ZBrush 2020 tutte le novità

Pietro Meloni Stampa 3D, ZBrush

 

ZBrush 2020 amplia ulteriormente la flessibilità dei suoi strumenti di scultura, con una impressionate serie di aggiunte al suo tradizionale (e pluripremiato) elenco di utensili. La libreria si è arricchita con gli inediti pennelli XTractor, HistoryRecall e DecoCurve. In aggiunta, è possibile limitare i tratti dello strumento solo ai gesti in avanti, con il nuovo modificatore No Back & Forth. Estese anche le potenzialità della funzione MorphUV, che consente di visualizzare un layout UV sviluppato sul piano di un modello direttamente all’interno di ZBrush. Sculpt & Paint in Morph UV permettono di scolpire e dipingere sulla versione 2D del modello sviluppato, e tutte le modifiche apportate vengono trasferite al modello 3D.

Nel video, l’artista Michael Pavlovich presenta una dimostrazione di come sfruttare le nuove funzionalità di ZBrush 2020 all’interno di un progetto di scultura digitale.

Morph UV: Sculpt & Paint


ZBrush 2020, con l’integrazione del potente Morph UV, permette di utilizzare l’approccio PolyPaint sullo sviluppo delle UV di un modello. Applicare lunghi tratti continui su una mesh, un’operazione difficoltosa, appare ora estremamente semplice. Un calzante esempio può essere la necessità di tracciare una cucitura su un vestito, che parta dalla vita e arrivi, passando attraverso l’ascella, al polso di un personaggio. Oppure, applicare un motivo decorativo su una mesh, che risulterebbe proibitivo su una mesh 3D. Tutti quei casi nei quali è apparso arduo accedere ad aree recondite di una scultura sono ormai un ricordo. Sculpt & Paint in Morph UV risolvono il problema.

I pennelli X-Tractor

I tre nuovi pennelli X-Tractor introdotti in ZBrush 2020 estraggono i particolari di una mesh in alfa e texture, che possono venire successivamente utilizzati. E sufficiente tracciare con i pennelli su una regione di una mesh, per catturarne i dettagli, che possono venire replicati in altre aree della stessa mesh o reimpiegati in futuro.

History Recall

Nel corso di una complessa scultura, può capitare spesso di voler annullare una parte degli interventi, senza perdere tutte le altre modifiche apportate al modello. Questo potente strumento si avvale della cronologia degli annullamenti, ma è in grado di limitarne l’azione all’area nella quale il pennello viene utilizzato. E’ possibile utilizzare l’History Recall in senso inverso, ad esempio ripetendo certe azioni in una diversa regione del modello, anche nel caso in cui le topologie appaiono differenti.

ZBrush 2020 per la stampa 3D

Sempre più frequentemente, ZBrush viene impiegato per la realizzazione di personaggi successivamente stampati in 3D. Con la versione 2020, il programma si arricchisce di una serie di nuove funzionalità che consentono di tener conto delle esigenze di questa tecnologia, e facilitano la preparazione di modelli di alta qualità e privi di difetti, pronti per la stampa. Le nuove funzioni di analis mesh includono: Wall Thickness, per la gestione dello spessore pareti, Real-Time Draft Analysis, per la visualizzazione delle aree in sottosquadro, e Surface Area calculations per i calcoli dimensionali di area. Ora sviluppare un modello per la produzione è ancora più semplice.

Nel video, un esempio di utilizzo della funzione Wall Thickness per verificare che sia presente uno spessore di pareti sufficiente in tutte le aree del modello. E’ sufficiente impostare uno spessore minimo e massimo, e confermare. Sul modello, una mappa di colori evidenzierà le criticità, consentendo all’artista di apportare le necessarie modifiche. I modelli, realizzabili con stampanti 3D o sistemi SRP, acquisiranno una robustezza ottimale con la giusta quantità di materiale.

Le nuove opzioni From Draft e Real-Time From Draft permettono di preparare in modo veloce ed efficiente il modello per diverse esigenze di manifattura, come la realizzazione di stampi a due valve o la stampa 3D. E’ possibile utilizzare il piano camera per impostare la direzione di riferimento, e quindi effettuare interventi in tempo reale per garantire angoli di sformo compatibili con la tecnologia produttiva scelta. Questa analisi può anche essere impiegata con PolyPaint o maschere per opzioni aggiuntive, come la possibilità di salvare il risultato come mappa di texture.
I nuovi strumenti per il calcolo dell’area di superfici e volume rappresentano inoltre preziose risorse per preventivare i costi di realizzazione dei modelli. Con la pressione di un solo pulsante, ZBrush 2020 può fornire l’area, il volume, le dimensioni del parallelepipedo di contenimento e verificare che il modello sia perfettamente chiuso.

CamSilhouette e Cam View

La nuova funzionalità CAM View permette di conoscere l’orientamento del modello in rapporto agli assi globali, ed offre una immediata comprensione dello spazio XYZ e una più comoda navigazione con un clic. E’ possibile passare istantaneamente dalla vista frontale a quella posteriore, o da quella destra a quella sinistra facendo un clic sull’icona con CamView. L’utente può creare anche CamView personalizzate, e condividerle con altri utenti.

Talvolta, è necessario esaminare il modello da una prospettiva diversa, per fare in modo

Regolazioni del colore

Nella nuova versione è finalmente possibile intervenire globalmente su una combinazione di colori applicata ad un modello. Sia che sia stato colorato con texture o con PolyPaint, è possibile rapidamente modificare tonalità, intensità, contrasto, gamma e tinta con i nuovi controlli Texture Adjust by Color e PolyPaint Adjust by Color.

Move infinite depth

Il cursore può essere alterato per creare dettagli su qualsiasi superficie in linea con esso. Ad esempio, si può aggiungere una muscolatura alle zampe frontali e posteriori di un cavallo, oppure muovere diversi vertici appartenenti a mesh multiple senza dover utilizzare una maschera. L’opzioni infinite depth può essere applicata a molti pennelli.

Zeezoo

Per realizzare un buon modello, la scelta di una postura realistica è determinante. Gesto, peso, bilanciamento, ritmo sono le chiavi di un buon lavoro artistico.

ZBrush 2020 offre il supporto di mannequin, costruite con armature ZSphere, per semplificare la costruzione di una postura corretta. Le interazioni con queste armature permettono di esplorare velocemente diverse alternative di composizione. Le mannequin possono facilmente venire modificate per adattarsi a diversi personaggi o creature. E’ possibile realizzare una scena complessa con appena pochi clic. I progetti di esempio o gli animali Zoo inclusi con ZBrush 2020 permettono di scegliere in poco tempo la posa ideale per modelli che contengono personaggi singoli o multipli.

ZeeZoo ZBrush 2020
E’ facile realizzare modelli di animali e personaggi con le mannequin incluse

Pennello Deco curve

Il pennello classico Deco brush 2.5D è ora disponibile nella versione 3D. Texture e Alfa possono ora essere applicati su una curva.

ZBrush 2020 tutte le novità

Scansione 3D per il cinema: 6 Underground

Pietro Meloni Artec

 

Il cinema ha sempre sfruttato tutte le tecnologie emergenti. Gli straordinari effetti speciali ai quali siamo abituati, sono ormai realizzati utilizzando tutte le potenzialità offerte dal digitale. In particolare, la scansione 3D, che permette di ottenere copie dei modelli acquisiti che possono venire manipolate in innumerevoli modi. Nella fattispecie, per un film di Michael Bay, – 6 Underground – si rendeva necessario disporre di accurati modelli di alcune statue. Non posso rivelare la trama, ma credo – trattandosi di un film di azione – che le statue nella sceneggiatura facciano una gran brutta fine, e naturalmente non era il caso di usare gli originali.
Le statue sono state quindi acquisite con uno scanner Artec Eva, e dalle scansioni sono stati ricavati dei modelli in grandezza naturale tramite una fresatrice CNC. Un lavoro non facile; tre statue erano presenti nella Sala dei 500 di Palazzo Vecchio a Firenze, e data la dimensione (circa 5 mt. con il piedistallo), si è reso necessario allestire un trabattello di quasi sette metri.

Scansione con Artec Eva
La scansione di “Ercole e il Cinghiale” nella Sala dei 500 di Palazzo Vecchio

Lo scanner Eva si è tuttavia confermato uno strumento accurato ed affidabile, e siamo riusciti a completare le scansioni in meno di quattro ore.
In basso, alcuni video “turntable” dei modelli acquisiti.

Per i curiosi, ecco il primo trailer pubblicato per 6 Underground, che verrà distribuito su Netflix.

ShareMind effettua servizi di scansione in tutto il mondo con gli scanner Artec Eva, Artec Space Spider, Artec Leo e Artec Micro.

