La prototipazione rapida

Con il termine prototipazione rapida (Rapid Prototyping) si intendono tutte quelle tecniche che hanno come obiettivo l'ottenimento di un prototipo partendo da un modello matematico.
A differenza delle lavorazioni meccaniche tradizionali, che ottengono il prototipo asportando materiale da un blocco grezzo, con la prototipazione rapida si va a creare materiale dove ancora non esiste.
In questo modo è possibile ottenere forme estremamente complesse che sarebbero invece impossibili da ottenere con tecnologie tradizionali.

La prototipazione rapida ed il modellismo

In campo modellistico la prototipazione rapida può essere sfruttata sia per ottenere i prototipi da cui ricavare stampi in silicone per produrre piccole serie di pezzi, che per ottenere scocche e componenti da utilizzare direttamente.
Per ottenere un prototipo, occorre disporre del modello matematico (il disegno 3D) del pezzo da realizzare. Questa è quindi la parte più difficile, soprattutto se si vogliono realizzare carrozzerie con superfici curve.

Come ottenere il modello tridimensionale

Per ottenere il modello matematico del pezzo che si vuole realizzare, le strade percorribili sono principalmente due:

• creare il modello mediante applicazioni CAD 3D;
• utilizzare tecniche di reverse engineering per ottenere il modello 3D effettuando una scansione di un originale.

I software per il CAD 3D non sono particolarmente difficili da utilizzare, ma sono estremamente costosi e quindi non sono alla portata dell'hobbista. Ne esistono alcuni gratuiti ma, ovviamente, le funzionalità offerte sono molto limitate. Se però il CAD 3D è uno strumento di lavoro quotidiano o se abbiamo la fortuna di conoscere qualcuno che lo utilizza, possiamo cimentarci nella realizzazione del modello 3D.
Bisogna comunque sottolineare che per disegnare una carrozzeria di automobile, ricca di superfici curve, i normali programmi CAD utilizzati per il disegno meccanico hanno qualche difficoltà. Vanno invece benissimo per realizzare particolari più semplici come cerchi, pneumatici o altri accessori.
Non è consigliabile, a causa dei costi, commissionare il disegno a professionisti. Il discorso del costo si applica anche alle tecniche di reverse engineering che, per quanto validissime, non giustificano la spesa nell'utilizzo hobbistico.
Altro aspetto da tenere in considerazione è il fatto che il raggio laser ha un suo spessore e durante la prototipazione, seguendo il contorno del pezzo, tenderà ad allargare le superfici piene per metà del suo diametro. Di conseguenza gli spazi vuoti si stringeranno o addirittura spariranno. Prima di realizzare il modello 3D è bene contattare chi realizzerà il prototipo, per conoscere il diametro del raggio laser e le modalità con cui questo seguirà i contorni. Quindi si realizzerà il modello 3D, modificando le sue proporzioni per compensare gli errori introdotti dalla macchina.

Le tecnologie di prototipazione rapida

Le tecnologie più comuni, utilizzabili in campo modellistico, sono due.

• La sinterizzazione o SLS (Selective Laser Sintering) che consente di ottenere il pezzo mediante la fusione di polveri di polimeri termosensibili, come le resine poliammidiche. La formazione della materia solida avviene procedendo per strati.
• La stereolitografia. Anche in questo caso il processo di formazione del pezzo avviene per strati, ma il materiale di partenza è un monomero in forma liquida che polimerizza per effetto del laser. Con la stereolitografia si possono ottenere pezzi con buona finitura superficiale ed elevata definizione dei dettagli. È possibile usare direttamente i prototipi come master per la realizzazione di stampi in gomma siliconica.

I costi della prototipazione rapida

Il costo di un pezzo realizzato mediante stereolitografia o sinterizzazione dipende da vari fattori, principalmente dal volume occupato, dal tempo necessario per la realizzazione e dal tipo di tecnologia utilizzata.
Se ci limitiamo all'1/43, i costi non sono eccessivi e possono essere abbordabili anche dal semplice appassionato. Bisogna però fare alcune considerazioni sulla qualità del prototipo. La qualità dei dettagli dei pezzi ottenuti è anche funzione della dimensione della macchina utilizzata per la prototipazione rapida. Macchine pensate per produrre pezzi di dimensioni notevoli, potranno produrre i nostri piccoli pezzi a basso prezzo, ma anche la loro "risoluzione" sarà bassa (nell'ordine di 0.1mm) e quindi i pezzi ottenuti avranno bisogno di essere rifiniti prima di essere utilizzati. Se invece si ha bisogno di avere fin da subito un pezzo di buona qualità, (con precisione nell'ordine di qualche centesimo di millimetro) si dovrà ricorrere all'impiego di macchine di dimensioni molto ridotte con conseguente aumento dei costi.