Doppio estrusore: conviene o no?

Pietro Meloni Guide 0 Comments

 

Molti sono i miti, e ben poche le certezze sull’utilità o meno del doppio estrusore nelle stampanti 3D.
A che serve, quando serve, come si usa, come si calibra, quali sono le alternative.
Questo – ed altro – spiegato in questo articolo.

A che serve un doppio estrusore

La risposta è già nella domanda: ad una doppia estrusione. E sfatiamo subito un mito. Raramente, ma qualcuno me lo chiede: “allora, si possono stampare due oggetti contemporaneamente?”. Generalmente no. Nella maggior parte dei casi gli estrusori sono collocati ad una distanza fissa (breve, circa 25 mm) l’uno dall’altro. Si potrebbero quindi, con qualche equilibrismo nello slicing, stampare al massimo due piccolissimi oggetti contemporaneamente. Si possono invece stampare diverse porzioni di uno o più oggetti. Ovvero, costruire oggetti con due colori, o con due materiali differenti. E dal momento che due colori sono alla fine poco più che uno, nella maggior parte dei casi il secondo estrusore viene impiegato per stampare proprio con un secondo, differente materiale rispetto al primo. Ad esempio, un materiale solubile da usare per i supporti, o un materiale flessibile mentre il primo estrusore stampa una porzione del modello rigida. Interessante. Si possono quindi costruire intricati modelli, che prevedono sostegni in aree recesse e poco raggiungibili, e anziché rimuovere meccanicamente sostegni, questi si possono sciogliere, riducendo i tempi di post produzione.  Altrettanto interessante il secondo impiego citato: si può stampare un modello costituito da una parte rigida, e magari da un rivestimento morbido, flessibile o elastico.

 

 

Doppio estrusore a regolazione manuale

Il doppio estrusore Raise3D: la regolazione dell’altezza viene effettuata manualmente, allentando la vite di blocco.

In via subordinata, i due estrusori possono ad esempio venir equipaggiati con ugelli di diverso diametro. In questo caso, in generale non si utilizzano simultaneamente, ma in alternativa: l’ugello più piccolo può essere usato per stampe di modelli molto dettagliati, e quello più grande per velocizzare la stampa di oggetti di grandi dimensioni.

In ultimo, ma proprio in ultimo, il secondo estrusore può venire interpretato come un’unità di backup: se si guasta il primo, il secondo può correre in aiuto per completare un lavoro.

Implicazioni del doppio estrusore

“Allora questo secondo estrusore sarebbe meglio averlo”, ci si può chiedere…
Come per tutte le cose, c’è sempre un rovescio della medaglia. Anzi, a dire il vero più di uno.
In primo luogo, una stampante con due (o più) estrusori è più costosa. Generalmente, la qualità di stampa è inferiore a quella di una corrispondente stampante monoestrusore, a causa delle maggiori masse mobili. In secondo luogo, l’impiego del secondo estrusore (generalmente) aumenta considerevolmente i tempi di stampa (questo argomento verrà approfondito in seguito) e presuppone più o meno complicate tarature.

Doppio estrusore CreatBot

L’altezza degli ugelli nel doppio estrusore CreatBot può essere regolata con una vite micrometrica.

La taratura di una stampante con doppio estrusore

Non bastava la necessità di dover tarare il piano di lavoro. Ci si mette anche il doppio estrusore. Vediamo perché e come va tarato. Facendo prima di tutto una doverosa distinzione. Una macchina con il doppio estrusore non è detto che debba usarli entrambi nel corso di una stampa. Può capitare infatti che il modello da realizzare sia costituito da un solo materiale, anzi questo è piuttosto frequente. In questo caso, il secondo estrusore non soltanto sarebbe inutilizzato, ma potrebbe costituire un impaccio. Se i due ugelli sono perfettamente allineati in Z, ma il primo estrusore per una imperfetta regolazione dei parametri si trova in una condizione di sovraestrusione, il secondo estrusore finisce per graffiare il materiale già deposto, o in casi estremi può persino provocare il distacco della stampa. Conviene quindi che in queste circostanze il secondo estrusore venga meccanicamente “sollevato” di alcuni decimi rispetto al primo, in modo che non interferisca.
Quando invece il secondo estrusore viene utilizzato nel corso di una stampa, dovrà obbligatoriamente trovarsi alla stessa esatta altezza del primo. Se è più basso, ne danneggerà il lavoro. Se è più alto, il materiale che deposita potrebbe non aderire a quello depositato dal suo gemello. E quando di nuovo quest’ultimo viene chiamato in causa, potrebbe scoprire che lo strato appena depositato (dall’altro) è più alto del previsto, con immaginabili problemi.
Quindi – a seconda che in una certa stampa venga usato un solo estrusore o entrambi – questi dovranno essere tarati. Nel primo caso, l’estrusore inattivo andrà sollevato. Nel secondo, regolato esattamente alla stessa altezza dell’estrusore primario. I metodi di taratura possono variare da macchina a macchina. Nel caso più semplice (ma anche più complicato da tarare), è sufficiente allentare una vite di blocco per poter regolare manualmente l’altezza dell’estrusore da tarare, e serrarla nuovamente a taratura completata. Operazione semplice – in quanto tutto si risolve allentando o serrando un bullone – ma allo stesso tempo complicata, in quanto una regolazione di pochi centesimi manuale è quasi utopica.
Un esempio di macchine dotate di questo tipo di regolazione sono le Raise3D serie N.
Alcuni costruttori (es. CreatBot) utilizzano metodi un po’ più sofisticati. Esiste sempre un dado di blocco, ma la regolazione dell’altezza può essere effettuata con un meccanismo a vite, che consente minimi movimenti controllati. Sta di fatto che – in un caso e nell’altro – le nostre stampe non potranno prescindere da una accurata taratura di entrambi gli estrusori.

Oozing

Non è una parolaccia, ma quasi. Questo fenomeno, che se non suonasse spiacevole tradurrei come “colatura”, per il fatto che ricorda da vicino le conseguenze di un fastidioso raffreddore, affligge inesorabilmente le stampe con doppio estrusore. Durante queste stampe, che si tratti di diversi colori o diversi materiali poco importa, i due estrusori operano in alternativa. Il primo stampa una parte (talvolta, anche diversi strati). Viene poi chiamato in causa il secondo estrusore, che interviene stampando gli elementi di sua competenza. Lo scambio di ruolo attivo-inattivo può avvenire frequentemente (es. lo stesso strato di un piccolo oggetto con zone diverse stampate dal primo e secondo estrusore), o più raramente, es. un estrusore stampa di seguito diversi layer, mentre l’altro attende il suo turno.

In ogni caso, dal momento che raggiungere la temperatura adeguata richiede tempo, entrambi gli estrusori vengono mantenuti alla temperatura di esercizio, anche quando sono temporaneamente inattivi. Durante questo periodo, colano materiale, per gravità, come un rubinetto non perfettamente chiuso.

Questo (indesiderato) materiale può essere colato nel vuoto, può finire sul materiale in corso di deposizione da parte dell’estrusore attivo, o può restare attaccato all’ugello che “perde”, a lungo andare sporcando sia quest’ultimo, sia il blocchetto di riscaldamento. Una stampa in queste condizioni risulterebbe un’accozzaglia, con i due colori (o materiali) in qualche modo mescolati tra loro, inquinati a vicenda.