CreatBot D600

Pietro Meloni Creatbot, Stampa 3D

 

La CreatBot D600 è la (efficace) risposta dell’azienda di Shenzen alle esigenze di stampanti industriali di grande formato ad un prezzo non esorbitante. Robusta come un carro armato (130 Kg. di peso), con una sofisticata meccanica e in grado di utilizzare praticamente qualsiasi filamento in commercio incluso il Peek, è un avversario difficile da battere.

CreatBot D600 Pro
La CreatBot D600, disponibile anche nella versione Pro

Con un volume di stampa di ben 216 litri, pari a quello di quattro Raise Pro2 Plus, ne condivide in parte la stessa architettura. Il piano di lavoro può scorrere infatti su quattro guide cilindriche (che sembrano colonne), ed utilizza due viti a ricircolo da 18 mm. per la movimentazione in Z.
Quello che cambia radicalmente è la soluzione per gli azionamenti XY. Considerata la corsa degli assi di oltre 70 cm., si è optato per una architettura HBot e l’impiego di guide lineari prismatiche, decisamente più rigide di quelle cilindriche. Naturalmente tutto rigorosamente a ricircolo di sfere.
Buona la finitura della solida carrozzeria in acciaio. La CreatBot D600 è provvista di doppi sportelli (frontale e superiore, quest’ultimo ammortizzato), e di quattro finestre laterali che consentono un’ottimale visibilità da tre lati. I filamenti sono collocati sul lato posteriore, accessibili tramite due ulteriori sportelli dedicati. Nella versione Pro, la camera filamenti, che può ospitare due bobine sino a 2,5 Kg., è deumidificata e riscaldata.

Una grande meccanica

L’ho sempre sostenuto, e continuo a sostenerlo. La solidità del telaio e la qualità dei componenti meccanici in una stampante fanno la differenza. E’ inutile poter raggiungere elevate velocità, se le masse mobili entrano in vibrazione per una meccanica sottodimensionata. Si creano fenomeni di risonanza che sono all’origine del famigerato effetto Ghosting: la ripetizione di pattern verticali – una sorta di onde – subito dopo un repentino cambiamento di direzione del movimento dell’estrusore. Questa ed altre aberrazioni che influenzano negativamente la qualità di stampa si curano con una meccanica sufficientemente rigida, che contemporaneamente consenta movimenti fluidi. Per l’appunto, basata su guide lineari prismatiche sufficientemente dimensionate. Soprattutto se le corse degli assi X e Y superano i 200 mm.

Guide prismatiche della D600
Le guide prismatiche della D600

Il gruppo di stampa della CreatBot D600

La stampante è dotata di un doppio estrusore a trazione diretta, all-metal.
Vengono forniti 4 hot end, due con temperatura massima di 260°C (utilizzabili per ABS, PLA, PET, PC, Nylon, flessibili etc.), e due con temperatura massima di 420°C e ugello in martensite per materiali ad alte prestazioni. E’ possibile configurare la stampante con due hot-end diversi tra loro per lavorare a turno con materiali diversi, o con due hot-end uguali per utilizzare ad esempio supporti solubili, diversi colori etc. L’altezza degli estrusori è regolabile per un perfetto allineamento degli ugelli.
Gli ugelli, identici a quelli della F430, sono disponibili in misure da 0,2 mm sino a 1,2 mm. Su una stampante di queste dimensioni, gli ugelli di grande diametro si apprezzano in maniera particolare. Nella versione attuale, la stampante utilizza filamenti da 1.75mm (per me preferibili), ma può essere ordinata anche nella versione con filamenti da 3 mm.

Gruppo di stampa della D600
Il compatto gruppo di stampa della CreatBot D600. L’altezza degli estrusori è regolabile.

Il piano di lavoro

Parliamo in questo caso di un piano di lavoro enorme, circa 800 x 800 mm. Il piano è realizzato in alluminio, sul quale è fissata una lastra in vetro temperato rivestita con pellicola BuildTak. Non è facile con queste dimensioni assicurare una perfetta planarità. La CreatBot D600 Pro è dotata tuttavia di una sonda BlTouch che permette, attraverso una serie di rilevamenti, di memorizzare la mappa di calibrazione. Questo consente, sin dal primo strato, una deposizione ottimale del filamento.

Piano di lavoro della CreatBot D600
Il piano di lavoro della CreatBot D600

Camera calda / vano bobine riscaldato e deumidificato

E’ uno degli importanti punti di forza di questa stampante. Capace di assicurare una temperatura interna sino a 70°C, riduce sensibilmente il ritiro, le deformazioni e la delaminazione nel caso di grandi modelli. Il risultato si presenta decisamente più resistente da un punto di vista meccanico, e privo di tensioni interne che possono portare a fratture nel modello. Per assicurare una maggiore affidabilità, la camera calda è gestita da un secondo alimentatore, dedicato a questa funzione. Anche per quanto riguarda i filamenti, una buona notizia: sono collocati in due camere chiuse, e possono essere preriscaldati a 45 o 65 gradi, e vengono costantemente deumidificati. Questo consente di stampare in modo ottimale anche materiali particolarmente igroscopici, come il Nylon e il PVB (PolySmooth). Il preriscaldamento evita eccessivi sbalzi di temperatura nel materiale di stampa, e contribuisce ad ottenere parti robuste e prive di tensioni interne.

CreatBot D600 unità di riscaldamento
L’unità di riscaldamento a convezione della camera calda (CreatBot D600 Pro).
Camera filamenti della CreatBot D600 Pro
Le camere filamenti, riscaldate e deumidificate (D600 Pro)

Sensore di fine filamento

Su una stampante di queste dimensioni, è possibile, e anche probabile che il filamento finisca prima della fine della stampa. Nessun problema. Un apposito sensore rileva la mancanza di filamento, ed avvia un processo che consente di sostituire la bobina con una nuova. La stampa viene interrotta, il piano si abbassa per evitare che l’ugello caldo rimanga a contatto con il modello, e viene memorizzata la posizione esatta nella quale l’erogazione di materiale si è interrotta. Una volta sostituita la bobina, il lavoro può riprendere senza soluzione di continuità.

Blackout

La gestione delle interruzioni di energia è uno dei punti qualificanti della CreatBot D600. Diverse macchine permettono di riprendere il lavoro nel caso di un blackout. Implementare questa funzionalità è relativamente semplice: si tratta di memorizzare il punto esatto nel quale si trovava, all’interno del percorso di deposizione, l’ugello nel momento in cui l’interruzione di energia si è verificata. In realtà, questo tipo di approccio (da solo) non è sufficiente per affrontare al meglio un’eventualità del genere. Se la macchina si spegne improvvisamente, l’hot end e l’ugello rimangono ancora caldi per alcuni minuti. Se restano a contatto con il modello in corso di stampa, è facile intuire che questo viene danneggiato. Il lavoro può in seguito riprendere, ma con un vistoso segno, talvolta un vero e proprio foro, nel punto nel quale si era interrotto. La CreatBot D600 fa qualcosa in più: all’atto dell’interruzione viene effettuato un repentino abbassamento del piano di circa 20 mm., sfruttando una potente batteria tampone. Questo evita che il modello venga danneggiato, e consente all’operatore di pulire l’ugello, dal quale può ancora fuoriuscire del materiale, prima di riprendere il lavoro.

CreatBot D600 ripresa del lavoro dopo interruzione
Funzionalità di ripresa lavoro dopo interruzione di energia o fine filamento

Spegnimento automatico a fine lavoro

Sembra strano, ma pochissime stampanti sul mercato prevedono uno spegnimento totale automatico a fine lavoro. Se sulle stampanti di modesto volume è assai probabile che il lavoro termini mentre è ancora presente l’operatore, che potrà spegnere la stampante ed estrarre il modello, quando si parla di un volume utile di 216 litri come in questo caso, i tempi di stampa possono facilmente raggiungere diversi giorni. E la stampa può terminare a qualsiasi ora. Per evitare di lasciare la stampante accesa magari per un’intera notte, è sempre possibile far partire il processo ad un orario adeguato. Ma sicuramente questo è scomodo, per varie ragioni. Per essere certi di presidiare la fine stampa, potremmo doverla far partire di notte (scomodo); il calcolo dei tempi potrebbe essere errato. In ogni caso, la necessità di avviare la stampa ad una certa ora può far perdere preziose ore di produttività. Nella CreatBot D600 tutto è molto più comodo e semplice. Al termine delle operazioni, la stampante si spegne automaticamente.

Come scegliere uno scanner 3D

Pietro Meloni Artec

 

Gli scanner 3D ottici presentano, almeno in apparenza, diverse similitudini con le macchine fotografiche. Quanto meno, sono dotati di una o più ottiche e di un sensore, che corrisponde a quello che una volta era la pellicola. Esistono sia scanner e macchine fotografiche portatili (comode ad esempio per un reportage), sia scanner e macchine fotografiche su treppiede (come le antiche macchine a banco ottico che usavano lastre di vetro).

