli strumenti giusti per lavorare è un elemento cruciale per risolvere i problemi e diventare più
efficienti e produttivi. La produzione additiva, nota anche come stampa 3D, è uno degli strumenti che ha
aiutato le imprese, gli educatori, gli operatori sanitari e i ricercatori a migliorare il modo in cui progettare,
produrre e portare avanti la ricerca.
Anche se nessuno strumento può essere definito completo, la stampa 3D è un grande passo in avanti
in questa direzione, soprattutto nelle forme più sofisticate. Grazie alla stampa 3D è possibile produrre
oggetti che con i processi tradizionali, come la lavorazione a macchina e lo stampaggio a iniezione,
non sarebbe possibile ottenere. Questo tipo di stampa consente di creare modelli, prototipi, strumenti
e alcuni prodotti finiti velocemente e con meno vincoli, affinché i progettisti possano prendere decisioni
più informate, rifinire i loro progetti in modo più rapido e lanciare i prodotti sul mercato in minor tempo.
La tecnologia PolyJet™ è un processo di produzione additiva che consente di realizzare parti, prototipi e
modelli in più materiali, colori e texture di colore. Tutte queste caratteristiche possono essere combinate
in un unico processo di stampa 3D, permettendo di produrre rapidamente parti complesse con diverse
proprietà.
La più recente innovazione in questa tecnologia è la stampante 3D Stratasys® J750™. La stampante 3D
più sofisticata e versatile sul mercato rappresenta un importante passo avanti nel realismo dei prototipi
stampati in 3D, con la possibilità di creare a colori e una vasta gamma di proprietà dei materiali. Inoltre,
massimizza i tempi di attività e la diversità dei lavori che è possibile eseguire con un sistema. In termini
pratici, un responsabile di prototipazione rapida può consegnare prototipi realistici al progettista più
velocemente, per rispettare le tempistiche previste. I progettisti ottengono non una vaga idea, ma una
valutazione dettagliata del futuro prodotto.
Una stampante 3D non risolverà tutti i problemi del mondo, ma tra le menti creative, la Stratasys J750 è
uno strumento impressionante per allineare i risultati di business e della ricerca alle aspirazioni.
Vediamo meglio come la produzione additiva e Stratasys J750 forniscono soluzioni reali.
PROGETTARE CON GENIALITÀ / 2
CAPITOLO UNO S T R ATA S Y S R E I N V E N TA L A S TA M PA 3 D .
La stampante 3D Stratasys J750 non è solo l’ultima aggiunta alla gamma di stampanti 3D PolyJet. Si
tratta del primo sistema multimateriale a colori in grado di aiutare i progettisti che sono alla ricerca di
modelli realistici, ma che devono far fronte ai colori non omogenei e alle finiture grezze della tecnologia
di stampa 3D attuale. La stampante è inoltre destinata ai responsabili di prototipazione rapida che si
servono di più tecnologie e processi poco ordinati, e che sono alla ricerca di un metodo più agile e
snello per creare esattamente ciò di cui il progettista ha bisogno.
E C C E Z I O N A L E R E A L I S M O D E L L E PA R T I
Caratteristica saliente del modello Stratasys J750 è la capacità di stampare in tutti i colori, vera
innovazione nella tecnologia di stampa in 3D. La possibilità di stampare in 3D con vari colori non è una
novità, ma le offerte precedenti costringevano gli utenti a sacrificare la gamma di colori o la qualità delle
parti. Stratasys J750, invece, consente di produrre eccezionali parti in plastica con oltre 360.000 colori.
Una così ampia gamma è resa possibile grazie all’utilizzo, da parte del modello Stratasys J750, di 5
colori diversi: ciano, magenta, giallo, nero e bianco. La capacità di utilizzare tutti i colori primari del
processo di colore CMYK, tra cui il bianco, consente a Stratasys J750 di creare colori simili a una
stampante a colori per documenti in 2D che stampa su uno sfondo bianco, ottenendo così un’ampia
gamma di colori.
Inoltre, è possibile ottenere texture e sfumature di colore. La capacità di creare texture di colore
consente di stampare parti in 3D con diversi modelli realistici, come venature in legno e plaid, o anche
fotografie e illustrazioni. Le sfumature creano una zona di transizione tra i colori, che si mescolano gli uni
con gli altri.
Simili risultati estetici possono essere ottenuti anche con materiali di diverse caratteristiche. Usando
materiali rigidi opachi e trasparenti è possibile creare modelli con colori completi e texture di colore.
L’opzione alternativa è una combinazione di colori completi con materiali flessibili. In termini pratici, in
questo modo è possibile produrre un modello medico rigido che rappresenta varie strutture anatomiche
interne in più colori e sfumature, o ancora un vassoio composto da più parti, ciascuna con diverse
caratteristiche come texture di colore, flessibilità e trasparenza. Entrambi gli scenari sono possibili in un
solo ciclo di stampa.
Uno degli inconvenienti dei processi di stampa a colori 3D esistenti è la finitura superficiale
relativamente ruvida che ne risulta. Al contrario, Stratasys J750 consente di ottenere spessori degli strati
molto sottili, a partire da 14 micron in modalità di stampa di alta qualità, per un’elevata qualità delle
superfici e per creare modelli e parti con dettagli molto fini e delicati.
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CAPITOLO UNO S T R ATA S Y S R E I N V E N TA L A S TA M PA 3 D .
La disponibilità di una così ampia gamma di colori, in combinazione con la rifinitura e la capacità di gestire più
materiali, fa sì che Stratasys J750 riesca a produrre parti con un’incredibile varietà di caratteristiche. Attraverso un
singolo processo di stampa è possibile ottenere prototipi che funzionano, dall’aspetto e dal funzionamento simile a
quello dei futuri prodotti, con fasi di verniciatura, sabbiatura o assemblaggio ridotte al minimo.
VERSATILITÀ SENZA PARI
Oltre a garantire un eccezionale realismo, Stratasys J750 è anche la stampante 3D più versatile presente sul
mercato.