Wipe tower e wipe wall
Gli slicer che supportano la doppia estrusione consentono di mettere in atto delle contromisure per contenere gli effetti del fenomeno di oozing. Consentono infatti di costruire, oltre al modello vero e proprio, delle strutture ausiliarie di “pulizia” dei residui prodotti dall’estrusore temporaneamente inattivo.
Gli accorgimenti adottabili sono sostanzialmente due: una torre, costruita con strati deposti alternativamente dall’uno o dall’altro estrusore, oppure una muraglia, una sorta di sarcofago che circonda l’intero modello a breve distanza. Lo scopo, in entrambi i casi, è quello si “spurgare” l’estrusore che si accinge a divenire attivo e ricaricarlo opportunamente di materiale prima che inizi il suo lavoro.
Lo stratagemma “funzionicchia” più o meno bene, a seconda dei materiali e dei parametri di ritrazione impostati. È illusorio tuttavia pensare che il problema venga totalmente risolto, salvo rarissimi casi.
E si paga comunque un pegno: quello di consumare più materiale, per costruire strutture che verranno poi eliminate (non moltissimo), e impiegare più tempo (anche molto più tempo) rispetto alla stessa stampa effettuata con un singolo materiale ed un solo estrusore.

Doppio estrusore Wipe wall

Wipe wall in una stampa con doppio estrusore: si presenta come un involucro (che viene poi scartato), e protegge la stampa vera e propria dal materiale prodotto dall’estrusore inattivo.

Alternative

A questo punto, viene inevitabilmente da pensare: “allora questo doppio estrusore è molto meglio non averlo…”. Considerazione condividibile. A meno che non sia indispensabile. Ovvero, gli eventuali supporti non sono rimovibili meccanicamente (in aree inaccessibili), oppure è necessario stampare contemporaneamente due materiali (es. rigido/elastico). In queste circostanze, nonostante comportino complicazioni, il doppio estrusore è irrinunciabile. Ma c’è qualche buona notizia.
I costruttori hanno iniziato a pensare a come semplificare la vita a chi è costretto ad usare più di un materiale contemporaneamente. In primo luogo, facendo in modo che la stampante si incarichi automaticamente di “sollevare” l’estrusore inattivo, evitando la necessità di continue, complicate tarature.
Questo approccio (lifting) risolve il problema del contatto con l’estrusore inattivo con il materiale appena deposto da quello attivo. In sostanza, durante ciascun ciclo di stampa, solo uno dei due estrusori (quello attivo appunto) risulta regolato all’altezza giusta; l’altro viene “tolto di mezzo”, sollevandolo di alcuni decimi sino a quando sarà il suo turno. È un passo avanti, sebbene non definitivo.
Questa soluzione, recentemente adottata ad esempio nelle Raise3D N2 Pro non risolve infatti il problema dell’oozing, trattato in precedenza. Per risolvere il quale bisogna infatti letteralmente “chiudere il rubinetto”. Questa seconda efficace soluzione, già adottata sulle stampanti industriali 3DGence F340, ed ora per la prima volta disponibile in un modello desktop, la DOUBLE, prevede che oltre al sollevamento dell’estrusore inattivo, questi venga anche temporaneamente “sigillato” da una lamina semovente, che non permette al materiale di colare. Gli automatismi di sollevamento e chiusura si svolgono in un intervallo molto breve, inferiore al secondo. Durante la stampa dell’estrusore attivo, quello in attesa non “perde” materiale, a vantaggio della precisione e robustezza della stampa.

Nella 3DGence DOUBLE, l’estrusore inattivo viene sollevato automaticamente, e “sigillato” con una linguetta semovente. Le stampe con due materiali risultano molto precise.

E se ho un solo estrusore, posso stampare un oggetto con più materiali?

Teoricamente no, a meno di non prevedere delle pause e provvedere a periodici cambi (manuali) di filamento. Soluzione non soltanto poco praticabile, ma che nella migliore delle ipotesi consentirebbe di stampare interi layer con diversi materiali (o colori). Soprattutto quando si parla di supporti, in generale nello stesso layer sono invece presenti sia il materiale di costruzione, sia quello di supporto. Per cui, questa non è la strada giusta. Ma ce n’è un’altra decisamente fantasiosa, percorsa da Mosaic nello sviluppo di un furbo dispositivo, Palette +, che consente anche con un singolo estrusore di produrre modelli costituiti da un massimo di quattro diversi materiali. Il meccanismo è decisamente ingegnoso: utlizza quattro motori stepper che trascinano i filamenti in input verso un’unica “uscita”. Il dispositivo periodicamente taglia e congiunge a caldo i vari segmenti, producendo un solo filamento in output di diversi colori e materiali.
La lunghezza dei segmenti è calcolata in modo che ciascuna “sezione” della stampa venga effettuata con il filamento giusto. Dopo una breve fase di calibrazione, Mosaic Palette + “apprende” le caratteristiche della stampante target, quali il reale consumo di filamento e la distanza tra il dispositivo e l’estrusore. Queste informazioni, unitamente alla presenza di un accurato encoder che misura la quantità di filamento prodotto, consentono al sistema di “presentare” all’estrusore la sezione di filamento necessaria per l’operazione in corso. Il procedimento è molto preciso; le parti di filamento nelle quali avviene la transizione da un materiale all’altro vengono scartate, deponendo un blocco “martire”. In questo modo, nella stampa non si avvertono transizioni di colore o materiale.
Il sistema Mosaic presenta vantaggi e svantaggi rispetto all’uso di un doppio estrusore “classico”.

Vantaggi:

  • Consente ad una stampante mono estrusore di effettuare stampe con un massimo di quattro materiali (o colori) diversi:
  • Utilizzando un solo estrusore, non è necessaria la calibrazione delle altezze-spiazzamenti tipica dei sistemi a doppio estrusore “fisso”. Le stampe risultano molto precise.
  • L’integrazione di Mosaic Palette + può risultare meno costosa dell’acquisto di una stampante a doppio estrusore.
  • Può utilizzare sino a quattro materiali – filamenti diversi.

Svantaggi:

  • I materiali utilizzati debbono poter lavorare alla stessa temperatura di estrusione, e debbono essere “chimicamente” compatibili per poter venire saldati tra loro.
  • Il materiale utilizzato per lo spurgo della zona di transizione tra un filamento e il successivo è “abbondante”, e comporta consumi superiori.
  • I tempi di stampa sono più lunghi rispetto alla stampa con un filamento unico.

Cubicon Lux Full HD

Pietro Meloni Cubicon, Stampa 3D 0 Comments

 

La società Coreana ha recentemente aggiunto un nuovo modello alla sua linea di stampanti DLP professionali: la Cubicon Lux Full HD. Dalla Lux HD, che resta in catalogo, questa nuova versione eredita il piacevole design, oggetto di numerosi premi, e tutta la serie di funzioni automatizzate che hanno caratterizzato la HD.

Caratterizzata da una inusuale forma cilindrica con uno sportello scorrevole, la Cubicon Lux Full HD si presenta compatta e robusta. Tutte le parti meccaniche sono ricavate da alluminio massiccio per fresatura. L’interfaccia è affidata anche in questo caso ad un ampio pannello LCD touch screen a colori ad alta risoluzione.

Il display della Cubicon LUX Full HD
L’impiego della Cubicon Lux Full HD è estremamente semplice. La stampante è dotata (come tutte le Cubicon) di una sofisticata funzione di autoleveling e non necessita di alcuna calibrazione meccanica. Alla accensione, una puntigliosa procedura di diagnostica verifica che tutti i componenti siano operativi e correttamente montati. L’alimentazione della resina, automatica, avviene direttamente collocando il contenitore, dotato di una speciale valvola, alla vasca di costruzione. Una interessante prerogativa di quest’ultima, costruita in alluminio massiccio, è la finestra di esposizione a tre strati, accreditata della capacità di produrre sino a 100.000 stampe senza la necessità di sostituirla.
Durante la stampa, il tilting automatico assicura una perfetta deposizione del primo strato.