In realtà la parentela tra queste due categorie di dispositivi non è poi così stretta; approfondire le differenze ci aiuterà meglio a capire come funziona uno scanner 3D, e soprattutto come scegliere quello più adatto alle nostre esigenze.

La lunghezza focale

Rappresenta, in termini tecnici, la distanza tra il centro ottico dell’obiettivo e il piano di messa a fuoco (pellicola o sensore), ed è generalmente espressa in millimetri. Si considera “normale” un obiettivo con una lunghezza focale pari alla diagonale del sensore/pellicola. Un obiettivo con focale “corta” sarà in grado di proiettare sul piano di messa a fuoco un’immagine più ampia; un obiettivo con focale “lunga” (tele), proietterà soltanto un particolare ingrandito dell’immagine. E qui, emerge un’importante differenza tra una fotocamera e uno scanner. Nel primo caso siamo abituati ad utilizzare obiettivi “zoom”, nei quali la focale può essere variata. Questo è molto comodo, perché la stessa macchina potrà essere impiegata sia per una fotografia panoramica sia per un ritratto preso da lontano, o una macrofotografia. Gli obiettivi zoom sono versatili, e ci permettono di utilizzare lo stesso dispositivo in circostanze anche molto diverse.

Questo non accade per gli scanner 3D, in particolare per quelli di fascia alta con ambizioni metrologiche.
L’immagine catturata dalla camera deve risultare coerente con la luce (generalmente strutturata) che viene proiettata sul modello. Questo implica un perfetto allineamento tra sorgente di luce e ottica. Non si utilizzano, di conseguenza, ottiche zoom a focale variabile, poiché risulterebbe necessario regolare l’angolo di proiezione della sorgente di luce a fronte della variazione di focale, e questo darebbe luogo ad inaccettabili imprecisioni.

Per questa ragione, gli scanner 3D non sono così versatili come una moderna fotocamera digitale. Sono progettati e realizzati per acquisire scene molto grandi, grandi, medie, piccole o piccolissime. In altre parole, ahimè, saremo costretti a scegliere lo scanner più adatto alle dimensioni dei modelli che desideriamo acquisire. Se queste variano di molto, saremo probabilmente costretti ad acquistare più di uno scanner, con diverse caratteristiche. Un esempio del mondo reale può chiarire meglio questa necessità.

Come scegliere uno scanner 3D

Dovendo dipingere qualcosa, ci preoccupiamo della dimensione dell’oggetto da dipingere, e scegliamo un pennello di conseguenza. Per verniciare una porta, probabilmente useremo un pennello largo diversi centimetri. Per seguire i contorni di un intricato disegno, avremo bisogno di un pennello con una punta molto sottile. Con uno largo, andremmo immediatamente fuori dai contorni.
In teoria, potremmo invece usare il nostro pennello sottilissimo anche per verniciare la porta di cui sopra. Ma questo sarebbe ben poco efficiente, o addirittura praticamente impossibile.

La prima, essenziale domanda che dobbiamo quindi porci nella scelta di uno scanner 3D, è: quale è la misura media degli oggetti che dovranno venire acquisiti?

Profondità di campo

Nella fotografia, questa definizione è relativa all’intervallo di profondità (distanza dall’obiettivo) all’interno della quale gli oggetti risultano a fuoco. Quelli prima e quelli dopo questo intervallo risulteranno progressivamente più sfocati, ma saranno comunque visibili nell’immagine catturata.
Per gli scanner, la profondità di campo, che esiste, esprime un limite ben più severo. Gli oggetti al di fuori dell’intervallo non verranno acquisiti, come se non esistessero. Questa “limitazione” in realtà può frequentemente trasformarsi in un concreto vantaggio. Ad esempio, se venissero inclusi nel modello acquisito anche elementi collocati a distanza da esso, ci vedremmo costretti ad un lungo lavoro di eliminazione degli oggetti indesiderati. Alcuni software consento di controllare la distanza minima e massima dallo scanner all’interno della quale gli oggetti risulteranno “visibili”. Questa opzione è preziosa per isolare il soggetto che ci interessa rispetto all’ambiente, ed evitare un tedioso lavoro di postprocessing.

Come scegliere uno scanner 3D
Profondità di campo (in fotografia)

Superfici difficili da acquisire

Nella fotografia, qualsiasi oggetto presente nel campo di ripresa viene in qualche modo rappresentato nell’immagine risultante. Materiali riflettenti, semitrasparenti, o con particolari colori possono invece rappresentare un problema per lo scanner, e venire acquisiti male o addirittura totalmente ignorati.
Un caso particolare sono i capelli. Quando la risoluzione dello scanner è superiore al loro diametro, questi risultano invisibili. In alcuni casi, ove siano molto compatti (es. capelli lisci), possono venire considerati alla stregua di una superficie; capelli ricci o vaporosi generalmente vengono ignorati dalla maggior parte degli scanner. Nella scelta dello scanner adatto alle nostre esigenze, quello delle superfici di difficile acquisizione deve essere un aspetto da considerare con attenzione. I dati disponibili sulle tabelle comparative delle caratteristiche dei vari modelli di solito tendono a non riportare questo genere di limitazioni; informazioni riguardo alla risoluzione ed accuratezza non sono sufficienti. Per comprendere i limiti di un certo scanner rispetto ai tipi di superfici che può o meno acquisire, l’unica possibilità è quella di assistere ad una dimostrazione, come specificato nel capitolo relativo.

Come scegliere uno scanner 3D
Una bottiglia trasparente, opacizzata e preparata con target per una migliore scansione

Le tipologie di scanner 3D

Avevo accennato, all’inizio dell’articolo, all’esistenza di diverse tipologie di scanner 3D ottici. Vale la pena approfondire l’argomento, e sottolineare le differenze e i campi di applicazione di queste diverse tipologie.

  • Scanner laser montati su bracci antropomorfi
  • Scanner desktop
  • Scanner portatili a brandeggio manuale (hand-held)
  • Scanner a luce strutturata su tripode
  • Scanner laser per grandi distanze su tripode

La prima tipologia – Scanner laser montati su bracci antropomorfi – si riferisce ad unità di scansione che proiettano generalmente una linea (laser) sull’oggetto da acquisire. La camera rileva le deformazioni di questa linea, nella sua proiezione sulla superficie interessata. Il braccio antropomorfo comunica contemporaneamente al software gli angoli di rotazione di tutti gli snodi (gradi di libertà). Il software a questo punto è in grado di distribuire una serie di punti nello spazio 3D, che riproducono l’andamento della curva proiettata. L’operatore deve effettuare degli spostamenti, facendo scorrere la linea sulla superficie interessata, con percorsi logici rispetto alla struttura della superficie. In questo modo, acquisirà una nuvola di punti. Il movimento deve essere progressivo, ed eseguito alla stessa velocità, per evitare che vengano create zone con diverse densità di punti. Questi scanner, generalmente molto costosi, vengono quasi sempre utilizzati, anche per le limitazioni nei movimenti, per controlli qualitativi su specifiche aree, piuttosto che per la scansione di interi oggetti. Il loro impiego richiede una notevole perizia.

Scanner 3D antropomorfico
Uno scanner antropomorfico Faro

Gli scanner 3D desktop sono generalmente molto precisi, e destinati all’acquisizione di oggetti di piccole dimensioni. Prevedono una meccanica che integra uno o più assi rotanti. Nel caso dei modelli più sofisticati, la scansione può avvenire in modo pressoché totalmente automatico. Sono impiegati in odontotecnica ed odontoiatria, oreficeria, controllo qualità e reverse engineering. Generalmente sono molto efficienti, e attraverso percorsi ottimizzati, tendono a produrre un numero limitato di fotogrammi ad altissima risoluzione. Il costo, per gli apparecchi di qualità, è elevato.

scanner 3D desktop
Lo scanner desktop metrologico Artec Micro

Gli scanner portatili a brandeggio manuale hanno un aspetto e un utilizzo che ricorda le telecamere. Sono chiaramente indicati per un impiego portatile, ma questo non è l’unico vantaggio di questi sistemi. La flessibilità di puntamento permette di riprendere il soggetto dalle più svariate angolazioni, e risultano particolarmente indicati in presenza di complicati sottosquadri. La tecnologia è basata sulla proiezione sul modello di un’immagine strutturata (es. un reticolo), generalmente invisibile all’occhio umano. Il software, a differenza di quanto accade quando viene proiettata una banda laser, acquisisce un elevato numero di punti (sino a qualche milione) per ciascun fotogramma. La frequenza dei fotogrammi acquisti varia da 5 a 50 /sec. I fotogrammi vengono registrati dal software, e normalmente il feedback consente all’operatore di visualizzare un’anteprima delle zone già scansionate. Sono semplici da usare, versatili e adatti a molte applicazioni: medicali, industriali, forensi, automotive, aerospaziali, preservazione di beni culturali. Generalmente non richiedono calibrazione, e a seconda dei modelli possono operare con o senza l’applicazione di target sul modello. Il costo è medio-elevato a seconda delle caratteristiche e della qualità del software, componente essenziale in questo tipo di approccio.