Questa versatilità ha origine dalla solida capacità di gestione dei materiali, che include la possibilità di immettere fino
a sei resine di base. Dal momento che i sistemi PolyJet avanzati creano materiali compositi direttamente sul vassoio,
il numero di opzioni di materiale è nettamente superiore al numero di materiali di ingresso. Nel modello Stratasys
J750, queste sei resine di base consentono ottenere centinaia di migliaia di colori, traslucenze e durometri.
Prima di Stratasys J750, nessuna stampante 3D era in grado di offrire colori completi, superfici lisce e materiali
multipli. Un laboratorio che avesse voluto ottenere tutte queste qualità avrebbe dovuto adottare diverse tecnologie
di stampa 3D e ancora ricorrere a lunghi processi di post-elaborazione, come sabbiatura, verniciatura e incollaggio.
Rispondere a molte esigenze con un solo sistema consente alle imprese di:
La stampante 3D Stratasys J750 e l’armadio dei materiali.
• Ridurre la quantità di apparecchiature per prototipazione rapida in loco, nonché i costi associati e i punti di errore
• Aumentare le competenze e massimizzare l’utilizzo attraverso la conoscenza di una sola tecnologia
• Proteggere gli investimenti dalle mutevoli esigenze aziendali, sia quelle cicliche che quelle imprevedibili.
Anche il formato di stampa è generoso con Stratasys J750, date le dimensioni dell’area di costruzione
pari a 49 x 39 x 20 cm
(19,3 x 15,35 x 7,9 pollici). In questo modo è possibile creare parti di grandi dimensioni oppure molte parti più
piccole in un solo ciclo.
Per i programmi di prototipazione rapida, questa versatilità rappresenta l’occasione per soddisfare le diverse
esigenze della vostra impresa, senza le inefficienze associate a cambiamenti sostanziali o alla necessità di investire,
gestire e mantenere numerose tecnologie diverse. Potrete stampare prototipi realistici, modelli per presentazioni,
stampi a iniezione ABS digitale, maschere e staffaggi, pezzi per l’istruzione e la pubblicità, parti di produzione, o
tutto questo, con un solo sistema.
Crea modelli concettuali con più colori, texture e parti in movimento, in
un solo processo di costruzione.
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CAPITOLO UNO S T R ATA S Y S R E I N V E N TA L A S TA M PA 3 D .
FLUSSO DI LAVORO RAPIDO ED EFFICIENTE E FACILE UTILIZZO
Utilizzare la stampante è semplice, e si inizia con il software PolyJet StudioTM per l’elaborazione delle parti. PolyJet
Studio è la nuova generazione di software Objet StudioTM e offre molti miglioramenti in termini di l’efficienza
del flusso di lavoro. Il software include un’interfaccia intuitiva che consente di scegliere i materiali, ottimizzare la
costruzione e gestire le code di stampa in modo ancora più facile. Una volta selezionati i parametri della parte, è
sufficiente fare clic sul pulsante di stampa per avviare la costruzione. Si tratta di un processo automatico che non
richiede l’attenzione da parte dell’operatore, che può così concentrarsi su altre priorità.
La funzionalità server integrata nella stampante 3D è un altro vantaggio software. Consente, infatti, a più utenti
di lavorare sulla stessa stampante contemporaneamente, per aumentare l’efficienza.1 I miglioramenti visivi del
software includono uno sfondo più scuro, il miglioramento del colore sullo schermo per consentire scelte di colore
più precise, nonché la capacità di vedere le proprietà complete del materiale del modello in qualsiasi momento.
La capacità di Stratasys J750 di gestire sei materiali consente di risparmiare molto in termini di tempo e materiale.
Le stampanti multi-materiale con minore capacità necessitano di modifiche sostanziali per i diversi colori o tipi
di materiale. Ciò comporta tempi di fermo e spreco di materiale, poiché occorre ripulire il sistema dal materiale
precedente. La maggiore capacità di gestione dei materiali di Stratasys J750 consente agli operatori di caricare i
materiali più utilizzati e ridurre in modo drastico, o addirittura eliminare, il cambio di materiale, risparmiando così
tempo e risorse.
Le nuove testine di stampa aumentano la velocità della stampante. Stratasys J750 offre tre modalità di stampa:
alta velocità, elevata miscelazione e alta qualità. La modalità ad alta velocità stampa due volte più rapidamente
delle stampanti Connex3TM quando si utilizzano tre materiali, consentendo di produrre modelli multi-materiale
più rapidamente che mai. La modalità a elevata miscelazione consente di servirsi della proprietà di sei materiali
della stampante, per un numero di scelte ottimale in termini di colore e proprietà meccaniche. Nonostante il
maggiore numero di materiali, la modalità a elevata miscelazione consente di ottenere la stessa velocità di stampa
delle stampanti Connex3 esistenti. E la velocità a cui è possibile stampare materiali digitali come ABS digitale è
raddoppiata.
Alcuni processi di stampa 3D devono essere eseguiti in una struttura dedicata a causa dei materiali, dei prodotti
chimici e delle fasi di post-elaborazione coinvolti. Di contro, la stampante 3D Stratasys J750 prevede un processo
facile e pulito, senza necessità di maneggiare elementi chimici pericolosi. È compatibile con materiale di supporto
solubile2 che può essere rimosso in un bagno di soluzione. Questo consente agli utenti di concentrarsi su altre
attività mentre il materiale di supporto viene rimosso e rende anche più facile e meno problematica la pulizia di parti
delicate e cavità interne.
1 La funzionalità server completa sarà disponibile con l’aggiornamento software successivo alle prime spedizioni del prodotto.
Si noti il realismo della finitura con le venature del legno simulate e la
parte inferiore cambio in pelle su questo prototipo di cruscotto.
2 La compatibilità del supporto solubile sarà disponibile con l’aggiornamento software successivo alle prime spedizioni del prodotto.
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CAPITOLO UNO S T R ATA S Y S R E I N V E N TA L A S TA M PA 3 D .
Questo video mostra l’utilizzo di Stratasys J750 insieme ai prototipi e alle parti prodotte.