La Cubicon Lux Full HD è una stampante sicura

L’aspetto più critico delle stampanti a resina è – ahimè – la resina. Maleodorante, e soprattutto potenzialmente tossica, è costituita da monomeri che possono combinarsi chimicamente con pressoché qualsiasi tessuto, ed è relativamente pericolosa da maneggiare. I vapori prodotti non andrebbero inalati. Per questo, le Cubicon Lux Full HD sono dotate di un filtro ai carboni attivi, che evita che vengano sprigionate nell’aria sostanze tossiche e cattivi odori. Il “contatto” con la resina, che deve comunque avvenire con dei guanti, è limitato alle fasi di lavaggio della vasca con alcool isopropilico, e i pericoli per la salute sono minimizzati.

L’importanza della calibrazione dell’uniformità di esposizione dei layer

Le stampanti DLP proiettano contemporaneamente l’intera superficie di una singola sezione, con evidenti vantaggi in termini di tempi di stampa rispetto alle “sorelle” SLS, che solidificano la resina con un punto laser in movimento. Presentano una meccanica più semplice (l’unico movimento è sull’asse Z), e risultano in qualche modo più affidabili nel tempo. D’altro lato, è necessario che la luce risulti assolutamente uniforme sull’intera area proiettata. Questo aspetto nelle Lux viene affrontato con la possibilità di tarare accuratamente l’intensità luminosa su 48 zone, e determina la principale differenza tra una stampante professionale rispetto ad una amatoriale.
Il principale limite attribuito alle stampanti a resina è infatti la scarsa accuratezza dimensionale, dovuta appunto ad una illuminazione non uniforme delle sezioni solidificate. La soluzione resa disponibile nelle Cubicon Lux risolve in modo egregio il problema. Nelle applicazioni medicali, il confronto tra il modello STL e il modello stampato riporta un’accuratezza dimensionale del 97,85% per l’arcata, del 98,35% per i modelli temporanei e del 97,15% per le guide chirurgiche.

Trattamento dei modelli dopo la stampa

I modelli stampati risultano soltanto parzialmente solidificati, ed è consigliabile un trattamento ai raggi UV per consolidarne definitivamente la struttura. Cubicon rende disponibile un interessante accessorio, l’unità UV Cure (3DT-100S). SI tratta di un “fornetto UV” con lo stesso design cilindrico delle Cubicon Lux Full HD, dotato di una piattaforma interna rotante, nel quale il modello viene illuminato, grazie ad un supporto in vetro, da qualsiasi angolazione.

Cubicon LUX Full HDL’unità, completamente automatica e dotata di tutte pareti riflettenti, consente di memorizzare il tempo di trattamento per sequenze di stampe multiple.

Cubicon UV Cure 100DS

Il software CubiCreator LP

Come di consueto per la Cubicon, il software CubiCreator LP è molto curato, dotato di una piacevole e chiara interfaccia, ed estremamente semplice da usare. La gestione del Raft è automatica anche in modalità outline, ed è possibile inserire e modificare i supporti.

Il software Cubicreator LP

Specifiche tecniche

  • Tecnologia: DLP
  • Dimensioni: 310 x 485 x 460 mm
  • Peso: 15,6 Kg
  • Temperatura operativa: 15-35°
  • Consumo: max 240W
  • Volume stampabile: 110x62x145 mm
  • Risoluzione XY: 57 micron
  • Layer: 20-100 micron
  • Sorgente di luce: LED UV
  • Software: Cubicreator LP
  • Formati: STL e OBJ

Cetus 3D recensione

Pietro Meloni Cetus3D 0 Comments

 

Qualche tempo fa, avevo promesso una più approfondita recensione della piccola Cetus 3D. Nell’ultimo periodo ho fatto diverse stampe di prova, e i tempi sono maturi per esprimere opinioni fondate su sperimentazioni concrete.

Cetus3D Standard

Cetus3D Standard

Il progetto Cetus

Alla base di qualsiasi prodotto di successo che si distingue nella moltitudine di proposte, c’è un progetto.
Intenti che si concretizzano in una soluzione. In questo caso, il chiaro intento degli ingegneri Tiertime era quello di realizzare una stampante di elevata qualità compatta, economica e semplice da utilizzare anche per neofiti. Una quadratura del cerchio non facile, un obiettivo con il quale molti costruttori si sono già confrontati, non sempre con risultati ottimali. Già. Massimizzare il rapporto qualità/prezzo, portandolo a livelli non raggiunti in precedenza può portare sul podio del successo, una posizione evidentemente ambita da molti. E quindi difficile da raggiungere. Vediamo i passaggi chiave.

Riduzione del numero di componenti

Per abbattere i costi, una delle più efficaci strategie è quella di ridurre al minimo i componenti utilizzati. Strategia ampiamente sfruttata nella Cetus. Guardandola, si nota rispetto a modelli simili una rarefazione del numero di cavi, che le conferisce un design particolarmente pulito. Mancano infatti i tre classici fine corsa, con relativi cablaggi. Sono sostituiti dal furbo monitoraggio della corrente assorbita dai motori. Un eccesso di assorbimento indica uno sforzo. Ovvero, un ostacolo meccanico. È così che la stampante rileva il raggiungimento dei fine corsa. L’uovo di Colombo, che porta non soltanto ad un migliore cablaggio, ma anche ad una semplificazione dell’elettronica. Manca anche una ventola per il raffreddamento del materiale. Parte del flusso d’aria prodotto dall’unica ventola presente, destinata a raffreddare il cool end, viene indirizzata da un convogliatore circolare sul materiale depositato. E’ un approccio non del tutto inedito (vedi Raise3D), ma nel caso di Cetus presenta dei dettagli particolarmente interessanti, ed una complessiva maniacale cura dei risultati. Le aree critiche (blocchetto riscaldante e ugello) sono infatti protettei da uno strato di silicone. In questo modo, il flusso d’aria non influenza negativamente quei componenti che debbono stabilmente mantenere temperature elevate.
E ancora, manca un elemento riscaldante per il piano di stampa, anche qui con relativo cablaggio, e addirittura qualsiasi sistema meccanico di calibrazione della planarità. Altro taglio dei costi e della complessità. Il piano è semplicemente una lastra di alluminio di adeguato spessore, fissata con quattro viti sul carrello di trasporto. Miracolosamente trattata, non richiede alcun particolare accorgimento per garantire un corretto fissaggio del modello, che risulta comunque facile da distaccare. Questa scelta, oltre che ad un ulteriore riduzione dei costi, abbatte i consumi: la Cetus ha un assorbimento medio inferiore a 30 W/ora, un vero e proprio record. Il piano viene calibrato “una tantum” con l’ausilio di una procedura software particolarmente facile e veloce.
Ma la riduzione dei componenti non è finita qui. Manca anche un display ed un relativo Jog, così come qualsiasi pulsante di controllo dello stato della macchina. A prima vista, sembra un ritorno a quei tempi in cui le stampanti venivano controllate da un programma host su PC attraverso un cavo USB. Sarebbe stata una pericolosa caduta di stile. Fortunatamente, non è così. La stampante è dotata di una connessione WiFi. I file GCode vengono trasferiti alla macchina direttamente dallo slicer, e memorizzati su una scheda SD all’interno del case. Al termine della trasmissione dei dati, il PC può essere tranquillamente spento, o utilizzato per altre applicazioni. La stampa prosegue in modo autonomo senza ulteriori necessità di comunicazione con il computer. Non solo – se si verifica un’interruzione di corrente, lo stato attuale viene memorizzato sulla scheda, ed è possibile riprendere la stampa dal punto in cui si era interrotta. Wow.
Dal “bisturi” dei progettisti, teso a ridurre costi e complessità, non si salva neppure il telaio. Grazie alla scelta (appropriatissima in questo caso) di una architettura Cantilever, che ricorda le classiche “fresatrici a ginocchio”, il telaio è ridotto a due profili di alluminio, che supportano delle guide prismatiche lineari rettificate. Un perfetto accoppiamento tra la massima semplicità possibile, ed una elevata rigidità strutturale, indispensabile per assicurare una elevata qualità di stampa. Nella interpretazione Cetus dell’architettura Cantilever, tutti i movimenti sono assicurati da corte cinghie ad anello: la mancata adozione di viti senza fine e relative chiocciole porta ad una ulteriore riduzione dei costi, degli attriti, del rumore e dell’effetto wobble. I risultati, in termini di qualità delle superfici stampate, sono sorprendenti. E’ praticamente assente qualsiasi artefatto dovuto a vibrazioni e ghosting.
L’ultimo, ma non meno importante accorgimento adottato per ridurre i costi è legato alla fornitura della stampante come kit preassemblato. Dal punto di vista dell’utilizzatore, la necessità di “montare” la macchina al suo arrivo (meno di 5 minuti, appena nove viti da fissare) rappresenta un piacevole momento di familiarizzazione con la stampante. Da un punto di vista logistico, permette di ridurre le dimensioni dell’imballo ad appena 30x40x20 cm. circa, con conseguenti positivi riflessi sui costi di magazzino e spedizione.