Scanner 3D portatile
Il nuovo scanner Artec Leo, il massimo della portabilità

Gli scanner 3D a luce strutturata su tripode sono una variante “statica” degli scanner portatili a brandeggio manuale. Anziché puntare lo scanner da diverse angolazioni sul soggetto, è il soggetto che viene ricollocato, spostandolo, all’interno del campo di ripresa, in modo che le diverse immagini 3D acquisite consentano di ricostruirlo. Questa tecnica di utilizzo ne limita l’impiego a modelli di dimensioni non eccessive.
In alcuni casi, gli scanner sono abbinati a tavole rotanti, che parzialmente facilitano la scansione. Questi scanner, che normalmente utilizzano un proiettore e una telecamera fissati su un supporto, generalmente richiedono una calibrazione tutte le volte che vengono utilizzati. In alcuni casi consentono di variare manualmente l’angolo tra la sorgente di luce e le camere di ripresa, per ottenere un’area di scansione più piccola o più grande. Proprio queste regolazioni manuali e calibrazioni imprecise possono compromettere l’accuratezza, che in generale per questi scanner non è mai comunque elevatissima. Ovviamente dipende dai modelli e dalle caratteristiche, ma tipicamente il costo è medio/basso.

Scanner 3D su tripode
Uno scanner statico economico

Gli scanner laser per lunghe distanze sono tipicamente impiegati per l’acquisizione di modelli architetturali (edifici, ponti ed altre strutture), o altri oggetti di grandi dimensioni (imbarcazioni, aerei, impianti industriali). Vengono fissati su robusti stativi, e sono dotati di azionamenti in grado di pilotare la proiezione del raggio laser, attraverso due assi rotanti, in modo da coprire lo spazio circostante sino a 360°.
Possono operare a distanze molto elevate (anche oltre i 100 mt.), e producono fotogrammi 3D di dimensioni spesso enormi, oltre a richiedere, in molti casi, l’uso di costose sfere di calibrazione. Il software deve essere in grado di processare centinaia di milioni di poligoni, ed è necessario disporre di un hardware di prostprocessing adeguato a questi carichi di lavoro. Il costo va da molto elevato a elevatissimo. Sono generalmente pressoché automatici, non richiedono una grande esperienza per essere usati.

Scanner 3D per grandi oggetti
Lo scanner Artec Ray, capace di scansioni sino a 110 metri di distanza

Calibrazione e target

Alcuni scanner 3D richiedono un processo di calibrazione prima di ciascuna scansione. Altri no. Alcuni scanner richiedono anche che vengano applicati dei target sulla superficie da acquisire. Altri no.
In fase di scelta, si tratta di elementi importanti da considerare. Non sempre ci si trova nelle condizioni ideali per effettuare calibrazioni (es., in uno scavo archeologico), così come, oltre ad essere tediosa sia l’applicazione, sia la rimozione dei target, non sempre è possibile applicarli (es., su un reperto di valore artistico, o su un oggetto facilmente deteriorabile). Per questo, sarebbe bene preferire scanner che non richiedono né preventive calibrazioni, né l’uso obbligatorio dei target, se possibile.

Come scegliere uno scanner 3D
La scansione di una vettura con target

Il software di scansione e postprocessing

Essendo un prodotto “immateriale”, il software viene automaticamente considerato qualcosa che “vale meno” dell’hardware. Si è disposti a spendere cifre considerevoli per un valido scanner 3D, ma quando si parla di software, generalmente ci si aspetta che sia gratuito, o che comunque non valga la pena investire importanti somme di denaro. Se parliamo di scansione 3D, non c’è nulla di più errato.
Gli scanner, soprattutto quelli professionali ad alta risoluzione, generano enormi quantità di dati. La loro elaborazione richiede calcoli estremamente complessi, da affrontare con computer super potenti. Non è difficile intuire che il software deve essere all’altezza. Un software valido può non soltanto risparmiarci ore, e spesso giorni di lavoro. Può fare la differenza tra portare a termine un incarico, e sperimentare la frustrazione di aver acquisito decine di gigabyte, magari durante una costosa trasferta,per poi scoprire che i dati acquisiti non sono processabili, o producono risultati molto al di sotto delle aspettative. Il software è un componente essenziale. Deve essere sviluppato da programmatori con specifiche competenze nella gestione delle immagini e nel trattamento di dati 3D. Mi è capitato più volte di provare scanner che da un punto di vista hardware apparivano ben costruiti, con componenti di qualità, ma con i quali non si riusciva a produrre risultati decenti per le scarse prestazioni e funzionalità dei programmi con i quali venivano forniti.
Un valido software di scansione deve possedere molti requisiti:

  • velocità di esecuzione degli algoritmi
  • capacità di gestire grandi quantità di dati
  • possibilità di intervenire su tutti i parametri
  • automatismi in grado di snellire i processi
  • semplici strumenti per la registrazione e l’allineamento
  • funzionalità di editing del modello
  • compatibilità dei formati di uscita con gli standard
  • efficaci strumenti di mappatura delle texture
  • compatibilità (meglio se diretta) con software CAD e di Reverse Engineering
Artec Studio 14 SolidWorks
Il software di scansione dovrebbe prevedere la compatibilità con software terze parti

La compatibilità tra i vari modelli di scanner 3D

Generalmente, chi acquista uno scanner 3D non pensa che in un futuro anche prossimo potrebbe doverne acquistarne un altro. Succede spesso, quando si adotta una nuova tecnologia per affrontare una specifica esigenza, che non ci si renda conto che – una volta in possesso di quella tecnologia – le applicazioni possano essere anche molte altre, non originariamente previste. Avevo accennato prima al fatto che i diversi tipi di scanner 3D sono adatti per acquisire oggetti in un certo intervallo di misure, e che se abbiamo bisogno di acquisire oggetti con misure diverse, forse dovremo acquistare un altro tipo di scanner. Così, come chi inizia a dipingere sentirà presto la necessità di comprare pennelli di varie misure, anche chi impiega professionalmente la scansione 3D può sentire la stessa esigenza. A questo punto, è importante, anzi determinante, che gli scanner (se sono più di uno), parlino la stessa lingua. Che sia ad esempio possibile scansionare una grande statua con uno scanner adeguato a quelle dimensioni, e si desideri acquisire i dettagli più significativi con uno scanner più accurato, per costruire un modello unico nel quale i particolari presentano una risoluzione maggiore. Questo implica che il software possa gestire i dati provenienti da entrambi gli scanner, e sia in grado di miscelarli correttamente nella costruzione del modello finale. Generalmente questo è possibile scegliendo scanner con diverse caratteristiche sviluppati dallo stesso produttore. E’ bene quindi verificare che la gamma di prodotti del produttore in oggetto sia sufficientemente ampia da soddisfare anche ogni nostra possibile futura esigenza. Se si deve proprio annegare, meglio annegare in un mare profondo.

Come scegliere uno scanner 3D
Una famiglia di scanner tra loro compatibili

La plancia Sacs Strider 700 stampata in HSM

Pietro Meloni Materiali

 

Quando Superfici srl, una promettente startup di La Spezia con la passione per il design e la nautica nel DNA mi ha chiesto un materiale adatto a realizzare una console per un gommone, gli ho suggerito il filamento HSM.
L’avevo usato io stesso per alcuni particolari nel restauro della mia barca, constatandone “sul campo”, oltre alla conferma delle sue ottime proprietà meccaniche, una inaspettata resistenza agli agenti atmosferici.

Plancia realizzata in HSM
La plancia Sacs Strider 700, realizzata al 90% in HSM

 L’oggetto da realizzare era particolarmente grande, e l’originale intento di utilizzare la consueta vetroresina era stato scartato sia per il peso, sia per la presenza di numerosi sottosquadri che avrebbero reso impossibile progettare uno stampo. Era necessario che le deformazioni fossero pressoché inesistenti, in quanto il modello avrebbe richiesto – a causa delle dimensioni – l’assemblaggio di più parti stampate separatamente.

Molte le altre esigenze espresse da Superfici, che aveva già sviluppato per la Sacs Marine nel 2018 la plancia installata a bordo dell’Amer 94’:

  • un’ottima finitura superficiale
  • altissima velocità di stampa
  • buona carteggiabilità
  • elevate proprietà meccaniche
  • facile incollaggio
  • compatibilità con vernici epossidiche
  • resistenza ad elevate temperature (il sole di agosto a picco)
  • virtualmente zero warping
  • modesti consumi di energia, per la possibilità di stampare con piano pressoché freddo

Messi insieme questi requisiti, e viste le mie positive esperienze nello stesso contesto ambientale, ho pensato che l’HSM avrebbe potuto costituire una buona scelta. Questo versatile filamento, oltre a possedere le caratteristiche necessarie, una volta trattato con un buon primer e gelcoat nautici bicomponenti diventa pressoché inattaccabile dagli aggressivi agenti presenti nel contesto marino.