Una stampante 3D dotata di queste funzionalità è uno strumento potente che consente di ottenere
soluzioni creative per diverse sfide nel settore medico, dell’istruzione e dei prodotti di consumo. Nei
capitoli successivi vedremo come la stampa 3D offre vantaggi a questi settori e come tali vantaggi siano
migliorati dalla stampante Stratasys J750.
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CAPITOLO DUE M I G L I O R A R E I R I S U LTAT I M E D I C I E R I D U R R E I C O S T I
Con l’evoluzione della tecnologia di stampa 3D, il suo utilizzo nel campo medico aumenta. I produttori di dispositivi
medici, gli ospedali, i dottori, i ricercatori e gli educatori possono tutti trarne vantaggio.
PROTOTIPAZIONE RAPIDA E SVILUPPO PRODOTTI
Prototipazione rapida e sviluppo prodotti sono aree chiave in cui la stampa 3D aiuta i produttori di dispositivi medici.
La stampa 3D interna produce prototipi molto più rapidamente e di solito a un costo minore rispetto ai metodi
di produzione tradizionali, in particolare quando essa sostituisce l’esternalizzazione. In questo modo si velocizza
l’intero processo di sviluppo poiché è possibile cambiare i design e ristampare le parti con grande rapidità. Questo
ciclo di feedback iterativo ma veloce consente di fornire prodotti alla sperimentazione clinica e al mercato più
rapidamente, offrendo vantaggi ai pazienti in minor tempo.
MODELLI ANATOMICI PER LA PREPARAZIONE CHIRURGICA E L’ISTRUZIONE
Le tecnologie di scansione come la tomografia computerizzata (TC) e la risonanza magnetica (MRI) consentono
ai medici di vedere l’anatomia del paziente con un elevato livello di dettagli. Per quanto utili, però, questi strumenti
non offrono i vantaggi che è in grado di offrire un modello 3D, in termini di capacità di studiare tutti gli aspetti di una
struttura anatomica come un cuore umano. La stampa 3D è l’estensione naturale di questa tecnologia di scansione;
essa consente di creare modelli anatomici molto dettagliati. Questi modelli, inoltre, sono multifunzionali, e vengono
usati anche per la preparazione chirurgica e la formazione, nonché come strumenti didattici per gli studenti di
medicina.
Su questo modello rigido di un cuore umano sono messi insieme dettagli
strutturali precisi e sfumature di colore graduali.
Forse l’esempio più notevole e vantaggioso di questa applicazione è quello di creare modelli anatomici di un
paziente specifico, anche in termini di patologia, che consentono ai medici di studiare l’approccio migliore per un
intervento chirurgico. La capacità della stampante 3D di produrre facilmente qualsiasi forma si adatta perfettamente
all’unicità dell’anatomia di ogni persona, e la varietà di valori Shore A realizzati con la tecnologia PolyJet equivale a
dire che i modelli offrono la giusta resistenza tattile, nonché un aspetto corretto. I medici usano questi modelli per
pianificare il miglior approccio chirurgico, con una conseguente riduzione dei tempi e migliori risultati post-operatori.
I modelli stampati in 3D aiutano inoltre i dottori nella formazione per l’esecuzione di procedure mediche e per
l’utilizzo di nuovi dispositivi, oltre a formare gli studenti di medicina sulle strutture anatomiche generali. In particolare,
Stratasys J750 offre geometrie complesse e mix di proprietà dei materiali che sarebbero difficili o impossibili da
ottenere con i metodi di produzione tradizionali. I modelli per la formazione possono imitare l’aspetto del tessuto
vivo e integrare elementi come etichette o colori a contrasto. Questi modelli possono essere prodotti on demand ed
evitare le difficoltà associate ai cadaveri umani come carenza di disponibilità e spese di gestione e conservazione.
Questo modello di fegato è stato creato come dispositivo di
programmazione procedurale per mostrare le strutture critiche ed
evitare tagli durante una procedura di trapianto di fegato a vivo.
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CAPITOLO DUE M I G L I O R A R E I R I S U LTAT I M E D I C I E R I D U R R E I C O S T I
GUIDE CHIRURGICHE, PROTESI E ORTESI
La produzione additiva è una soluzione ottimale per protesi, ortesi e guide chirurgiche perché si adatta
facilmente alle esigenze specifiche individuali. Le guide chirurgiche ortopediche possono essere
modellate in base all’anatomia del paziente anziché utilizzare guide generiche. In questo modo, il
trattamento è più preciso, le complicazioni postoperatorie sono minori e il recupero è più rapido.
I dispositivi protesici stampati in 3D costano molto meno rispetto alle soluzioni tipiche, in parte grazie
ai costi inferiori della produzione additiva. Questi dispositivi sono personalizzati in base alle esigenze
individuali e nel caso dei bambini in fase di sviluppo possono essere sostituiti con nuovi dispositivi a un
costo molto inferiore rispetto alle soluzioni tradizionali.
A P PA R E C C H I AT U R E D A L A B O R AT O R I O , AT T R E Z Z AT U R E E S T R U M E N T I
DI PRODUZIONE
L’utilizzo di strumenti di produzione 3D come maschere e staffaggi semplifica il lavoro e riduce il ciclo
di sviluppo dei prodotti. Inoltre, si tratta di un approccio meno costoso rispetto alla lavorazione a
macchina, che spesso non è un incentivo.
Utensili da laboratorio come portapipette, pettini in gel e altre piccole parti possono essere spesso
stampati in 3D a una frazione del costo applicato dai fornitori di utensili medici. Questi possono inoltre
essere adattati al lavoro specifico e sono, pertanto, una soluzione più versatile rispetto ai tradizionali
articoli.
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CAPITOLO TRE A U M E N TA R E L E C O N O S C E N Z E E L A C O M P R E N S I O N E
IL MOTORE DELL’INNOVAZIONE
La ricerca è il combustibile che alimenta lo sviluppo dei prodotti e dei servizi innovativi di cui godiamo oggi. La ricerca
che ha le sue radici in elementi apparentemente estranei alla vita di tutti i giorni, alla fine si traduce in vantaggi tangibili
per la società. Il punto di vista convenzionale può indicare l’industria come responsabile di questi progressi. Ma la
verità è che le università e gli istituti di istruzione superiore svolgono una parte notevole della ricerca che è alla loro
base. Negli Stati Uniti, il 31% del totale della ricerca (applicata e di base) viene eseguita da università, tra cui il 56%
della ricerca di base.
