La prototipazione rapida è una famiglia di processi di produzione additiva utilizzati per assemblare modelli prototipali. Questi processi sono noti come metodi additivi, poiché il materiale viene aggiunto al modello durante la costruzione anziché tagliato via da un blocco solido. I membri di questa famiglia di uso generale includono la sinterizzazione laser selettiva (SLS), la stereolitografia (SLA) e la stampa tridimensionale (3D) (3DP). Anche la produzione di oggetti laminati (LOM), la modellazione a deposizione fusa (FDM) e la fusione del fascio di elettroni (EBM) sono tra i processi di prototipazione rapida più comuni. Tutti questi processi sono automatizzati ed eseguiti da macchinari controllati da computer che leggono i dati dai modelli CAD (Computer Aided Design) del prototipo.
La prototipazione è la pratica di costruire modelli di nuovi prodotti o revisioni di prodotti esistenti prima dell’approvazione finale e della produzione su vasta scala. Questo processo consente a progettisti e sviluppatori di valutare i propri progetti, identificare difetti o omissioni e dimostrare il concetto a tutte le parti interessate. Comprensibilmente, la prototipazione è una parte fondamentale di qualsiasi processo di progettazione, che spesso restituisce notevoli risparmi di tempo e budget. La prototipazione rapida è uno dei metodi più popolari utilizzati per costruire modelli prototipo. Il processo è additivo, il che significa che le macchine utilizzate aggiungono materiale al modello man mano che l’edificio progredisce, in contrasto con i processi sottrattivi che tagliano via il materiale da un blocco vuoto.
Esistono diverse tecniche di prototipazione rapida in uso generale che utilizzano metalli, termoplastici e fotopolimeri per costruire gradualmente il prototipo, strato dopo strato, da zero. Uno dei più popolari è la sinterizzazione laser selettiva (SLS), che utilizza un laser ad anidride carbonica ad alta potenza per fondere plastica, ceramica o polvere di vetro nel modello finito. Il laser funziona secondo uno schema che imita esattamente un modello CAD memorizzato nel controller del computer della macchina, trasformando la polvere in un corpo solido man mano che procede. La sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS) è un processo simile che utilizza polveri metalliche.
Un altro processo di prototipazione rapida comunemente usato che funziona in modo simile è la stereolitografia. Questo processo utilizza un laser ultravioletto (UV) che si muove attraverso un serbatoio di resina fotopolimerica formulata per polimerizzare, o indurire, quando esposto alla luce UV. Man mano che il laser traccia la forma memorizzata nel file CAD, la resina si solidifica, costruendo progressivamente il modello prototipo. Uno degli sviluppi recenti più significativi nella prototipazione rapida è il processo di stampa tridimensionale (3D), che prevede una stampante a getto d’inchiostro che deposita strati successivi di resina in polvere e leganti per costruire progressivamente la forma desiderata. Esistono anche molti altri processi utilizzati nella prototipazione rapida che, sebbene presentino sottili differenze di processo, condividono tutti la stessa tecnica di costruzione del modello progressiva e additiva.