L’annealing dell’HSM

Tra le caratteristiche peculiari dell’HSM spicca la possibilità di sottoporlo, successivamente alla stampa, ad un processo termico di “ricottura”. Questo procedimento, similarmente a quando accade con la tempra dei metalli, ne modifica la struttura molecolare, convertendola da uno stato semi-amorfo ad uno stato cristallino. Come conseguenza, la resistenza meccanica viene considerevolmente accentuata, così come viene elevato l’HDT (volgarmente, il punto di rammollimento) ad oltre 95° C. Dopo questo trattamento, il materiale presenta proprietà meccaniche del 70% superiori rispetto a quelle dell’ABS. Che, pur essendo un ottimo materiale, soffre in modo endemico sia di una considerevole tendenza a sviluppare deformazioni, sia di una limitata resistenza ai raggi UV. L’annealing dell’HSM è piuttosto facile: è sufficiente portare il modello ad una temperatura di 85°C per un periodo di 30 minuti circa, in un comune forno ventilato.

Il design della plancia del Sacs Strider 700

Il successo di questo progetto è solo in piccola parte legato alle buone caratteristiche del materiale utilizzato. L’originalità e la funzionalità del design sviluppato da Superfici sono la vera chiave degli entusiastici riscontri ottenuti. Una forte caratterizzazione stilistica è stata ottenuta alleggerendo la console con la creazione di un vuoto centrale pur mantenendo la continuità delle superfici. Contemporaneamente, l’integrazione di elementi in relazione con le forme e le linee della plancia, come le luci di via, l’impianto audio e il tientibene, hanno accentuato la praticità d’uso, obiettivo che il buon design dovrebbe sempre collocare al primo posto. E quindi, i più sentiti complimenti all’azienda spezzina, che sottolinea con questo progetto di successo le vere potenzialità della stampa 3D, purtroppo spesso utilizzata per la realizzazione di oggetti fini a sé stessi.  

Il team di Superfici
Il team di Superfici srl

I dettagli della stampa

Il modello della console, che misura circa 70x90x97 cm., è stato realizzato prevalentemente con tre stampanti Raise3D N2 Plus, e marginali contributi da parte di una Sharebot XL, una Zortrax M200 e una M300.
Sono stati utilizzati quasi 20 Kg. di HSM e circa 2 Kg. di ABS. Il tempo totale di stampa è stato di circa 500 ore.
Il progetto è stato (giustamente) premiato con varie menzioni e con l’Innovative Technology Award, durante la fiera Sea-Tech.

https://www.instagram.com/p/Bvyn_gdhh2Y/

https://www.instagram.com/p/BvzNTuvhOOa/

http://sea-tec.it/qualitec-technology-2019-2/ 

Premi
Menzioni e premi assegnati al progetto

Artec Leo: lo scanner rivoluzionario è ora disponibile

Pietro Meloni Artec, Scansione 3D

 

Nel corso dello sviluppo della tecnica, generalmente i processi evolutivi sono graduali. I dispositivi vengono aggiornati nel tempo, con l’aggiunta di nuove funzioni e con il miglioramento delle prestazioni.
Di tanto in tanto si assiste tuttavia ad un vero e proprio salto, che determina la nascita di una vera e propria nuova generazione. Artec Leo è un perfetto esponente di questo salto generazionale.
Un esempio calzante è l’avvento della fotografia digitale.
In quella analogica, il processo comprendeva non soltanto l’apparecchio fotografico vero e proprio, ma una pellicola (o una lastra) ed una serie di passaggi successivi: lo sviluppo con sostanze chimiche, la stampa in camera oscura con l’ausilio di un ingranditore, speciali carte, una serie di bagni (sviluppo, arresto, fissaggio etc.) e l’asciugatura finale.

Artec Leo: fotografia analogica
Ima camera oscura degli anni settanta


Anche le macchine fotografiche hanno subito nel corso del tempo svariati aggiornamenti: ottiche intercambiabili, mirini reflex, esposizione automatica, obiettivi zoom. Ma queste “migliorie” non hanno modificato l’essenza del processo.
Il fotografo era comunque costretto a limitare il numero di scatti, cercando di ottenere ogni volta il miglior risultato possibile, per la capienza e il costo dei rullini. Rullini da 36 pose nel migliore dei casi.

Artec Leo: Leica
La mitica Leica ai suoi esordi


La fotografia digitale ha rivoluzionato tutto questo. Non soltanto è possibile effettuare migliaia o decine di migliaia di scatti senza dover cambiare nessun “caricatore”. È possibile visionare immediatamente le immagini, scartare quelle sbagliate, in molti casi manipolarle direttamente utilizzando la macchina fotografica stessa. La fotografia digitale non si può considerare un’evoluzione della fotografia analogica: è un’altra cosa, ben diversa.

Artec Leo: lo scanner rivoluzionario è ora disponibile
Una fotocamera digitale. Poter vedere immediatamente l’immagine permette di conservare gli scatti migliori.

Lo stesso si può dire della differenza tra i primi telefoni cellulari e gli attuali smartphone. Questi ultimi non permettono soltanto di telefonare: possono scattare fotografie, registrare appunti vocali, inviare messaggi elettronici, connettersi ad Internet, riconoscere comandi vocali eccetera.

Artec Leo: lo scanner rivoluzionario è ora disponibile
Il leggendario Motorola Microtac

Provate ad immaginare che valigia avremmo dovuto portare con noi, venti anni fa, per sostituire uno smartphone dell’ultima generazione.
Anche lo smartphone può essere considerato, più che un semplice aggiornamento di una tecnologia esistente, un prodotto di nuova generazione con un insieme così vasto di potenzialità che all’atto della presentazione appariva difficile immaginarne tutte le applicazioni possibili.

Artec Leo: smartphone
Uno smartphone e le sue Apps

Gli scanner 3D manuali hanno già rappresentato, nel momento in cui sono apparsi sul mercato, una soluzione straordinariamente innovativa. La loro flessibilità d’uso, ben superiore rispetto a quella degli scanner fissi montati su treppiede li ha collocati sin dall’inizio in una diversa categoria di strumenti. Nessuna necessità di calibrazione preventiva, la possibilità di venire utilizzati anche in ambienti difficili e privi di energia elettrica come scavi archeologici, la maneggevolezza e la possibilità di accedere facilmente ad aree recesse del modello da acquisire li rendono enormemente più pratici.
Ma oggi c’è un nuovo salto di qualità, con la comparsa di uno strumento che può essere a tutti gli effetti considerato il capostipite di una nuova generazione di scanner.

Lo scanner Artec Leo, come la fotografia digitale rispetto a quella analogica, o lo smartphone rispetto ad un cellulare, non è l’evoluzione degli scanner manuali: è un’altra cosa, che inaugura una nuova famiglia di prodotti.

Artec Leo è dotato di uno schermo inclinabile, che permette di controllare ogni fase della scansione e gestire i modelli acquisiti con un feedback in tempo reale.
È totalmente autonomo: non richiede un collegamento al computer. La sofisticatissima elettronica della quale è dotato gli consente di processare sino a 80 fotogrammi 3D al secondo. Le caratteristiche sono impressionanti: una CPU Quad Core A57 e una GPU nVidia Maxwell da 1 Teraflops con 256 core CUDA. Accelerometro, giroscopio e compasso integrati.
Non richiede un alimentatore ed un collegamento alla rete elettrica. È dotato di batteria intercambiabile.

Artec Leo: lo scanner rivoluzionario è ora disponibile
Sebbene portatile e flessibile, l’Artec Eva prevede un computer, una batteria ed alcuni cavi.

Include una capiente memoria interna di 256 GB implementati con un mini disco SSD.
È in grado di comunicare, per il trasferimento dei dati, attraverso una connessione Ethernet o via Wi-Fi. Può inviare in tempo reale uno stream video ad un secondo dispositivo WiFi.
Insignito del prestigioso NED Innovation Award 2018, Artec Leo è stato immediatamente percepito dagli addetti ai lavori come uno strumento che apre prospettive di impiego inedite. La praticità d’uso, la velocità di scansione, la possibilità di acquisire con uguale dettaglio piccoli e grandi oggetti lo rendono semplicemente non confrontabile con nessun altro scanner manuale.
La moltitudine di nuove funzionalità e dispositivi integrati nello scanner Leo ha reso molto complessa la sua produzione di serie.
Dalla presentazione del progetto, nell’Artec Meeting del 2016 sono trascorsi due anni e mezzo.
Ma ora, Artec Leo è finalmente disponibile presso i laboratori ShareMind, ed è già possibile prenotare una dimostrazione pratica. Che vi lascerà senza fiato.