Software

Qualsiasi stampante con ambizioni di conquistare una posizione di rilievo nel mercato dovrebbe venire fornita con un software proprietario, in grado di semplificarne l’operatività ed accentuare le caratteristiche della macchina. Nello stesso tempo, per soddisfare anche esigenze diverse, è opportuno che l’utilizzatore possa, a sua discrezione, anche usare altri programmi con i quali ha magari maggiore familiarità.
Questo è esattamente quello che è stato fatto per la Cetus, corredata di un semplice, piacevole e funzionale programma di slicing, ma anche aperta verso ogni altro programma standard GCode.

software Cetus
Lo slicer con cui è fornita la Cetus 3D appare, come del resto la stampante, assolutamente minimalista.
Decisamente “wired”, per accattivarsi immediatamente la simpatia di utenti neofiti, offre la possibilità di stampare semplici esempi, e di accedere ad un repository online che permette di scaricare (ed eventualmente pubblicare) modelli prodotti dalla comunità degli utilizzatori. Cosa interessante, lo slicer permette di inviare direttamente feedback o segnalazioni di problemi al costruttore, e di gestire e pilotare sino a 5 stampanti contemporaneamente. Altrettanto interessante la possibilità di utilizzare il software non soltanto con computer Windows e Mac, ma anche in ambiente IOS con IPhone e IPad.

Per quanto riguarda le funzionalità “offline”, le principali funzioni sono accessibili da un controllo circolare, spostabile nella posizione più comoda per l’operatore. Oltre ai classici controlli Muovi – Sposta – Ruota e ai controlli di visualizzazione, sono presenti comandi per il posizionamento automatico sul piano di lavoro, la riflessione del modello ed una comoda vista di sezione, utile per ispezionare zone scarsamente visibili.

In una area “avanzata”, sono presenti la possibilità di correggere errori topologici e l’editor supporti, molto ben progettato e comodo da usare.
Con questo strumento, è possibile specificare la superficie minima da sostenere, disabilitare singolarmente ciascun supporto, o variarne l’angolo supportato. Questa esclusiva funzionalità permette una gestione particolarmente efficiente dei supporti.

Ma veniamo alle impostazioni vere e proprie di stampa, che dividono da sempre i sostenitori di uno slicer rispetto ad un altro. Alcuni prediligono programmi che fanno tutto da soli; altri amano disporre di più parametri e impostazioni possibile, per esercitare un maggior controllo. Apparentemente, il software Cetus3D è più orientato alla prima tipologia di utenti: le impostazioni di base sono davvero “rarefatte”.
I controlli principali offrono semplicemente la possibilità di impostare lo spessore layer, il riempimento, la qualità di stampa (che regola sostanzialmente la velocità) e la presenza (o meno) di raft e supporti.
Sbagliare è piuttosto difficile, anche perché alcuni parametri (es. lo spessore layer) sono limitati a valori compatibili con la configurazione attuale (nel caso specifico, il diametro ugello). Ed è difficile sbagliare anche perché i percorsi calcolati tengono conto di alcune problematiche relative alle scelte effettuate. Ad esempio, la comodissima opzione “No infill” si preoccupa di aggiungere materiale – ove occorre, per evitare che le pareti a scarsa inclinazione collassino.
La sezione di parametri “avanzati” non contiene molte altre opzioni. la possibilità di definire il numero di strati per la base e la superficie superiore, i controlli di generazione dei supporti con la possibilità (comoda) di costruirli in modo più robusto o facilitarne il distacco, e le opzioni thin wall e sleep.

Prestazioni

La Cetus stampa bene, e in modo preciso. Anche se il prezzo farebbe pensare ad una macchina con la quale è inevitabile accettare compromessi, non è affatto così. Dalle molte prove effettuate, emerge un livello qualitativo che non teme confronti con nessuna stampante FDM presente sul mercato, incluse le più costose. La scelta di utilizzare guide prismatiche, una efficace riduzione delle masse mobili, e un sistema di estrusione molto ben costruito permettono di creare superfici nelle quali sono assenti le classiche aberrazioni che affliggono la maggior parte delle stampanti in commercio.

UNa stampa di 170 mm.

Stampa di modelli acquisiti con scanner 3D, 170x120x70 mm.

La flessibilità di impiego è notevole: la particolare costruzione dell’hot end, che include in un unico assemblaggio un ugello in ottone, un cool end in acciaio inox e il tubicino di PTFE ne permettono la sostituzione – anche a freddo – in pochi secondi.
Fornita di serie con tre diversi hot end intercambiabili 0.2-0.4-0.6 mm., la stampante si presta, con spessori layer da 0,05 a 0.4 mm., sia a stampe molto dettagliate sia a veloci modelli draft.

Montaggio e prime stampe

Nominalmente, la Cetus 3D è fornita in kit di montaggio. In realtà, si tratta di uno stratagemma con una duplice funzione: ridurre il volume dell’imballaggio (e i conseguenti costi di spedizione), e soddisfare, con “garanzia di risultato”, l’ambizione dei makers di montare la propria stampante. All’atto pratico, il montaggio risulta decisamente più semplice di qualsiasi modellino Lego destinato a bambini di 5-6 anni.
Si risolve nel fissaggio dell’asse Z (3 viti), del piano di lavoro (4 viti) e dell’estrusore (2 viti). Nel “kit” viene anche fornito un supporto per la bobina, che richiede altre 6 viti per venire assemblato. Tempo totale, incluso il fissaggio dei cavi dell’estrusore e del motore Z, circa quattro minuti. Praticamente, è impossibile sbagliare.

Alla prima accensione, è necessario collegare la stampante con il cavo USB. Dopo la registrazione del prodotto, è possibile attivare la connessione WiFi. Alcuni firewall possono bloccare la connessione: è necessario in questo caso consentire la comunicazione tra il PC e la Cetus.
Durante la prima inizializzazione (homing), che può essere avviata sia tramite software, sia premendo il pulsante frontale, è possibile dover regolare il fine corsa Z. L’operazione è molto semplice, generalmente è sufficiente serrare la vite a brugola superiore di circa ¼ di giro.
Al termine dell’inizializzazione, è possibile verificare la calibrazione della macchina (assistita via software). Personalmente, suggerisco di effettuare la calibrazione manuale a 9 punti, più accurata. Normalmente è sufficiente eseguirla una sola volta.
La stampante a questo punto è pronta e operativa. E’ sufficiente caricare il materiale, aprire un modello ed avviare la stampa.

