La stampa 3D, altrimenti nota come prototipazione rapida, è un metodo di produzione in cui gli oggetti 3D vengono realizzati rapidamente su una macchina di dimensioni ragionevoli collegata a un computer contenente progetti per l’oggetto. I principi di base sono come quelli di una stampante 2D: cartucce di materiali, flessibilità di output e traduzione del codice in uno schema visibile. Gli appassionati sperano che i “fabber” domestici introducano una rivoluzione della produzione personalizzata ed eliminino (o riducano notevolmente) la necessità di una produzione centralizzata. Invece di andare in un negozio per ritirare un set di piatti, una persona potrebbe acquistare i piani online e stamparli con materiali semplici.
La tecnologia che consente alle stampanti 3D di funzionare è apparsa a metà degli anni ‘1990. Dopo il loro arrivo, i futuristi predissero immediatamente che presto la gente li avrebbe visti in ogni casa. Tuttavia, la spesa delle parti, che include numerosi strumenti di produzione flessibili, ha mantenuto il costo troppo elevato per la maggior parte delle persone. I modelli attuali sono macchine costose per l’uso da parte di progettisti o ingegneri di prodotti professionisti, che li utilizzano per creare modelli da utilizzare nelle presentazioni ai clienti, ad esempio. I dispositivi attuali funzionano utilizzando varie materie prime, come segatura e colla, che possono essere pressate in strutture 3D purché il design consenta l’applicazione incrementale degli strati.
I più recenti dispositivi di stampa 3D utilizzano un laser e polvere metallica per realizzare oggetti 3D in metallo, rendendo la tecnologia più attraente. Queste macchine sono già state utilizzate da Israele e dagli Stati Uniti per produrre UAV, o veicoli aerei senza equipaggio. L’esercito degli Stati Uniti sta ricercando una stampante pronta per il campo di battaglia che potrebbe essere utilizzata per produrre dispositivi di comunicazione quando necessario.
Le prime proiezioni suggerivano che queste macchine avrebbero probabilmente usato una combinazione di laser e polimeri speciali per fabbricare prodotti. Esistono alcuni polimeri che solidificano solo sotto una certa miscela di luce e questa proprietà può essere sfruttata utilizzando un duo di laser che, indipendentemente, non soddisfano queste condizioni ottiche, ma le soddisfano se usati insieme. Quando i due laser si incrociano nella soluzione, si solidifica. Costruendo una struttura da zero, è possibile creare un prodotto stabile quando il polimero liquido viene drenato. Tuttavia, questo metodo si è rivelato piuttosto costoso e oggi vengono utilizzate tecniche meno impegnative dal punto di vista tecnico.
Un giorno potrebbero esserci stampanti 3D che utilizzano la nanotecnologia per creare prodotti depositandoli atomo per atomo. Il lavoro preliminare con i tooltip atomici suggerisce che questo è scientificamente fattibile. Sono stati creati semplici macchinari su scala atomica, come piccole ruote, transistor e “DNA che cammina”. Questi potrebbero essere i precursori di sistemi di produzione personalizzati più avanzati.