Appare chiaro che queste istituzioni sono responsabili per gran parte della conoscenza da cui la società, in ultima
analisi, trae vantaggio. Non stiamo parlando di uno studio esoterico senza applicazione nel mondo reale. Piuttosto, è
la ricerca della conoscenza e delle risposte che si traducono in una migliore assistenza medica e in altri progressi nel
mondo degli affari, della tecnologia e delle arti. Viene inoltre utilizzata per educare le future generazioni di professori,
scienziati, ricercatori, studenti e dirigenti. In sostanza, si tratta dell’investimento che una società fa nel suo futuro.
Oltre alle menti che alimentano questa esplorazione, gli istituti di ricerca hanno bisogno dei migliori strumenti, risorse
e tecnologia a disposizione. E la stampa 3D è uno strumento fondamentale che dà alla comunità educativa il potere di
innovare.
DARE POTERE ALLE MENTI ED EDUCARE PER LE APPLICAZIONI CONCRETE
La University of Virginia (UVA) è riconosciuta come leader nel settore degli studi aerospaziali per via del suo impegno
verso un metodo di apprendimento pratico. La scuola ha iniziato con una stampante 3D e da allora ne ha acquisite
diverse, sufficienti per creare un laboratorio di prototipazione rapida. L’università mette il laboratorio a disposizione di
tutti, e ciò richiama l’attenzione degli studenti, sia all’interno che all’esterno del corso di ingegneria.
La creazione del laboratorio di stampa 3D ha reso possibile una collaborazione con il principale produttore di motori
aerospaziali, Rolls Royce, con una conseguente borsa di studio del valore di 2 milioni di dollari. Rolls Royce elogia
la capacità dei laureati della UVA di comprendere concetti di design cruciali e di sapere come correggere gli errori
di progettazione. Secondo i professori della UVA, la stampante 3D gioca un ruolo importante nell’insegnamento del
design intelligente.
Dal punto di vista della UVA, il valore della stampa 3D in un ambiente accademico è quello di insegnare agli studenti
a progettare e costruire per le applicazioni del mondo reale. L’accesso alle stampanti 3D dà agli studenti la possibilità
di dare vita ai loro progetti, vedere come funzionano, capire se soddisfano gli obiettivi di progettazione e risolvere i
problemi. Di conseguenza, gli studenti sono meglio preparati a entrare nel mondo del lavoro, dotati delle competenze
necessarie per affrontare le sfide poste dall’industria.
Questo modello di telescopio e la sua finitura decorativa con la Via
Lattea sono stati creati sulla stampante 3D Stratasys J750.
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CAPITOLO TRE A U M E N TA R E L E C O N O S C E N Z E E L A C O M P R E N S I O N E
In modo simile, la Singularity University utilizza la stampa 3D per consentire agli studenti di sviluppare
le conoscenze necessarie per risolvere alcune delle maggiori sfide a livello globale. La missione
dell’università è di esporre gli studenti a tecnologie all’avanguardia, affinché le utilizzino a vantaggio del
mondo.
La Singularity University si serve di stampanti 3D per elevare il modello di apprendimento tipico degli
studenti, dalla semplice riflessione e scrittura, al dare forma tangibile alle idee. La stampante 3D lascia
le idee degli studenti nelle loro mani. Dopo aver attraversato questa soglia, hanno una nuova prospettiva
sul processo di progettazione.
Analogamente a un artista che utilizza un blocco e della carta per buttare giù lo schizzo di un ritratto,
la stampante 3D consente agli studenti di iterare sui loro concetti di design, liberandoli dai vincoli che i
concetti teorici da soli impongono sul processo di progettazione. Invece, permette loro di visualizzare e
manipolare i loro progetti in forma fisica fino ad arrivare alla soluzione ottimale.
Secondo i professori della Singularity, favorire la creatività degli studenti è il valore più grande offerto da
questa tecnologia. E questa è una competenza davvero preziosa per risolvere qualsiasi tipo di problema,
grande o piccolo.
SPINGERE I LIMITI DELLA RICERCA E DELLA COMPRENSIONE
Il Dipartimento di Antropologia dell’Università di Zurigo (UZH) utilizza la stampa 3D per far progredire
la ricerca e la comprensione dell’evoluzione umana. Un esempio è l’uso della modellazione 3D e della
stampa 3D per migliorare l’esplorazione dell’evoluzione del cervello nell’uomo di Neanderthal.
Uno strumento importante nella ricerca antropologica è la possibilità di replicare in modo accurato
i fossili. Questi, infatti, sono troppo fragili per essere maneggiati di frequente e troppo preziosi per
rischiare che vengano danneggiati o distrutti per via di esami ripetuti. La possibilità di eseguire la
scansione dei fossili e di riprodurre modelli accurati per la ricostruzione e lo studio utilizzando la stampa
3D è uno strumento prezioso per i ricercatori della UZH. Essi si sono serviti di questa capacità di
riprodurre frammenti di cranio di un bambino di Neanderthal per ricostruire il cranio e confrontarlo con
altri scheletri. Ciò ha consentito di capire meglio gli sviluppi del cervello durante questa epoca.
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CAPITOLO TRE A U M E N TA R E L E C O N O S C E N Z E E L A C O M P R E N S I O N E
La stampa 3D, inoltre, consente agli archeologi di studiare i fossili in nuovi modi. Utilizzando la
tecnologia di scansione, i ricercatori dissezionano digitalmente le ossa fossili, ottenendo immagini e dati
invisibili all’occhio. Queste informazioni vengono utilizzate per creare modelli 3D della struttura ossea
interna. I ricercatori della UZH hanno utilizzato questa tecnica per studiare le radici dei denti fossilizzati e
le cavità interne dell’orecchio.