Materiali

Sebbene sia disponibile un piano riscaldato opzionale, è evidente che la Cetus non è progettata per la stampa di ABS e materiali simili, che richiedono – almeno per i modelli di medio/grandi dimensioni, una camera di stampa chiusa, con una temperatura stabile all’interno.
Tuttavia, ad oggi, con la disponibilità di svariati materiali anche ad alte prestazioni stampabili anche su piano freddo, questo non è un limite particolarmente grave.
Nelle prove effettuate, la Cetus si è comportata benissimo con svariati materiali, tra cui:

  • PLA e derivati, con estreme capacità di bridging
  • PVB (Polysmooth)
  • Filamenti caricati con legno, metallo, ceramica, seta
  • Elastomeri (TPE)
  • Flessibili (TPU), qualsiasi tipo
  • PETG
  • Nylon
  • Polipropilene (con piano rivestito in polipropilene)

Eccezionale il comportamento con materiali elastici, anche estremamente morbidi. La Cetus è l’unica stampante (oltre alla 3DGence ONE) con la quale ho potuto stampare con successo filamenti “difficili” come Flexability,  Ultraflexx e Ultraflexx+.

Il piano di lavoro, rivestito, offre una buona aderenza, e non essendo alimentato, contribuisce ad una consistente riduzione dei consumi (media inferiore ai 30W/ora).

I punti di forza della Cetus 3D

  • Qualità di stampa. La macchina è decisamente adatta anche ad uso professionale, specialmente per chi ha necessità di una produzione elevata di parti in tempi ridotti.
  • Pulito, minimalista, accattivante. Ingombro e pesi contenutissimi la rendono adatta a qualsiasi ambiente.
  • Affidabilità. La struttura molto robusta, le guide lineari prismatiche, gli hot end intercambiabili ne fanno un prodotto durevole, che necessita di pochissima manutenzione.
  • Una macchina con qualità professionale, al costo di un kit DIY.
  • Semplicità d’uso. Il software è veramente facile da usare, non richiede particolare esperienza per ottenere risultati ottimali.
  • Connettività. Grazie alla connessione WiFi, la stampante può essere collocata anche in una stanza diversa rispetto al computer di controllo. La presenza di un supporto di memoria locale permette di spegnere il PC, o utilizzarlo per altre applicazioni, non appena trasferito il file da stampare.
  • Silenziosità. A parte la ventola* di raffreddamento estrusore, la stampante non produce praticamente alcun rumore.

 

Cosa si potrebbe migliorare

  • La documentazione è piuttosto stringata. Stiamo comunque traducendo il manuale, che verrà implementato di nuovi contenuti, e il software della macchina.
  • La ventola di raffreddamento estrusore può essere sostituita con un modello più silenzioso (es. Noctua).
  • Connessione WiFi non potentissima. La Cetus si connette senza problemi se la rete non è affollata, ma con qualche difficoltà se sono collegati molti (>5) dispositivi.

Conclusioni

La Cetus è prima di tutto una stampante ottima. Se il prezzo contenuto può far pensare che si tratti di un prodotto “entry level”, già la prima stampa sconfessa questa impressione. La qualità – sia della stampante in se – sia dei risultati che produce – è assolutamente ottima. I modelli realizzati evidenziano una finitura superiore, nettamente superiore a quella di molte blasonate stampanti prosumer. Pur non essendo adatta per materiali basati su ABS, stupisce per la flessibilità di impiego, e in particolare stampa materiali flessibili ed elastomeri in modo eccezionale. Può essere adatta, anzi rappresentare una intelligente soluzione alternativa, per quegli utenti che debbono stampare molte repliche, e puntano alla produttività. Con il costo di una media stampante prosumer si possono acquistare 5 Cetus, ed ottenere dei tempi di stampa ridotti ad un quinto. Le dimensioni contenute e la visibilità a 360° la rendono ideale per aule didattiche, fablab e per la realizzazione di economiche ma produttive printer-farms.

Le Cetus 3D Standard ed Extended sono disponibili in pronta consegna nell’eshop o presso ShareMind.

Costruire una copertura per stampare in ABS

Pietro Meloni Stampa 3D 0 Comments

 

Per stampare in ABS modelli di dimensioni superiori a pochi centimetri sono necessarie due cose. La prima è un piano riscaldato capace di raggiungere temperature nell’ordine di 100 gradi.  La seconda, non meno importante, è che l’intera camera di stampa rimanga, durante tutto il tempo, a temperatura costante di almeno 40-50 gradi. Un ambiente “caldo” è infatti indispensabile, per evitare che il modello, a causa del cosiddetto warping, sviluppi irrimediabili deformazioni, crepe e fessure e potenzialmente si distacchi dal piano.

Una copertura per stampare in ABS con la CR10

Una copertura per stampare in ABS con la CR10

Questi accorgimenti sono presenti nelle macchine prosumer o professionali in origine orientate alla stampa di ABS. Ma se disponiamo di una stampante economica, possiamo fare qualcosa per adeguarla, magari con una spesa contenuta? Teoricamente si, se è presente un piano riscaldato. Possiamo utilizzare dei materiali isolanti, e costruire con quelli un box in grado di contenere la stampante e “preservare” la stampa in corso da temperature troppo basse e correnti d’aria.

Joe (3D Print Nerds) ci ha provato, con l’aiuto di un amico, impiegando dei pannelli in styrenefoam rivestiti in alluminio. Materiale molto facile da lavorare, e sulla carta adattissimo allo scopo. Il prototipo di cover è stato realizzato per una CR10, una abbordabile stampante molto diffusa tra i makers.

Nonostante la costruzione vistosamente artigianale, stile “sarcofago di Chernobyl”, ci si aspettava che, per effetto della presenza del piano riscaldato, la temperatura esterna potesse facilmente raggiungere valori considerevolmente superiori rispetto a quella esterna. All’atto pratico, il test è invece fallito. E in un certo senso, per fortuna. Una macchina non costruita per operare a temperature relativamente elevate potrebbe infatti facilmente danneggiarsi in breve tempo. Ad esempio, i roller con i quali viene implementato il movimento Z, in materiale plastico, non costruiti per resistere ad alte temperature potrebbero deteriorarsi, compromettendo la precisione. Insomma, ad ognuno il suo. Piuttosto che lasciarsi tentare da avventure che porterebbero solo ad uno spreco di tempo e denaro, è molto meglio orientarsi su prodotti progettati all’origine per assolvere a certe funzioni. Oppure, nel caso specifico ad esempio di una CR10, magari utilizzare filamenti che non impongono condizioni così operative così onerose. Ad esempio, sono in commercio ottimi PLA a basso ritiro, che assicurano resistenze meccaniche/termiche e rese qualitative simili se non superiori all’ABS, e che possono venire stampati anche con macchine “aperte”.

Una pialla stampata con PolyWood

Pietro Meloni Cetus3D 0 Comments

 

Volevo da tempo provare una matassa di PolyWood, ma non riuscivo a trovare un soggetto adatto.
PolyWood è un filamento mimico Polymaker che ricorda il legno per peso, sensazione tattile, colore e tipo di superficie. Ci sono diversi filamenti 3D per rappresentare oggetti in legno: ma questo è del tutto particolare, per un semplice motivo: nella formula, il legno vero e proprio è totalmente assente.

Si tratta di una scelta precisa: la polvere di legno, miscelata ad un qualsiasi supporto termoplastico (in genere, si tratta di PLA) tende frequentemente a creare fastidiosi intasamenti dell’estrusore. In più, a causa della diversa granulometria delle particelle di legno, altrettanto spesso la finitura risulta piuttosto scadente.
Tornando alla prova che volevo fare, non sono riuscito appunto a reperire alcun modello abbastanza simpatico da realizzare, nei vari repository presenti in internet.

Poi mi è capitata tra le mani una vecchia pialla, appartenuta a mio padre, e mi è sembrato doveroso far almeno un piccolo omaggio a chi, anche con le sue abili mani mi ha insegnato tante cose.

La pialla originale

 

Così ho modellato i vari pezzi della pialla in Rhinoceros. L’ho realizzata più corta, perché il campione di materiale era molto piccolo. Avrei voluto conferire al modello lo stesso aspetto “invecchiato” dell’originale, quindi ho importato la mesh realizzata con Rhinceros in Z-Brush, per aggiungere dei segni del tempo.