Artec Leo scansione di interni di un'auto
Artec Leo è completamente autonomo. Senza cavi né computer, e permette con facilità di eseguire scansioni anche in contesti particolarmente angusti.

CreatBot F430 V2: prova su strada

Pietro Meloni Creatbot, Stampa 3D

 

Avevo anticipato l’arrivo della CreatBot F430 qualche mese fa, promettendo che appena disponibile avrei scritto una recensione.
Le stampanti sono state consegnate qualche giorno fa.
Oltre alla F430 sono arrivate anche una DE 600 Pro e una F160, delle quali parlerò in un altro articolo. Un discreto trambusto: circa 250 Kg. in tre voluminose casse di legno.

CreatBot F430

Unpacking

Un’esperienza non banale. L’imballaggio è robusto, costruito con pannelli in compensato di 1 cm. di spessore, bordati da angolari in lamiera. Per aprirlo, è necessario con un cacciavite a lama piatta piegare le linguette di chiusura. Non è un’operazione facile, e si rischia seriamente di farsi male. La lamiera è tagliente. È preferibile usare degli spessi guanti da lavoro. In compenso, la stampante è protetta davvero bene: tra i pannelli e la macchina, una interminabile serie di spessori di schiuma agiscono da efficaci distanziatori.

All’interno, alcuni fermi ben segnalati bloccano i movimenti XY. Una volta rimossi, si può accendere la stampante e sollevare il piano di lavoro con un homing Z per accedere al pacco di accessori contenuto sotto al piano di lavoro. La dotazione, come spesso accade per le stampanti di fabbricazione Cinese, è piuttosto ricca. Termocoppie e resistenze di ricambio, fusibili, ugelli, viti e naturalmente cavi, spatola, chiavi ed attrezzi vari.

Prime impressioni sulla CreatBot F430

Al primo colpo d’occhio, appare importante. La macchina è pesante.
Molto pesante. Da un’idea di solidità, da prodotto industriale, e nell’insieme appare abbastanza ben rifinita. Una buona verniciatura, cerniere di qualità e sportelli che si aprono e chiudono facilmente e con precisione.  
L’aspetto generale è quello di una seria macchina professionale.
Il movimento del piano sull’asse Z è, come per le Raise N2, affidato a due robuste viti a ricircolo di sfere (al centro dei lati destro e sinistro) e scorre su quattro altrettanto robuste guide cilindriche ai quattro spigoli.
I diametri delle viti e delle guide sono leggermente maggiori rispetto a quelli della Raise. Quello che cambia, per quanto riguarda la meccanica, è il movimento XY. Nel caso della F430, anziché impiegare barre cilindriche da 8 mm., utilizza delle generose guide lineari prismatiche da 15 mm., naturalmente fissate sul telaio in acciaio. L’architettura è di tipo HBot.

CreatBot F430 guide lineari prismatiche

Due caratteristiche classificano questa stampante come un prodotto destinato ad impieghi professionali: la presenza di un microfiltro HEPA per gli eventuali fumi e gli odori, e soprattutto la possibilità di riscaldare, oltre naturalmente al piano di stampa, anche la camera, sino alla ragguardevole temperatura di 70 gradi. La presenza della camera calda fa la differenza, in particolare per la stampa di materiali stirenici (ABS, ASA, HIPS etc.), per il contenimento delle deformazioni e per evitare fessurazioni e delaminazione del modello.

Un’altra sostanziale differenza è la temperatura massima raggiungibile (ben 420°) con gli hot end all metal, che consentono alla CreatBot F430 di stampare Peek, un materiale attualmente molto in voga per la realizzazione di robuste parti meccaniche ed impieghi medicali. Le stampe debbono comunque successivamente venire sottoposte ad un procedimento di annichilimento (una sorta di tempra) in un forno separato, a temperature comprese tra 180 e 220 gradi.

Per la stampa di materiali convenzionali a basse temperature (es. PLA), sono disponibili anche hot end con inserto in PTFE con temperatura massima di 270 gradi. La sostituzione degli hot end richiede solo un paio di minuti.

Preparazione

Le stampanti 3D possono richiedere una quantità variabile di regolazioni e preparazioni prima di stampare. Nei casi più critici, per ciascuna stampa o addirittura nel corso della stessa stampa risulta necessario ricalibrare il piano, registrare la pressione di trascinamento del filamento, etc.
La CreatBot F430 è per fortuna dotata di un sistema di calibrazione elettronico totalmente automatico, basato su un sensore che rileva eventuali micro-discrepanze nella planarità e le corregge via software. In pratica, non è necessario regolare alcunché.

Alimentazione

Nella gestione dell’alimentazione una cosa è apprezzabile, e altre due un po’ meno. Iniziamo da quello che non mi convince del tutto.
I filamenti, contenuti all’interno della macchina, vengono inseriti tramite due sportelli nella parte posteriore. Questo implica la necessità di collocare la stampante ad una distanza di almeno 30 cm. dal muro, o su un carrello che permetta di scostarla quanto basta per inserire il materiale. C’è da dire che, essendo già piuttosto larga, una collocazione laterale delle bobine avrebbe penalizzato gli ingombri, ma sarebbe d’altro lato risultata più comoda.
La seconda poco entusiasmante cosa è che il formato massimo supportato è di 1,0Kg.; su una stampante di queste dimensioni sarebbe stato gradito poter usare bobine più grandi.
Il lato positivo per quanto riguarda i filamenti è che, all’interno della camera calda risultano preriscaldati e deumidificati, e questo migliora le prestazioni di stampa.

Estrusori

Il gruppo di stampa, a doppio estrusore con trazione diretta da 1.75 mm., presenta un design sobrio e pulito.
Fin troppo. La struttura dell’alimentatore è totalmente chiusa, e se da un lato questo contribuisce a fornire un’idea di ordine, dall’altro eventuali ispezioni all’interno (es. per un frammento di filamento incastrato) richiedono lo smontaggio del (pur elegante) frontale.
La pressione cuscinetto sul filo è regolabile tramite un nottolino che agisce su una molla. Opzione molto comoda per filamenti flessibili/elastici.

CreatBot F430 V2: prova su strada

Sempre relativamente al gruppo di stampa, appare ben riuscito il sistema di raffreddamento del materiale. La F430 utilizza una singola ventola a turbina (con flusso d’aria laterale) posizionata al centro tra i due estrusori. Il convogliatore, con la stessa inclinazione del blocchetto dell’hot end, fa in modo che il flusso d’aria venga diretto sul materiale, senza interessare con improvvisi raffreddamenti l’hot end.

Controlli

La CreatBot F430 è dotata di un onesto display touch screen ad alta risoluzione. Semplice da utilizzare, con una struttura di menu che permette di accedere rapidamente alle opzioni desiderate, pur senza concedere troppo all’estetica fa il suo dovere. Apprezzabile, molto apprezzabile la possibilità di modificare “al volo” i principali parametri di stampa. Questa funzionalità, molto utile durante la prova di nuovi materiali, permette di individuare rapidamente, spesso nell’arco del primo test, i parametri ottimali di stampa.

Dotata di sensore di fine filamento e possibilità di riprendere una stampa interrotta per mancanza di corrente, la F430, come altre stampanti CreatBot, presenta una singolare, se non esclusiva funzionalità da questo punto di vista. Se la corrente si interrompe, il piano di lavoro si abbassa repentinamente di circa 20 mm., preservando la stampa da danni dovuti al contatto tra l’ugello caldo e il modello. Super. Altrettanto singolare, o forse dovrei nuovamente definirla esclusiva, è la caratteristica di spegnersi completamente a fine lavoro. E dal momento che, in particolare con stampanti di grandi dimensioni il processo si può concludere a qualsiasi ora del giorno (e della notte), si può ben capire quanto sia importante che la stampante sia in grado di spegnersi automaticamente, anziché restare accesa in stand by fino all’intervento dell’operatore.

Prova di stampa

La caratteristica che più ci si aspetta da una stampante professionale di grande formato è che non si fermi davanti a nulla. L’alimentazione deve essere perfetta, a prova di inceppamenti: interrompere per qualsiasi ragione una stampa che ha richiesto centinaia di ore comporterebbe gravi problemi ed ingenti costi. Così, dopo qualche breve piccolo test per familiarizzare con la macchina, ho deciso di sottoporla ad un vero stress. La famigerata “Paris lamp” di LeFabShop, presente su Thingiverse. Questo modello, di circa 30x30x30 cm, è caratterizzato da una struttura che ricorda da vicino la torre Eiffel, ed è letteralmente “impestato” di continui movimenti a vuoto, ritrazioni, e bridge non supportati anche di 10 centimetri. Un vero incubo per il sistema di alimentazione. La stampa ha richiesto circa 85 ore, e si è conclusa senza problemi.