La precisione e piccoli dettagli che è possibile ottenere con la stampa 3D, unitamente alla possibilità
di scalare le riproduzioni fossili verso l’alto o verso il basso a seconda delle necessità, permette
ai ricercatori della UZH di trovare le risposte alle domande e di spingere il livello di conoscenza e
comprensione nello studio archeologico.
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C A P I T O L O Q U AT T R O CREARE PRODOTTI MIGLIORI, PIÙ VELOCEMENTE
I prodotti di consumo costituiscono una parte significativa del volume di scambi economici del mondo.
In altre parole, quasi tutto ciò che tocchiamo ogni giorno, da uno spazzolino da denti alle scarpe, è un
prodotto di consumo.
I N P R I M A L I N E A G R A Z I E A L L A T E C N O L O G I A D I S TA M PA 3 D
Per essere competitive nel mercato, le aziende devono fornire il miglior prodotto possibile. Ciò comporta in
genere una ricerca incessante per lo sviluppo e il miglioramento del prodotto, in cui il feedback dei clienti
aiuta a valutare ciò che il mercato vuole o come migliorare i prodotti esistenti.
I progettisti assimilano queste informazioni e sviluppano i progetti iniziali. I responsabili di prototipazione
prendono queste informazioni e creano prototipi, lavorando con i progettisti per perfezionare il disegno.
Questi prototipi sono testati o utilizzati nelle prove per misurare la riuscita; il processo si trasforma in
produzione o si ripete fino a ottenere risultati validi.
Questo processo di sviluppo del prodotto può richiedere settimane, mesi o in alcuni casi anni, a seconda del
prodotto da realizzare. Indipendentemente dal settore, immettere il prodotto sul mercato più rapidamente è un
fattore essenziale per generare profitti e guadagnare o mantenere la posizione di leader.
La realizzazione di prodotti fisici con i mezzi tradizionali comporta, di solito, la lavorazione o lo stampaggio
delle parti e il loro assemblaggio per creare modelli concettuali e prototipi. Molte aziende devono
esternalizzare questi processi, mettendoli in balia di una variabile che è difficile da controllare: i tempi di
consegna del fornitore. Inoltre, ciò comporta costi aggiuntivi, sotto forma di manodopera esperta e di tempo e
materiale necessario.
Proprio qui la stampa 3D sta apportando un marcato cambiamento. Consente, difatti, ai progettisti e ai
laboratori di prototipazione rapida di creare prodotti molto più velocemente rispetto ai metodi tradizionali. Una
produzione più veloce e più facile dà più tempo ai miglioramenti per arrivare al design ottimale.
Altri vantaggi includono la capacità di produrre pezzi e prototipi come prodotti completi che includono il
colore e texture multiple. In tal modo vengono eliminati i passaggi di finitura aggiuntivi, come il montaggio e la
verniciatura.
Il risultato finale è un ciclo di sviluppo molto più breve e la capacità di immettere prodotti sul mercato più
rapidamente.
Stratasys J750 accorcia il ciclo di sviluppo, consentendo a progettisti
e responsabili di prototipazione di iterare molto più velocemente con
concetti di prodotto realistici.
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C A P I T O L O Q U AT T R O CREARE PRODOTTI MIGLIORI, PIÙ VELOCEMENTE
PROTOTIPI MOLTO REALISTICI PER CREARE DESIGN OTTIMALI IN TEMPI PIÙ RAPIDI
Il reparto di progettazione all’interno del gruppo Adidas è costantemente alla ricerca di modi per migliorare il
design delle scarpe sportive; ciò richiede modelli altamente realistici con diverse caratteristiche del materiale.
I modelli stampati in 3D soddisfano questa esigenza. Un grande vantaggio è la velocità con cui questi modelli
possono essere prodotti. I progettisti possono perfezionare i progetti più volte, rilevare in modo rapido ed
eliminare gli errori e ottenere il progetto definitivo in un breve lasso di tempo.
Prima di adottare la stampa 3D, il gruppo Adidas faceva affidamento su tecnici che creavano a mano modelli e
prototipi funzionali utilizzando strumenti specializzati. Ora occorre una frazione della manodopera per realizzare i
modelli su stampanti 3D che sono in funzione tutto il giorno per restare al passo con la domanda.
Questi modelli, inoltre, sono realizzati con più materiali, per un aspetto e una consistenza davvero realistici. Questa
combinazione di velocità, realismo e precisione consente al gruppo Adidas di realizzare e valutare modelli in pochi
giorni, rispetto alle diverse settimane che occorrevano con il precedente processo di stampaggio. Tutto questo
aiuta il team di progettazione a raggiungere gli obiettivi e, infine, a creare un prodotto migliore in meno tempo.
Raggiungere il massimo in termini di realismo attraverso più materiali,
colori e texture prodotti in un’unica operazione.
Più o meno allo stesso modo, Thermos Company fa affidamento su prototipi realistici che utilizzano molteplici
materiali per sviluppare nuovi prodotti più velocemente e a un costo minore. Thermos produce contenitori isolanti,
contenitori portapranzo e altri beni di consumo. Questi prodotti sono progettati per essere funzionali, ma anche
esteticamente gradevoli, con uno stile personalizzato. Poiché vengono maneggiati di frequente, l’ergonomia e la
sensazione al tatto sono fattori molto importanti.
Per catturare tutti questi requisiti e arrivare al design giusto, Thermos deve iterare e perfezionare continuamente
i suoi progetti, realizzando più prototipi. Questo lavoro veniva esternalizzato, ma per un prototipo tipico
occorrevano dai tre ai cinque giorni. Thermos ha acquistato diverse stampanti 3D e riportato il lavoro all’interno
dell’azienda, riducendo il processo di prototipazione a poche ore anziché giorni, con circa un quinto del costo
pagato per esternalizzare.
Oltre al risparmio di tempo e di costi, la stampa 3D aiuta Thermos a ottenere prodotti migliori. I progetti vengono
cambiati rapidamente, e le parti ristampate, per ottenere la configurazione ottimale. Il processo è anche facile
da usare e non richiede personale aggiuntivo altamente qualificato. Secondo Thermos, il processo è abbastanza
semplice per essere utilizzato da tecnici inesperti.
