CoffeeBreak#6: La stampante 3D e la topografia (ma non solo)
Data pubblicazione: 30-giu-2014 16.28.08
Dovrei parlare a lungo per affrontare questo argomento. Invece ve ne darò solo un'idea generale e vedremo come questo nuovo gioiellino del mondo informatico possa essere utile al topografo.
Cominciamo con il dire che la stampante 3D è la prossima frontiera dell'informatica. Infatti è indubbia la sua utilità. Al momento è ancora un po' cara ma, soprattutto, non è di facilissima gestione. Inoltre solo gli ultimissimi S.O. (sistemi operativi) ne prevedono l'uso con driver già installati; per quelli meno recenti (ma attuali) bisogna utilizzare più programmi.
Immagino che tutti abbiano un'idea di come funziona una stampante 3D, comunque ecco qualche nota: alla base di tutto c'è un estrusore, che poi non è altro che un imbutino riscaldato. In esso viene spinta della plastica (tipicamente dello "spaghetto") e questa si scioglie ed esce dal foro (avete presente le pistole a colla calda?). L'estrusore è fatto muovere nel senso x-y da due motori passo-passo. Invece per la terza dimensione, quella z, o si muove la testina o il piano di appoggio. In questo modo per successivi passaggi si costruisce l'oggetto tridimensionale. Tralascio che esistono altri tipi di comando di movimenti della testa e dell'oggetto.
E' come se un salumiere tagliasse a mano del prosciutto e ne conservasse le fette ordinatamente. Quando arriva all'osso rimette le fette, sempre ordinatamente, sul rimasuglio: potrà ricostruire il prosciutto nella sua forma originale.
Oggi come oggi la stampante 3D ha ancora molti problemi ed è di non facilissima gestione. Ad esempio su una stampante normale abbiamo solo poche possibilità di intervento (mediamente qualità bozza, B/N, colore risparmio, colore normale e alta definizione), in più possiamo scegliere il formato, l'orientamento del foglio e poco altro. La 3D va invece tarata, ad esempio bisogna stabilire la temperatura dell'estrusore, la velocità di inserimento della plastica, importantissima la distanza dell'estrusore dalla faccia in esecuzione (troppo vicino impasta, troppo lontano la plastica si raffredda) e così via. Un'osservazione a sé va sul fatto che l'oggetto è creato da plastica fusa, e quindi è caldissimo: questo porta a problemi di ritiro (sia strutturali che, soprattutto, dimensionali).
Ci sono molti tipi di stampanti. Qui a fianco un modello amatoriale dal costo di un migliaio di Euro. Come si nota il telaio esterno è in legno (infatti viene venduta anche in scatola di montaggio). Sopra si vede l'elettronica: si tratta di una scheda molto simile ad Arduino. Esistono modelli professionali ben più grandi, ma i costi sono ancora proibitivi.
Le dimensioni di stampa stanno all'interno di una spanna cubica (20 x 20 x 20 centimetri), talvolta anche meno.
In effetti esistono varie tecniche, anche molto più sofisticate. Ad esempio c'è la testa di stampa che spruzza polveri che vengono fuse da un raggio laser. E a proposito di materiali la plastica che usano le stampanti amatoriali è tipo PLA in forma di spaghetto da 1.75 mm di diametro, arrotolate in matasse da 1 kg. E' una plastica economica ma biodegradabile (e quindi non molto duratura anche se molto ecologica). Si può usare l'ABS (il materiale dei mattoncini Lego), nylon, e molto altro. Detto per inciso esistono stampanti per fare le frittate (ovviamente è la pastella d'uovo che viene fatta passare per la testa) e, per stare sul più serioso, stanno facendo degli studi sulla possibilità di ricostruire parti di tessuto da usare in chirurgia...
Ritorniamo a noi e vediamo il primo passo da compiere: bisogna creare un modello 3D dell'oggetto che desideriamo realizzare. Ci sono moltissimi software (anche open source - il mondo delle stampanti 3D vive in questo contesto) adatti allo scopo. Chi non ha mai sentito parlare di Blender, SketchUp e così via. Segnalo soprattutto la meritoria opera di AutoDesk (la software house di AutoCAD) che mette a disposizione Autodesk 123D che è una suite di programmi per la creazione di questi modelli. Partendo dallo schermo, da file DXF tridimensionali (ed ecco che si intravede l'uso topografico!) o, addirittura, da una serie di fotografie. Il tutto gratuitamente e tramite web (non dovete installare nulla). Visitate http://www.123dapp.com/
Un ottimo programma, decisamente semplice, è Tinkercad (ci arrivate o da AutoDesk o direttamente sul sito https://www.tinkercad.com/
Una volta che avete realizzato il modello siete già a buon punto. avete infatti in mano un file, ad esempio *.STL
Il passo successivo è quello di rendere il modello digeribile dalla stampante.
Per fare questo avrete bisogno di un software specifico, ad esempio Slice (al sito http://slic3r.org/). Come dice la parola questo software si occupa di effettuare lo slicing, ovvero di "affettare" il modello. E quindi passare il tutto alla stampante per la stampa.
Al momento siamo nel mondo amatoriale (a parte certe applicazioni industriali o scientifiche), per cui abbondano i piccoli oggetti. Esistono immense librerie con oggetti di utilità, come supporti per telefonini, attacchi per accessori (ad esempio un portapacchi per bicicletta, un sipporto per la torcia da fissare al manubrio) e così via.
Dove però si intravede l'utilizzo topografico della tecnica di stampa 3D è nella realizzazione di modelli di terreno (o altri fenomeni) partendo dal DTM. Va detto che i file AutoCAD vanno presi con le pinze, perché non nascono per la stampa con questa tecnica (potrebbero avere dei "buchi" nel modello), ma, grazie al cielo, ci sono appositi sistemi per verificare la congruità del file.
Noi topografi sappiamo bene che una parte molto difficile del nostro lavoro è quella della rappresentazione del fenomeno. Fatto il rilievo bisogna realizzare un disegno affinché il committente (o il capocantiere) sia in grado di comprendere la realtà dei fatti. Spesso il semplice piano quotato, o DTM, non è di immediata comprensione, ed ecco che intervengono colorazioni, curve di livello, rappresentazioni prospettiche del tutto.
Un bel modello potrebbe essere una ottima chance. Si veda il modello qui sopra: non so se è stato realizzato con plastica di un unico colore, poi pitturato (esistono stampanti multicolore), certo non è grande (si veda il fiammifero che dà un'idea delle sue dimensioni), ma nessuno ci vieta di stampare più settori a scala più grande e poi unirli in un unico plastico.
E chi non ha la stampante?
Niente paura. Ci sono i servizi a pagamento. Già AutoDesk è in grado di soddisfare le vostre richieste, ma ci sono molti siti (destinati al mondo amatoriale o professionale) da visitare. Tanto per dare un'idea guardate www.makexyz.com e www.3dhubs.com (sono gestiti da makers privati).