CreatBot F430 prova di stampa

Considerazioni finali

Nell’articolo di presentazione, avevo ipotizzato che questo modello potesse rappresentare un outsider nello scenario delle stampanti di medio/grande formato. Dopo averla provata, mi sembra che le carte siano decisamente in regola per consentirle di conquistare una posizione sul podio in questo segmento, anche in relazione al prezzo contenuto rispetto all’insieme di caratteristiche che offre. La meccanica e l’elettronica, entrambe molto robuste, lasciano presagire un notevole longevità, anche ove sottoposta a condizioni di lavoro gravose. Un interessante comparazione (in Inglese) tra la CreatBot F430 e la Ultimaker 3 è disponibile a questo link.

Metashape: la nuova frontiera della fotogrammetria

Pietro Meloni Stampa 3D

 
Logo Metashape

Agisoft Metashape è un software stand-alone per il processo fotogrammetrico di immagini digitali, in grado di generare dati utilizzabili da applicazioni GIS, per la documentazione del patrimonio culturale, la produzione di effetti speciali e le misurazioni di oggetti di svariate scale. Derivato dalla “pietra miliare” di Agisoft – PhotoScan, questo nuovo prodotto introduce efficienti algoritmi ottimizzati per impiegare al meglio le risorse di calcolo disponibili.

La tecnologia della fotogrammetria digitale si traduce in Metashape in un sistema intelligente di elaborazione automatizzata, che può essere utilizzato sia da un neofita, sia da specialisti, che potranno adattare il flusso di lavoro a specifici compiti e diverse tipologie di dati.

Differenze tra Photoscan e Metashape

La tecnologia di filtraggio dei dati nell’allineamento di nuvole di punti dense è stato totalmente ridisegnata.

Metashape: la nuova frontiera della fotogrammetria
Mesh da nuvola di punti densa (a sinistra con Photoscan, a destra con Metashape)

I nuovi algoritmi contribuiscono ad una significativa riduzione del rumore, preservando i dettagli più fini della superficie. Il nuovo metodo di generazione delle mesh, basato su mappe di profondità, utilizza direttamente i dati delle mappe e permette di ricostruire geometrie eccezionalmente dettagliate.
Metashape sfrutta pienamente l’accelerazione della GPU, con una sostanziale riduzione dei tempi di elaborazione e consumo di memoria.

Agisoft Metashape è arricchito con tecniche di apprendimento automatico per risolvere il compito cruciale dell’interpretazione di livello superiore dei dati acquisiti. La funzione di classificazione semantica raggruppa automaticamente i punti fotogrammetrici nelle classi Terra, Vegetazione, Edifici, Strade e Veicoli.

Metashape: la nuova frontiera della fotogrammetria
Etichettatura dei dati con Photoscan (sinistra) e con Metashape (destra)

Agisoft ha in programma il miglioramento graduale della qualità della classificazione automatica, con l’aiuto di dati statistici etichettati a mano. Gli utenti interessati possono contribuire ad accelerare questo processo inviando ad Agisoft nuvole di punti densi etichettate secondo le linee guida pubblicate sul sito web aziendale.

Supporto Multicore e GPU multiple in Metashape

Metashape è ottimizzato per CPU multi-core e sistemi con GPU multiple, per la generazione veloce di risultati. Il processo distribuito su cluster HPC contribuisce ulteriormente ad accelerare il calcolo di set di dati massivi. Metashape 1.5 presenta l’opzione di cloud processing integrata nell’interfaccia dell’applicazione, per coloro che non vogliono investire in una infrastruttura hardware. In base alle esigenze del progetto, sono disponibili diversi piani di costi che prevedono differenti livelli di accesso al cloud. Per quanto riguarda invece i prezzi del nuovo software, è possibile verificarli al seguente collegamento. L’aggiornamento per gli utilizzatori delle precedenti versioni (Photoscan) è gratuito.

PLM, il nuovo filamento opaco di ShareMind

Pietro Meloni Stampa 3D

 
Ercole e il cinghiale stampato con PLM ShareMind

Abbiamo ricevuto nei giorni scorsi i primi campioni del nostro nuovo filamento, il PLM.
Il grande successo riscontrato dall’HSM, lanciato nei mesi scorsi, ci ha convinti a ripercorrere la stessa strada. Una strada fatta di obiettivi, alchimie, ricette, prove, confronti.

Questa volta volevamo ottenere un materiale con spiccate caratteristiche estetiche, facile da stampare anche con stampanti economiche, con buone proprietà meccaniche, zero warping, forte tenuta e contemporaneamente facile distacco dei supporti, eccellente bridging.
Ah, dimenticavo. Di costo ragionevole.
Un obiettivo abbastanza ambizioso, ma di materiali ce ne è tanti, e volevamo ottenere qualcosa di speciale.

Le primissime prove hanno prodotto risultati molto incoraggianti. Al punto di voler tentare qualcosa che potesse davvero evidenziare i limiti del PLM, e farci capire se c’era qualcosa da correggere.
Così, ho deciso di tentare “l’impossibile”: una stampa di relativamente grande formato (280 mm) della statua “Ercole e il cinghiale di Erimanto” di Vincenzo de Rossi, esposta al Salone dei 500 di Firenze.
Avevo avuto occasione di acquisire la statua con uno scanner Artec a luglio, su commissione di Makinarium, un’azienda che realizza effetti speciali per il cinema. La scansione dell’articolato gruppo scultoreo, pur non essendo paragonabile alle dodici fatiche di Ercole, era stata particolarmente complessa, a causa di innumerevoli aree recesse, difficilmente raggiungibili. Ho immaginato che stamparla sarebbe stato altrettanto complicato. E per aggiungere qualche ulteriore difficoltà, ho deciso di stamparla con una Cetus MKII Extended, su piano freddo, totalmente vuota (senza infill) e alla massima dimensione possibile.

I parametri del PLM
Per simulare le circostanze alle quali avrebbe potuto trovarsi di fronte un qualsiasi utilizzatore, ho preferito utilizzare dei parametri assolutamente standard. Raft, nessun riempimento, qualità “Fine”, layer 0.1, stable support, easy to peel. Altezza del modello 279,99 mm. Risultato: oltre 85 ore di stampa.

Il filamento PLM stampato con slicer UP

Nella costruzione del basamento, andavo frequentemente a vedere il progresso, incuriosito da come si sarebbe potuta sostenere la parte pianeggiante superiore senza l’ausilio di alcun supporto. In questo va detto che il software UP svolge un lavoro incredibile, costruendo gradualmente dei micro sostegni che gli consentono di procedere praticamente “nel vuoto”. Il dubbio che la struttura potesse cedere è durato a lungo, sino all’apparire dei piedi di Ercole. Poi mi sono progressivamente convinto che lo slicer se la sarebbe cavata. Qualche ulteriore “patema” è spuntato in seguito, vedendo che alcuni supporti di piccole dimensioni si sviluppavano molto in altezza. Ma qui un po’ di malizia ce l’avevo messa: avevo creato alcune piramidi nei punti più critici, per fare in modo che potessero irrobustire la struttura.
Il PLM si stampa a 215°+-10%, ovvero tra circa 193 e 236°; nel caso della Cetus può essere tranquillamente stampato con i parametri standard del PLA TierTime.

ll modello completamente cavo stampato con PLM
Il modello è stato stampato senza alcun infill, completamente cavo
PLM, il nuovo filamento opaco di ShareMind
I supporti, estremamente alti, non hanno ceduto

Per tre giorni e mezzo ho apprezzato la meticolosità del software UP e la totale assenza di vibrazioni, anche a quote elevate, della meccanica della Cetus. Il dubbio che la versione Extended fosse meno precisa della versione Standard, a causa della maggiore altezza dell’asse Z si è del tutto dissolto. Le guide prismatiche lineari funzionano perfettamente, e sono una garanzia di stabilità.

Il distacco dei supporti nel PLM
Stamattina la statua era pronta. Secondo i miei calcoli, la macchina aveva finito di stampare verso le due di notte. L’ho trovata accesa, nella paziente attesa che staccassi la stampa dal piano. Warping zero assoluto, ottima aderenza al piano e un distacco comunque semplice.

La maggior parte dei supporti è stata rimossa a mano, senza difficoltà. In alcuni casi ho dovuto usare delle pinze. Per impazienza, ho fatto un piccolo danno su una gamba, facilmente riparabile.