Queste versatili stampanti 3D danno ad Adidas e a Thermos l’agilità necessaria per eccellere in un mercato
competitivo, attraverso progettazione, sviluppo e convalida veloci.
Prendere decisioni di progettazione più informate e in meno tempo
stampando più iterazioni contemporaneamente.
PROGETTARE CON GENIALITÀ / 13
CAPITOLO CINQUE S T R ATA S Y S J 7 5 0 S I I N T E G R A A L L A P E R F E Z I O N E
M O LT O P I Ù D I U N S E M P L I C E S T R U M E N T O E F F I C A C E
Sulla base di case study e testimonianze raccolte sul campo, risulta chiaro che la stampa 3D rende
possibile l’innovazione, dal modo in cui vengono realizzati gli oggetti, fino all’espansione della conoscenza
e della comprensione. Aziende ed educatori devono capire quale strumento specifico scegliere per
sfruttare queste possibilità.
Stratasys J750 è una delle scelte, in un mercato sempre più pieno di stampanti 3D. Ma le sue capacità
e la versatilità la rendono molto più di una stampante 3D. Si tratta di un prodotto che genera soluzioni.
Guardarla solo come uno strumento sofisticato sarebbe un po’ limitativo, perché non realizza solo parti per
prototipi. Consente al responsabile di prototipazione rapida di un’azienda che realizza prodotti di consumo
di creare parti in modo più veloce e realistico, accorciando il ciclo di sviluppo e riducendo i costi.
È in grado di gestire più materiali, ma non produce solo parti con caratteristiche flessibili e rigide.
Piuttosto, aiuta a formare i medici attraverso modelli anatomici precisi, che consentono di creare nuove
procedure e migliorare le competenze e, di conseguenza, i risultati sanitari.
E non è solo uno strumento di laboratorio che consente agli studenti di stampare in 3D il progetto del
semestre e superare l’esame. Invece, è il veicolo che permette a un professore di esporre ai suoi studenti
servendosi di una tecnologia avanzata, affinché loro e l’università possano spingere i confini attuali
della ricerca e dell’apprendimento e diventare un centro riconosciuto di innovazione in grado di attirare
partnership e finanziamenti.
SFIDE E SOLUZIONI
La tecnologia di stampa 3D non è nuova ed esistono altre stampanti 3D in grado di realizzare modelli
colorati. Tuttavia, ogni sistema ha i suoi svantaggi e non riesce a soddisfare completamente le richieste
degli utenti. Stratasys J750 è progettata per risolvere questi problemi attraverso una migliore tecnologia,
flusso di lavoro e capacità.
Forse il modo migliore per capire come Stratasys J750 possa offrire dei vantaggi sta nel vedere in che
modo la sua tecnologia innovativa offre soluzioni reali, utilizzando scenari tratti dal settore medico,
dell’istruzione e dei prodotti di consumo. Quella che segue è una serie di sfide che chi lavora in questi
settori si trova in genere ad affrontare, e come Stratasys J750 affronta questi problemi.
PROGETTARE CON GENIALITÀ / 14
CAPITOLO CINQUE S T R ATA S Y S J 7 5 0 S I I N T E G R A A L L A P E R F E Z I O N E
Sfida:
Le abilità di un chirurgo si basano sulla pratica e sulla formazione, al fine di avere la padronanza
delle procedure chirurgiche, sia esistenti che nuove. Tuttavia, i metodi di formazione tradizionali non
forniscono sufficienti opportunità di ottenere questa conoscenza in un ambiente a basso rischio con
strumenti anatomicamente realistici. L’attuale tecnologia di stampa 3D è in grado di produrre modelli
anatomici, ma questa tecnologia è limitata perché non offre materiali flessibili e simili al tessuto che
riproducono gli organi con patologie realistiche e dettagli.
La soluzione Stratasys J750: modelli anatomici per la formazione stampati in 3D con materiali
colorati e flessibili e canali e cavità che simulano in modo realistico il tessuto umano. Grazie ai tempi
di stampa più rapidi e al supporto solubile, i modelli vengono stampati prima.
La capacità di produrre repliche 3D dell’anatomia umana da TC e RM su un materiale realistico,
dettagliato e a più texture consente ai medici di imparare e addestrarsi su modelli realistici che replicano
in modo accurato il tessuto umano. In questo modo possono fare pratica più volte in un ambiente
realistico ma privo di rischi, con modelli che forniscono un riscontro tattile coerente con la fisiologia
umana. Ciò consente agli ospedali di ricerca di ottimizzare le risorse di apprendimento e aiuta gli
specializzandi in chirurgia ad acquisire famigliarità con procedure delicate e innovative.
Altre tecnologie di stampa 3D producono modelli colorati, ma non con la flessibilità variabile e la
possibilità di ottenere caratteristiche chiare, trasparenti o opache nello stesso modello. Con alcune
stampanti 3D, il colore non è omogeneo e la quantità di post-elaborazione richiede tempo e/o è
disordinata o prevede l’utilizzo di materiali pericolosi.
La combinazione di strutture chiare e colorate si unisce per formare un
modello educativo accurato della mano umana.
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CAPITOLO CINQUE S T R ATA S Y S J 7 5 0 S I I N T E G R A A L L A P E R F E Z I O N E
Sfida:
Una progettista di prodotti di consumo ha bisogno di modelli e prototipi concettuali realistici e convincenti per
ottenere l’approvazione del cliente e il supporto per la progettazione. Ha bisogno di diversi modelli, ognuno
con caratteristiche diverse, per supportare il processo decisionale del cliente. Il responsabile di prototipazione
rapida deve produrre questi modelli per la progettista in modo rapido ed economico. Le stampanti 3D esistenti
offrono colore, ma alcune mancano di omogeneità e producono modelli fragili con una finitura superficiale
ruvida. Anche realizzare diverse varianti di un modello richiede molto tempo, in particolare se si può produrre
una sola versione del modello alla volta.