Pialla rhinoceros

Pialla modellata in Rhinoceros

Sfortunatamente, riducendo la scala diventa praticamente impossibile riprodurre con uno spessore layer ragionevole i minuscoli dettagli della venatura. Nella parte superiore del modellino si notano strati che in “digitale” apparivano smussati, ma stampati con uno spessore strato di 0,15 mm. divengono delle sottili strisce di materiale.

La pialla stampata in PolyWood

Poco male. Il modellino è comunque molto carino, e il PolyWood – molto facile da stampare – presenta nelle pareti verticali una finitura davvero elevata, senza alcuna traccia di layer.

Il modello è stato stampato con una Cetus Extended, che continua a sorprendermi per la semplicità d’uso e qualità di stampa.
Bene. Adesso posso mettere via la pialla padre e la pialla figlio, e possono farsi compagnia.

Catalogazione di reperti runici con scanner Artec

Pietro Meloni Artec, Scansione 3D 0 Comments

 

La Scandinavia è il paese nel quale è presente il maggior numero di reperti runici del mondo.
Le antiche incisioni, realizzate a bulino su pietra, rappresentano un inestimabile patrimonio, che ci consente di ricostruire eventi storici non registrati con altre forme di linguaggio scritto. E non solo.
Gli oltre 3000 reperti, generalmente realizzati su indicazione dei Druidi, equivalenti dei nostri sacerdoti e anche maestri, giudici e consiglieri di Re, ci restituiscono uno squarcio del clima esoterico dei popoli Celtici, e di una cultura totalmente diversa da quelle latina e araba dello stesso periodo.

reperti runici

Un testo runico

Il recupero di questo imponente materiale risulta particolarmente difficile, anche perché i reperti runici non sono presenti soltanto in architetture dell’epoca, ma soprattutto all’aperto, incisi su pietre che spuntano, come denti magici, direttamente dal terreno nei luoghi più imprevedibili.
Già, perché l’alfabeto runico, segreto veicolo del sapere, era sviluppato proprio come una forma di scrittura destinata all’incisione su pietra, incisione facilitata dalla stessa struttura dei caratteri.


Teddy Larsson, in collaborazione con la professoressa Laila Kitzler Ǻhfeldt, ha seguito con passione l’ambizioso progetto di catalogare questi reperti, affinché fosse possibile studiarli e consultarli, nel modo migliore possibile con l’attuale tecnologia. Attraverso la scansione, la forma, i dettagli, i colori delle pietre runiche sono stati ricostruiti in realistici modelli digitali tridimensionali.

In questo lungo e paziente lavoro si sono rivelate preziose alcune caratteristiche peculiari degli scanner Artec EVA e Spider, gli strumenti utilizzati dal team:

  • L’utilizzo di sorgenti di luce assolutamente innocue non soltanto per le persone, ma anche per delicati reperti;
  • La totale portabilità del sistema, poco ingombrante ed alimentabile a batterie;
  • La possibilità di acquisire modelli senza alcuna preventiva calibrazione, applicazioni di target o polveri opacizzanti che avrebbero potuto danneggiare gli originali;
  • La possibilità di utilizzare gli scanner sia in piena luce, sia in ambienti bui;
  • La risoluzione e l’accuratezza di scansione, in grado di acquisire i più piccoli dettagli;
  • La praticità e la velocità di utilizzo, indispensabili per un lavoro di questa mole

 

Nell’ammirare i risultati di questo interessante studio, c’è qualche rammarico per il nostro patrimonio storico e culturale che spesso, a causa dell’incuria e dell’assenza di progetti analoghi, si danneggia irrimediabilmente. Prima che possa almeno essere catturato e catalogato con metodologie che possano renderlo fruibile agli studiosi e a tutti gli appassionati del mondo.

Realizzare parti metalliche a freddo

Pietro Meloni Guide 0 Comments

 

Certamente è possibile produrre direttamente parti metalliche con alcune stampanti 3D. Ma si tratta di apparecchiature con costi assolutamente fuori portata per la maggior parte degli utenti. E’ anche possibile produrre oggetti metallici tramite la microfusione, partendo da modelli stampati. Ma anche questo procedimento è piuttosto costoso, ed è necessario rivolgersi ad aziende specializzate.

Molto spesso, non è poi necessario che i modelli realizzati siano veramente di metallo: è sufficiente che sembrino –  in modo credibile, di metallo.

Nel video viene illustrata, con dovizia di particolari, una tecnica che consente di ottenere parti metalliche, o meglio parti con l’aspetto metallico, con una colata a freddo che può essere effettuata anche in ambiente domestico.

Nel caso specifico, viene utilizzato un modello prodotto con una stampante SLS, una gomma siliconica per lo stampo e della resina poliestere caricata con polvere di ferro per ottenere l’oggetto finale. Alcuni prodotti, come il liquido usato per sviluppare rapidamente ruggine possono essere difficilmente reperibili, ma altrettanto facilmente sostituibili con altri.

Parti metalliche con Metalfluid ProchimaAd esempio, la stampa può essere effettuata anche con una buona stampante FDM, per il silicone si può usare l’ottimo GLS-50 Prochima, e come resina metallica il Metallo liquido (sempre Prochima) che è già pronto.
Molti tra questi materiali sono disponibili anche nell’eshop o su richiesta tramite ShareMind.

Una ulteriore soluzione per conferire un aspetto metallico è quella di ricorrere a trattamenti superficiali.
Ad esempio, sia con l’applicazione di polveri metalliche sotto alto vuoto, sia attraverso trattamenti galvanici si può deporre una sottile pellicola sul modello, ottenendo un buon livello di realismo.
Una ulteriore alternativa può essere la pittura metallica Daranà, un eccellente e molto verosimile prodotto Nikkolor, che si utilizza come una vernice.
Va tuttavia considerato che, applicando soltanto un leggero strato superficiale, da un punto di vista visivo si può ottenere un risultato credibile, ma il diverso peso specifico e la diversa capacità di trasmissione del calore tra le materie plastiche e il metallo possono rendere l’esperienza tattile molto meno credibili rispetto ai metodi elencati all’inizio.

Ridurre il tempo di stampa con IdeaMaker

Pietro Meloni Guide, Raise3D 0 Comments

 

Ridurre il tempo di stampa è un’esigenza particolarmente sentita nel caso di grandi modelli. Si cerca quindi di fare del tutto, di utilizzare qualsiasi accorgimento per evitare sessioni bibliche. Sessioni nelle quali il rischio che qualcosa vada storto si moltiplica, come si moltiplicano i rischi di warping, crepe e tutti gli altri difetti che – indipendentemente dal tempo affliggono i grandi modelli.
In particolare, è pesante la necessità di generare infiniti riempimenti anche dove non ce ne sarebbe bisogno; se potessimo limitarli alle zone in cui sono indispensabili, si risparmierebbe parecchio.
Con alcuni slicer, aggiornati alle versioni più recenti, questo è possibile. Nel caso specifico, affrontiamo il problema con IdeaMaker, il semplice e potente slicer Raise3D.

Analisi del modello

Alcuni soggetti più di altri si prestano a questo tipo di approccio. Nel caso specifico, il gatto funerario rappresentato in questa immagine:

Gattp funerario egiziano

Analizziamolo insieme, con l’aiuto di IdeaMaker. Una volta caricato il modello, e definite le dimensioni necessarie con l’aiuto dello strumento Scale, possiamo usare lo strumento Model–>Cross Section per scorrere le diverse sezioni lungo l’asse Z:

IdeaMaker Cross Section

Esplorando le sezioni, l’intero corpo dell’animale, a parte alcune ardite superfici pressoché piane della sommità del cranio, sembra poter essere stampato senza sostegni interni (infill). Nel piedistallo tuttavia è evidente che il piano superiore, perfettamente piatto, ha invece bisogno di venire supportato. In caso contrario, il “soffitto” del piedistallo verrebbe inesorabilmente stampato nel vuoto, con immaginabili conseguenze.