La scheda tecnica del PLM

Il materiale è di derivazione organica (base PLA), con l’integrazione di cariche inerti per ottenere le caratteristiche desiderate.
In particolare:

  • Finitura opaca. Questo aspetto riduce considerevolmente la visibilità dei layer sulle superfici curve ed inclinate.
    Il basso coefficiente di rifrazione della luce accentua le ombre, migliorando la percezione tridimensionale dei dettagli.
  • Tecnologia antijam. La permanenza del materiale nell’hot end a temperature elevate non determina una cristallizzazione, ed evita ostruzioni dell’ugello anche nell’utilizzo su stampanti a doppio estrusore con filamenti di supporto idrosolubili.
  • Contenuta viscosità (MFR @ 210° / 2,16 Kg –> 14 gr /10 min.). Questa caratteristica offre la possibilità di utilizzare maggiori velocità di stampa. Il PLM offre ottimi risultati con velocità nell’ordine di 80-100 mm/sec.
  • Minore fragilità. La deformazione permanente sotto il limite elastico è fissata al 2.1%.
  • Elevata resistenza a trazione. Il valore di 46,7 MPA è superiore del 40% rispetto a quello dell’ABS.
  • Il PLM consente di realizzare, come appare evidente nella stampa di prova, completamente vuota, bridge molto lunghi che riducono la necessità di predisporre supporti o prevedere infill densi.

Attualmente il PLM è disponibile nei colori Bianco, Nero e Grigio muschio (quello utilizzato per la stampa di prova).

Il nuovo ambiente Lamiere di T-FLEX 16

Pietro Meloni Stampa 3D, T-Flex

 

LE LAMIERE di T-FLEX 16

Nella nuova versione di T-FLEX Parametric CAD, la modellazione delle lamiere è stata decisamente potenziata. L’interfaccia risulta semplificata, a tutto vantaggio della semplicità d’uso.

 

Tutte le finestre di dialogo dei comandi sono state aggiornate ed unificate. Ora è più facile per gli utenti trovare i parametri, e sono necessari meno clic per creare le operazioni. Tutti i comandi sono stati aggiunti ad una speciale scheda a nastro.
NOTA: le immagini di questo articolo sono tratte dalla versione Inglese: nella versione Italiana tutta l’interfaccia è stata tradotta e localizzata.

È disponibile un comando separato per ciascuna operazione delle lamiere. Questa aumenta la velocità della creazione delle operazioni e del ricalcolo del modello.

E’ stato aggiunto un prototipo separato per le parti in lamiera per accelerare il processo di modellazione. Sono stati aggiunti dei comandi per risolvere le seguenti problematiche: creazione di spigoli, creazione di tagli normali, fazzoletti, creazione di flange in base un profilo utente, creazione di giunzioni, etc.

Come base per migliorare le funzionalità della modellazione delle lamiere sono stati sfruttati i suggerimenti degli utenti.

Prototipo parte in lamiera

T-Flex 16 lamiere 1
E’ stato aggiunto un nuovo prototipo “Parte in lamiera”.

Nelle impostazioni predefinite è ora attiva una scheda “Lamiera”

Sono stati inoltre aggiunti nuovi comandi per il disegno delle parti in lamiera.

La scheda “Lamiere” è divisa in parti 2D e parti 3D con i rispettivi set di comandi per disegnare e modellare.

T-Flex 16 lamiere 2

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È stato aggiunto uno speciale layer “Nesting” per l’integrazione con T-FLEX Nesting. I contorni collocati in questo layer possono essere automaticamente aggiunti al progetto di nesting.

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È stata aggiunta una speciale variabile “s” per gestire lo spessore delle parti.

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Nel prototipo è stata creata la pagina “Pattern piano”.

Interfaccia dei comandi

Il comando Piega è stato diviso in operazioni separate – “Flangia”, “Orlo”, “Flangia contorno”, “Piega”, “Taglia e piega”.

Le interfacce dei comandi sono state ridisegnate per semplificare la creazione delle operazioni.

Per tutte le operazioni sulle lamiere, è ora disponibile un’anteprima dinamica traslucida. L’utente può immediatamente vedere il risultato delle operazioni, ed apportare eventuali correzioni.

T-Flex 16 lamiere 7T-Flex 16 lamiere 8

Sono stati aggiunti dei trascinatori grafici a tutti i comandi del gruppo lamiere, per per specificare i parametri delle operazioni (trascinatori per lunghezza, angolo, indentazione, direzione di piegatura). È possibile specificare degli snap ad oggetti per i trascinatori. Questo significa che è possibile puntare altri oggetti nella scena, in accordo ai quali verranno definiti parametri dell’operazione, ed agganciarsi a questi oggetti. Gli snap possono essere eliminati o ripristinati.

T-Flex 16 lamiere 9T-Flex 16 lamiere 10

Il gruppo Operandi appare in tutte le operazioni. Permette di gestire la geometria del modello. Tutti i comandi vengono aggiornati. È facile trovare l’operazione nella struttura del modello.

T-Flex 16 lamiere 11

 

Comando “Fazzoletto”

È stata aggiunta la possibilità di creare rinforzi di irrobustimento per le lamiere. Per questo scopo, è possibile utilizzare il comando Fazzoletto. Il comando risolve il problema di irrobustire la costruzione.

Ciascun rinforzo viene creato separatamente.

L’utente può selezionare una piegatura per la quale verrà creato il fazzoletto, e specificare i suoi parametri. La posizione può essere definita in modo accurato. Per far questo, creare un piano di lavoro e selezionarlo nella creazione dell’operazione, con l’opzione T-Flex 16 lamiere 12.

T-Flex 16 lamiere 13

Forma. Specifica la forma del fazzoletto – arrotondato o squadrato.

T-Flex 16 lamiere 14

T-Flex 16 lamiere 15

Profondità e Larghezza specificano i principali parametri del fazzoletto.

Angolo di rastrematura specifica l’angolo delle pareti laterali del fazzoletto.

T-Flex 16 lamiere 16

Raggio punzonatura e Raggio matrice. Permettono di definire il raggio della matrice e della punzonatura nella creazione del fazzoletto.

T-Flex 16 lamiere 17

Offset. Specifica la posizione del fazzoletto. L’offset viene calcolato dalla faccia verticale più vicina. Se è stato specificato un piano di lavoro durante la creazione, l’offset viene calcolato in relazione alla posizione del piano di lavoro.

Flange di forma non rettangolare

Ora è possibile aggiungere flange non rettangolari alla parte, usando dei trascinatori grafici nell’operazione “Flangia”. Questa funzionalità risolve il problema della creazione di flange trapezoidali.

T-Flex 16 lamiere 18

Snap delle flange ad una geometria

Stata aggiunta la possibilità di creare flange con snap e orientamento in accordo con geometrie esistenti:

✓ – la traslazione della flangia sul piano selezionato con l’angolo di inclinazione che è stato definito dal piano;

T-Flex 16 lamiere 19

✓ – la rotazione della flangia parallela alla direzione selezionata;

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✓ – la rotazione della flangia parallela al piano selezionato;

Per l’orientamento delle flange sono utilizzate superfici, facce di corpi e piani di lavoro.
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È possibile gestire gli snap utilizzando il menu contestuale, con un clic sull’appropriato trascinatore di traslazione o rotazione.

Flange per profilo utente

È possibile creare flange impiegando un profilo utente 3D. È necessario creare il profilo 3D in via preliminare. Il profilo dovrebbe giacere nel piano del bordo di piegatura.

Possono essere utilizzati profili basati su linee di costruzione o su sketch.

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Creazione di flange su bordi non contigui

Ora è possibile creare flange ed urli su bordi non contigui. La direzione di ciascuna flangia può essere impostata individualmente usando dei trascinatori grafici. I bordi sono processati automaticamente.

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Piegatura loft

Ora è possibile utilizzare contorni non paralleli nell’operazione Piegatura loft.

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Comando “Spigolo”

il comando Spigolo permette di prolungare flange su parti in lamiera per creare spigoli. Consente di chiudere gli angoli di qualsiasi configurazione di flange, incluse quelle inclinate.

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Taglio normale

Il comando “Taglio normale” permette di creare tagli con un determinato scarto su corpi in lamiera, con le pareti perpendicolari alle facce principali. Questo comando dovrebbe essere usato per la creazione di tagli su facce inclinate. L’operazione permette di utilizzare geometrie esistenti per la creazione del taglio e di prevedere uno spazio (scarto) da applicare al taglio senza azioni aggiuntive.

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Giunzione

Il comando Giunzione permette di creare una geometria di transazione con un raggio specificato tra i bordi di due lamiere di uguale spessore. I bordi debbono essere paralleli. Il risultato è un nuovo corpo lamiera.

Ci sono due forme di giunzione possibili: Y e Z.

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L’operazione facilita la progettazione di modelli in lamiera. Consente di congiungere con semplicità corpi esterni ad un corpo esistente.

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Falda

Il nuovo comando Falda permette di costruire una doppia piegatura su un corpo in lamiera con un angolo arbitrario. Può essere utile per accoppiare due flange parallele.

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Proiezione di un pattern piano 

Il comando Proiezione di un pattern piano permette di creare disegni da un modello sviluppato in piano.

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