La soluzione Stratasys J750: la capacità di gestire sei materiali riduce al minimo i cambi di materiale e
consente di creare modelli incredibilmente realistici. Le nuove testine di stampa aumentano la velocità
di produzione e, a seconda delle dimensioni del modello, è possibile stampare diverse varianti in un solo
processo.
La capacità di caricare sei materiali nella stampante significa che il responsabile di prototipazione può caricare
quelli che utilizza più spesso, riducendo al minimo l’esigenza di cambiare quando si stampano diversi modelli.
Quando è necessario apportare un cambiamento, grazie all’hardware migliorato si ottengono meno sprechi e
un risparmio di tempo e materiale. Questa capacità, insieme alle generose dimensioni del vassoio di Stratasys
J750, consente di realizzare diversi modelli con qualità uniche in un solo processo di stampa. In ultima analisi,
ciò permette di realizzare prototipi e raggiungere gli obiettivi di sviluppo del prodotto più velocemente.
La capacità di utilizzare sei resine di base garantisce innumerevoli
opzioni di colore e un minor numero di modifiche di materiale.
La creazione rapida di prototipi e modelli realistici e durevoli offre al progettista la massima flessibilità. La
possibilità di stampare diverse idee o varianti di un disegno nello stesso lotto di produzione garantisce più
iterazioni in un più breve lasso di tempo, con decisioni che di conseguenza sono più veloci e migliori.
Sfida:
Le università hanno bisogno di una tecnologia all’avanguardia, come la stampa 3D, per la ricerca e per attrarre
talenti accademici. Tuttavia, questa esigenza è condivisa tra più reparti, ciascuno con finalità e obiettivi
diversi. Ciò può comportare un’acquisizione frammentaria di diversi tipi di tecnologia con diverse esigenze di
apprendimento, limitando l’uso e l’adozione diffusa.
La soluzione Stratasys J750: i colori e la versatilità multi-materiale a servizio delle esigenze creative
dall’arte e della scienza, e le funzionalità facili da usare, in grado di adattarsi sia ai nuovi utenti che agli
esperti della stampa 3D.
Variazioni sul tema: colori affidabili e coerenti e texture di colore
complesse si uniscono per dare vita a modelli e prototipi più realistici
e convincenti.
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CAPITOLO CINQUE S T R ATA S Y S J 7 5 0 S I I N T E G R A A L L A P E R F E Z I O N E
La versatilità di Stratasys J750 elimina la necessità di molteplici forme di tecnologia e quella di imparare a
utilizzare ciascuna di esse. Semplifica le modalità in cui si ottengono, si utilizzano e si mantengono queste
risorse. Si tratta anche di una soluzione perfetta per la creazione di centri multidisciplinari che si rivolgono a
diversi dipartimenti all’interno dell’università. Invece di acquistare e supportare più tecnologie per soddisfare
le diverse esigenze dipartimentali, la tecnologia di Stratasys J750 sfrutta l’investimento con la capacità di
rispondere alle esigenze di più dipartimenti, massimizzando l’utilizzo e riducendo i costi.
Questi sono solo alcuni esempi di come la stampante 3D Stratasys J750 offre soluzioni a problemi reali e crea
opportunità per migliorare lo status quo nel settore dell’istruzione, della progettazione e della cura medica.
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CAPITOLO SEI C A S E S T U D Y “ R E I N V E N TA R E L’ I N V E N Z I O N E ”
Per creare i nostri prodotti preferiti, un team di progettisti, ingegneri ed esperti di marketing passa attraverso
innumerevoli iterazioni di progettazione, cercando di creare prodotti che i consumatori desiderano, nei quali si
identificano, e che usano tutti i giorni. Dall’interruttore della luce al telefono cellulare, ogni prodotto desiderabile è il
risultato di ispirazione, duro lavoro e collaborazione.
Il team di Synergy, una società di sviluppo del prodotto con sede a Netanya, in Israele, vive e respira questo ciclo
di innovazione. I clienti si affidano a Synergy per trasformare idee brillanti in prodotti realizzabili e commerciabili. I
progettisti e gli ingegneri industriali spesso lavorano senza sosta per perfezionare la presa di un dispositivo medico
o l’aspetto di un caricabatterie.
“La prima volta che l’imprenditore vede la sua idea e la sente nelle sue mani, è un momento fondamentale.
Dobbiamo fornirgli il prototipo più realistico possibile”, afferma l’Amministratore Delegato Michael Librus. I progetti
sognati possono essere resi sullo schermo in modo rapido, ma per i prototipi funzionali possono occorrere
settimane di investimento nel lavoro e nell’esternalizzazione, soprattutto quando i prodotti hanno disegni complessi
e prevedono diversi materiali. Le idee progettuali sono adottate, perfezionate o abbandonate in base all’aspetto di
un prototipo. Pertanto, per accelerare e affinare tale processo decisionale fondamentale, Synergy si serve di una
stampante 3D Stratasys J750.
Stratasys J750 ha dato ai progettisti di Synergy la possibilità di
effettuare prototipi con immagini multiple per perfezionare questo
progetto di caricabatterie.
La stampante Stratasys J750 ha avuto un ruolo chiave nella riprogettazione effettuata da Synergy di una tastiera
per un sistema di risposta alle emergenze utilizzato nel settore after-market automobilistico. Il progetto intendeva
produrre design multipli per il pannello, che è montato sopra lo specchio retrovisore, per verificare quale si adattasse
meglio agli interni della vettura e quale superasse i test ergonomici e meccanici. Ogni iterazione includeva pulsanti
soft-touch, retroilluminazione, grafica, alloggiamenti e connessioni interne al pannello elettronico.
Prima di Stratasys J750, il responsabile di prototipazione Omer Gassner avrebbe sfruttato diversi fornitori per creare
un unico prototipo di pannello di comando: lavorazione CNC e stampa ad acqua per la scocca, fusione per i tubi
luminosi, levigatura per una sensazione liscia al tatto e quindi incisione al silicone e stampa a tampone per i pulsanti.
Per la realizzazione sarebbero state necessari tra i dieci giorni alle due settimane, con un costo di 700 dollari per
unità. Stratasys J750 ha impiegato solo qualche ora, con un costo di 200 dollari per unità.