Siamo obbligati a prevedere un riempimento, anche minimo. Vediamo cosa accade ipotizzando un 10% di infill:

Gatto con infill

E’ dura. Quarantasei ore di stampa, e circa 600 grammi di filamento. Immaginiamo (a scopo esemplificativo) che per questo modello non occorra una grande resistenza meccanica, e che vada consegnato entro un tempo massimo di un giorno e mezzo.

La soluzione IdeaMaker

L’unica possibilità è ridurre, o meglio eliminare il riempimento dove non serve. Con IdeaMaker (gratuito e utilizzabile con qualsiasi stampante GCode), è possibile risolvere il rebus. Per prima cosa, suddividiamo il modello nelle due zone che vanno “trattate” diversamente: il piedistallo e il gatto vero e proprio.

Per far questo, è possibile utilizzare il comando Model–>Cutting plane. Collocando il piano di taglio immediatamente sopra il piedistallo, alla base del gatto, è possibile suddividere in due il modello. Successivamente, la corretta topologia delle due parti ottenute può essere ripristinata con il comando Repair.

Piano di taglio

Con questa operazione otterremo due distinti modelli (chiusi): il piedistallo e il gatto vero e proprio. La posizione relativa rimane identica. IdeaMaker ci consente di trattare i due modelli con parametri diversi, e conseguentemente di ridurre il tempo di stampa in modo significativo.

Come impostare diversi parametri per ridurre il tempo di stampa

In Idea Maker, possiamo partire da un template di partenza, con parametri (materiale, temperatura, velocità etc.) adeguati alle nostre esigenze.
Dopo aver modificato la percentuale di infill portandola a zero, rinominiamo il template.

Infill a zero
A questo punto, assegnando ai due modelli due diversi “Setting Groups”, nella scheda Per-Group-Settings potremo aggiungere i parametri relativi all’infill. Al primo modello (piedistallo) verrà assegnato l’infill 10%, mentre al secondo modello (gatto) verrà assegnato l’infill 0%.
Calcolando il GCode, i tempi risulteranno sensibilmente diversi:

Ridurre il tempo di stampa con IdeaMaker

La base verrà sostenuta con un infill 10%, mentre il gatto risulterà internamente vuoto. Verrà inoltre utilizzata circa la metà del materiale che in origine era necessario.

 

La base verrà stampata con un infill 10%

Il gatto verrà stampato vuoto, con infill 0%.

Cetus3D: Bridge in slow motion

Pietro Meloni Cetus3D 0 Comments

 

Proseguono le prove della piccola Cetus3D, stavolta con un Bridge in slow motion.

La capacità (o meno) di stendere materiale non supportato tra due sostegni è molto importante nella stampa 3D.
Molto spesso, i modelli architettonici presentano elementi con superfici sospese: porte, finestre, camini, cornicioni etc.
Nella maggior parte dei casi, questi elementi richiedono supporti. Che aumentano i tempi di stampa, peggiorano la qualità delle superfici e sono un incubo da rimuovere se presenti in grande quantità, e soprattutto se sostengono elementi fragili.
Quando è possibile utilizzare dei bridge in alternativa ai supporti, questo risulta molto vantaggioso.

Da cosa dipende la qualità di un bridge

Fondamentalmente, dalla efficienza ed uniformità del raffreddamento materiale.
Se il raffreddamento è insufficiente, il materiale deposto si incurva, per gravità, verso il basso. In questo caso, la lunghezza massima realizzabile viene molto ridotta. Ma anche se il flusso d’aria è eccessivo, o male indirizzato, dal momento che il materiale è ancora nello stato di transizione vetrosa, può venire deformato. Il giusto equilibrio tra flusso d’aria, orientamento, velocità di stampa non è facile da raggiungere. Anche perché il software di slicing, per ottenere buoni risultati deve trattare i bridge con parametri particolari, diversi dalla estrusione di altri elementi del modello.

I risultati della Cetus3D

Ancora una volta, sono abbastanza sorprendenti. il modello, due “torri” larghe 10 mm e distanti tra loro 50 mm., è stato processato senza pareti orizzontali, per minimizzare le superfici sospese e rendere il test più critico. E’ stampato con un normale PLA (TreedFilaments EcoGenius), e con il profilo standard del software di slicing Cetus3D: layer 0,15, qualità Normal, nessun supporto.
Come si può vedere nell’immagine, i due “lunghi” tratti deposti tra le due torri sono perfettamente dritti e paralleli alla superficie di appoggio.
Davvero un buon risultato, considerando che non è stato necessario sperimentare e applicare complicati parametri di stampa.

Bridge con Cetus3D

Il risultato del bridge con Cetus3D

Calibrazione del piano di stampa

Pietro Meloni Guide, Stampa 3D 0 Comments

 

La calibrazione del piano nella stampa 3D è altrettanto importante quanto lo sono, in edilizia, le fondamenta di una costruzione. Senza valide fondamenta, l’edificio non dovrebbe essere neppure costruito. Non si sfugge.

Planarità e orientamento del piano

La prima questione da approfondire, è la differenza tra la planarità intrinseca del piano e il suo orientamento nello spazio rispetto agli assi della stampante.
La maggior parte delle macchine dispone di un sistema di regolazione, che consente di inclinare il piano di stampa per fare in modo che coincida con il piano XY degli assi.

Livellamento del piano di stampa

Livellamento del piano. Consiste nell’allineare il piano di stampa al piano XY degli assi della macchina.

Ammesso che il sistema funzioni correttamente, sia sufficientemente affidabile da garantire che la regolazione rimanga stabile almeno nel corso dell’intera stampa, resta un aspetto da appurare: il piano è realmente piano?

Personalmente provengo da un rigido retaggio di “aggiustaggio”, faticosamente appreso in età scolastica: piano di riscontro, blu di metilene, raschietto… Un interminabile e minuzioso lavoro per assicurare la planarità di una superficie. Pratiche che purtroppo nella stampa 3D non sono applicate. È difficile, molto difficile che un piano di stampa sia realmente piano.

Planarità del piano di stampa

Quasi sempre, la superficie di stampa non è realmente piana; presenta avvallamenti e rilievi.

E anche quando la superficie di stampa è in origine piana, è molto probabile che subisca deformazioni nel corso del suo utilizzo.
Generalmente, i piani di lavoro sono costruiti in alluminio laminato. Il ché già implica tolleranze di qualche decimo. Nei casi peggiori – macchine molto economiche – addirittura vengono usati materiali plastici (plexiglass e simili). Anche nei casi più fortunati, la presenza di un elemento riscaldante, nel quale la temperatura per una questione di naturale dissipazione risulta più elevata al centro, il piano si deforma col tempo, divenendo convesso. Questa “patologia” affligge in particolare piani più sottili (quelli più tipici), sino ad uno spessore di circa 10 mm.

Pochi materiali sono esenti dalla deformazione indotta dal calore; tra questi la ceramica, adottata ad esempio da 3D Gence. Con altri materiali, a meno che il piano non risulti appunto particolarmente spesso, questo fenomeno prima o poi si presenta puntuale. Alcuni produttori pongono particolare attenzione a questo problema: ad esempio, nel 2015 la Zortrax ha introdotto un nuovo piano di lavoro (V2), con uno spessore doppio rispetto a quello del piano precedente, che si era rivelato eccessivamente incline a sviluppare deformazioni.
Anche nel caso in cui (strano ma vero) sul piano sia fissata una lastra in vetro borosilicato, la superficie può assumere la caratteristica forma a schiena d’asino.

