Il passaggio dal disegno manuale a quello mediante sistemi CAD, acronimo di Computer Aided Design (in italiano: progettazione assistita al computer), ha permesso un’evoluzione del concetto di progettazione. La progettazione ha lo scopo di realizzare un prodotto funzionante e innovativo, riducendo i costi e i tempi di produzione attraverso lo sviluppo di metodi altamente tecnologici.
Una volta progettata una macchina, un dispositivo o un qualsiasi oggetto bisogna eseguire delle verifiche che servono per individuare quanto spazio occupa il mio oggetto, se l’oggetto riesce a eseguire la propria funzione senza rompersi o danneggiarsi e infine le ultime sono le verifiche di protezione della sicurezza e della salute dell’utilizzatore. Proprio per eseguire queste verifiche si decide di costruire un prototipo.
Il prototipo può essere costruito con i materiali utilizzati nel prodotto finale o con materiali sostitutivi (legno o polimeri), metodo questo meno costoso e più veloce. Per produrre un prototipo reale, la tecnica più moderna utilizzata è la prototipazione rapida. Questa consiste nel trasformare un disegno CAD tridimensionale in un modello matematico che suddivide il prodotto in strati, che a sua volta sarà trasformato nell’oggetto reale mediante una prototipatrice rapida.
La prototipatrice rapida è una stampante che utilizza, al posto dell’inchiostro, una resina o un polimero, generalmente ABS (Acrilonitrile Butadiene Stirene), sotto forma di fogli, fili, o polveri. Questo materiale viene posato su un piano tramite un ugello riscaldato che permette una microfusione e segue il percorso dettato dal modello matematico derivante dal disegno dell’oggetto. Depositato il primo strato, si passa al secondo, poi al terzo e cosi fino a ottenere il prototipo finito.
Con il prototipo non si possono fare prove sulle sollecitazioni e la resistenza delle parti meccaniche, essendo il suo materiale differente da quello dell’oggetto da produrre. Per questo motivo si è sviluppata la prototipazione digitale.
Attraverso software CAD di fascia alta si possono effettuare analisi, simulazioni e calcoli di dinamica, cinematica, fluidodinamica e di resistenza alle sollecitazioni. Queste prove possono essere ripetute per infiniti casi differenti senza dover costruire alcun prototipo. Un esempio è il caso di una cassa legata su un ponte di una nave: il software simula il moto ondulatorio delle onde e calcola la resistenza delle funi e lo spostamento della cassa, tutto questo senza caricare il prototipo su una nave e aspettare una tempesta.
Questa tecnologia informatica non ha ancora soppiantato l’uso del prototipo reale, ma ha permesso di estendere l’utilizzo delle stampanti 3D in altri campi, come la produzione di palette dei turbocompressori (attraverso la microfusione di polveri di metallo sinterizzato) o addirittura quello alimentare (stampaggio di pasta asciutta).
In un futuro prossimo le stampanti tradizionali, presenti in casa, saranno sostituite con quelle tridimensionali e ogni persona potrà produrre oggetti di qualsiasi forma senza aver bisogno di capacità e conoscenze particolari.
Di Silvio Quaglia