Tamar Fleisher, direttore artistico preso Synergy, ha affermato che i clienti apprezzano il realismo e la reattività
che la tecnologia aggiunge allo sviluppo del prodotto. “Ora i nostri clienti possono prendere decisioni immediate
circa l’ergonomia di un prodotto, l’aspetto e la sensazione al tatto, e provare come il prodotto si inserisce nel suo
ambiente di appartenenza”, prosegue Fleisher. “La capacità di simulare il trasferimento luminoso sul pannello
significava dare al cliente la possibilità di decidere ogni dettaglio del progetto. E se era necessario effettuare un
cambiamento sul progetto design, mi bastava andare al computer, effettuare la modifica e stampare: una questione
di poche ore”.
Stampando più versioni di questa tastiera Synergy è riuscita a
risparmiare giorni nella fase di sviluppo e ha ridotto i costi del 70%
per articolo.
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CAPITOLO SEI C A S E S T U D Y “ R E I N V E N TA R E L’ I N V E N Z I O N E ”
Per l’Amministratore Delegato Librus, i prototipi fotorealistici consentono di soddisfare al meglio i sogni
di innovazione che portano i clienti verso Synergy. “Sono davvero lieto di avere la J750 con noi”, ha
affermato Librus. “Non potremmo fare diversamente.”.
C O M E A P PA R E S T R ATA S Y S J 7 5 0 R I S P E T T O A I M E T O D I T R A D I Z I O N A L I
P E R R E A L I Z Z A R E I L P R O T O T I P O D I PA N N E L L O C O N TA S T I E R A ?
COSTO
TEMPI DI L AVORAZIONE
Lavorazione CNC più
post-elaborazione
$700
Fino a 2 settimane
Stratasys J750
$200
1 giorno
Risparmi
$500
71%
9 giorni lavorativi
90%
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CAPITOLO SETTE S F R U T TA R E L A T E C N O L O G I A P E R U N VA N TA G G I O O T T I M A L E
Le funzionalità versatili della stampante 3D Stratasys J750 consentono agli utenti di svolgere al meglio
il proprio lavoro, in un modo più efficiente in termini di tempo e costo. E, soprattutto, offrono a dottori,
progettisti ed educatori una piattaforma per sviluppare nuove soluzioni, prodotti migliori e ricerca
ispirata.
Un investimento in questo tipo di tecnologia è visto giustamente come una grande spesa in conto
capitale. Ma è spesso guardato da una prospettiva limitata, che non prende in considerazione come
possa influire positivamente sugli altri reparti della stessa azienda. Una stampante 3D con questa
capacità offre vantaggi a più reparti, e questo aiuta a giustificare la spesa e a massimizzare il suo
utilizzo.
Si consideri lo scenario di una società di medie dimensioni che progetta e produce abbigliamento
tecnico per arrampicata. I reparti di ingegneria, progettazione e prototipazione rapida ottengono
vantaggi dal ciclo di feedback rapido reso possibile attraverso prototipi prodotti internamente in breve
tempo. Ciò riduce il ciclo di sviluppo del prodotto e consente di offrire prodotti ai clienti in modo più
rapido.
La capacità di vedere, toccare e tenere in mano prototipi realistici può
essere un potente strumento di comunicazione nelle attività di marketing
e dei focus group.
Il reparto marketing utilizza i prototipi ultra-realistici per comunicare in modo più efficace nelle attività
di promozione e per il feedback degli utenti su modelli concettuali per i prodotti futuri. I focus group
vedono e toccano modelli virtualmente identici, per aspetto e funzionalità, alle parti di produzione finale.
Il reparto di produzione sfrutta la stampante 3D per creare maschere e staffaggi, guide di ispezione e
altri strumenti di produzione in modo rapido, con la capacità di adattarsi e cambiare strumenti in base
all’evoluzione del progetto. Gli strumenti sono “salvati” in digitale e stampati a seconda delle necessità,
risparmiando sullo spazio di archiviazione.
Alla luce di una tanto ampia applicazione, risulta più facile giustificare l’acquisto di una stampante
3D come Stratasys J750, perché più reparti ne traggono vantaggio. In molti casi, una stampante 3D
viene acquistata per uno o due scopi specifici. Tuttavia, i proprietari riferiscono spesso che, una volta
adottata la stampa 3D interna, essa viene utilizzata per una vasta gamma di scopi, poiché le persone ne
riconoscono e sfruttano il potenziale.
Sfruttare la potenza di Stratasys J750 per produrre non solo prototipi e
parti di produzione, ma strumenti e attrezzatura di assemblaggio, come
questa guida all’installazione di una scatola fusibili con codice a colori.
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CAPITOLO SETTE S F R U T TA R E L A T E C N O L O G I A P E R U N VA N TA G G I O O T T I M A L E
Indipendentemente dal proprio settore, è bene prendere in considerazione le seguenti domande:
• La vostra organizzazione trarrebbe vantaggio da un ciclo di sviluppo dei prodotti più breve e da una
migliore progettazione attraverso una comunicazione più efficace?
• I vostri caregiver potrebbero ottenere migliori risultati sui pazienti utilizzando modelli di formazione
accurati e realistici?
• La vostra università trarrebbe vantaggio attirando gli studenti più brillanti e i ricercatori migliori
attraverso l’accesso a una tecnologia innovativa?
Le soluzioni di stampa 3D Stratasys hanno una comprovata esperienza nell’aiutare le aziende e le
organizzazioni a soddisfare questi obiettivi, e Stratasys J750 prosegue questa tradizione con un livello
tutto nuovo di funzionalità di stampa 3D.
Scaricando la scheda tecnica è possibile analizzare la stampante 3D Stratasys J750 più
dettagliatamente. Allora, contatta Stratasys per parlare di come questa tecnologia possa risolvere le
difficoltà della tua azienda e quelle educative.
Questo è sushi o un modello stampato in 3D? (Suggerimento:
meglio non mangiarlo). Realismo incredibile, grazie alla stampante
3D Stratasys J750.
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