La curvatura del piano comporta un problema abbastanza rilevante. Anche con la migliore calibrazione possibile, durante la deposizione del primo strato la distanza dell’ugello non risulterà uniforme lungo tutta la superficie.
Nell’immagine, uno schema nel quale questo fenomeno viene rappresentato esagerato, per evidenziare il suo effetto: l’aumento del rischio di distacco del modello durante la stampa; la parte più esterna della superficie di appoggio del modello viene deposta ad una distanza maggiore dall’ugello, e il materiale arriva sul piano già freddo.

Piano convesso

Le elevate temperature raggiunte tendono a deformare il piano, rendendolo convesso.

La deformazione del piano a causa del calore è proporzionale alle sue dimensioni (piani grandi si deformano maggiormente), e inversamente proporzionale allo spessore (piani sottili si deformano maggiormente). In presenza di una superficie deformata in modo importante, la calibrazione del piano di stampa è sostanzialmente impossibile.

Cosa accade se il piano è deformato o non livellato

Nel caso più semplice (piano non livellato), sarà sufficiente ripristinare il parallelismo; allineando il piano di stampa al piano XY degli assi della macchina, potremo ottenere delle “fondamenta” (primo strato) perfette.
Se al contrario il piano è deformato (mancata planarità), il problema è più complesso. Naturalmente, la distanza dell’ugello dal piano nella posizione Z-Home andrà regolata in base al punto più alto del piano. In caso contrario, in alcune zone l’ugello potrebbe sfiorare o addirittura graffiare la superficie, rompere una eventuale lastra in vetro, danneggiare l’ugello o la meccanica della macchina, etc.
Può tuttavia risultare complesso individuare il punto nel quale la superficie è più alta, e anche la regolazione dello Z-Home in base a questo punto non ci pone al riparo da problemi. Se la differenza di livello tra le varie zone supera i 2-3 decimi di millimetro, l’adesione del materiale nelle zone più avvallate sarà scarsa o insufficiente. Con successivo probabile distacco del modello, innescato anche da fenomeni di ritiro (warping) del materiale.
Che fare se il piano presenta marcati dislivelli nelle varie zone? Semplice. Cambiarlo. A meno che la macchina non preveda (raro) dei sistemi di regolazione capaci di intervenire in diverse aree in maniera differenziata. Ad esempio, le Raise3D N2 e N2 Plus, che vengono fornite calibrate dalla casa, prevedono comunque la possibilità di regolare ila planarità in ben 13 diversi punti. L’eventuale ripristino di una perfetta planarità può risultare complesso e richiedere tempo, ma quantomeno è possibile, e di norma i risultati sono duraturi.

 

I diversi sistemi di calibrazione del piano di stampa

Appurato che il piano presenti una accettabile planarità, resta il problema di livellarlo, in modo che risulti allineato al piano XY degli assi della macchina.
Nei sistemi ad asportazione di materiale, la procedura è drastica ma al contempo semplice: una volta collocata la macchina nella sua posizione definitiva, il piano viene generalmente fresato. Ovvero, “spianato” dalla macchina stessa.
Questo non è ovviamente possibile nel nostro caso. Possiamo però in qualche modo orientarlo, per fare in maniera che la distanza tra piano e ugello risulti uniforme lungo qualsiasi spostamento XY della macchina.
L'”orientamento” del piano di stampa può avvenire in vari modi.

Calibrazione del piano di stampa manuale
In questo caso, sotto al piano sono presenti 3 o 4 nottolini, che permettono di regolare l’altezza del piano nei punti corrispondenti. Sono preferibili i sistemi a 3 punti rispetto a quelli a 4 punti: tre punti definiscono un piano geometrico, e le interferenze reciproche sono molto contenute: la procedura risulta di conseguenza più semplice. La calibrazione può essere effettuata utilizzando uno spessore (di metallo o di carta), con il quale è possibile regolare una distanza uniforme tra piano ed ugello nella posizione Z-Home. E’ meno difficile di quanto sembri: l’importante è che lo spessore utilizzato “sfiori” piano ed ugello in corrispondenza della posizione dei nottolini di regolazione.
Generalmente, la corretta distanza viene mantenuta da molle: è molto importante, soprattutto per le macchine a piano mobile, che le molle siano sufficientemente robuste da resistere alle sollecitazioni: in caso contrario, la calibrazione verrà persa molto rapidamente, talvolta anche nel corso di una singola stampa, con risultati prevedibili.

Calibrazione del piano manuale

Orientamento manuale in una stampante economica

Calibrazione del piano di stampa “assistita”
Alcune stampanti, ad esempio la Zortrax M200, prevedono sistemi in grado, attraverso il contatto fisico tra ugello e piano di stampa in diversi punti, di suggerire come regolare i nottolini di calibrazione per ottenere una buona calibrazione. Questo approccio rende più agevole l’operazione, rendendo superfluo l’utilizzo di spessori. Può richiedere tuttavia più sessioni di verifica da parte della macchina, per compensare le reciproche interferenze tra i vari punti di regolazione.

Calibrazione del piano assistita Zortrax M200

Orientamento del piano assistito nella Zortrax M200

Calibrazione del piano di stampa automatica, in modalità “geometrica”
E’ piuttosto raro imbattersi in stampanti che adottano questo approccio. Un esempio sono le Cubicon. Il piano viene “tastato” in vari punti attraverso un sensore di pressione connesso all’ugello. Una volta rilevata l’inclinazione necessaria per allinearlo agli assi della macchina, vengono azionati due servomotori che, in relazione ad un terzo punto fisso (pivot) fisicamente portano il piano ad un allineamento ottimale. E’ senza dubbio il sistema più pratico ed evoluto. La 310F è in grado di calibrare il piano a zero micron.

Calibrazione del piano di stampa attraverso un sensore
Recentemente sono apparsi diversi sensori (es. BL-Touch) in grado di rilevare, in un certo numero di punti, l’altezza del piano rispetto all’ugello in quella particolare posizione. Purtroppo, anche laddove i sensori risultano particolarmente precisi, questo metodo non risolve né i problemi di planarità (es. avvallamenti o rilievi), né quelli di livellamento. E’ facile intuire che se i dati venissero utilizzati per modificare in tempo reale l’andamento di una linea per farla risultare equidistante dal piano (con un offset costante), otterremmo una linea curva (e conseguenti superfici che dovrebbero essere piane curvate. Più frequentemente, il sensore viene utilizzato per appurare semplicemente qual’è il punto più alto della superficie. Si potrà in scongiurare il rischio che l’ugello graffi il piano, ma se i dislivelli superano i 2-3 decimi di millimetro, nuovamente ci troveremmo di fronte al rischio preannunciato in uno dei paragrafi precedenti: probabile distacco del modello per insufficiente aderenza al piano. Insomma, i sensori non sono magici: non rendono piana una superficie che presenta irregolarità di livello. Magari.

Conclusioni (spero non troppo amare)

Una superficie di lavoro realmente piana ed una valida (e stabile) calibrazione del piano di stampa sono essenziali per ottenere buoni risultati. Di qui non si scappa.
Qualsiasi eventuale sforzo prodigato per raggiungere queste condizioni viene ripagato da risultati migliori, riduzione delle deformazioni del modello e del rischio di distacco, migliore tolleranza dimensionale.
Sfortunatamente, le stampanti economiche sono più soggette a problematiche di calibrazione; in alcuni casi problematiche talmente rilevanti da compromettere la possibilità di effettuare stampe di medio-grandi dimensioni. Chi, per ragioni di budget dovesse orientarsi verso prodotti di basso costo, dovrebbe mettere in preventivo la necessità di effettuare frequenti regolazioni, o addirittura sostituire il piano di stampa con uno più robusto e stabile. Se un grande volume utile non è assolutamente indispensabile, meglio orientarsi verso macchine piccole, nelle quali le varie problematiche elencate incidono molto meno.

 

,