Comparazione 3DGence ONE – Zortrax M200

Pietro Meloni 3DGence, Stampa 3D 0 Comments

Un vero e proprio derby tra due principali produttori Polacchi, quello tra 3DGence ONE e Zortrax M200. In un confronto che riguarda il segmento più popolare: quello delle stampanti con volumi compresi tra 8 e 10 litri utili.

3DGence e Zortrax

Entrambe le stampanti si rivolgono ad un pubblico esigente.
La M200, molto popolare anche in Italia, appartiene decisamente – come gli altri prodotti dell’azienda di Olstyn, alla fascia prosumer.
La 3DGence ONE, per prezzo e caratteristiche punta leggermente più in alto, e condivide con il sistema di punta professionale 3DGence Industry una serie di caratteristiche tecniche avanzate. Disponibile anche in una versione per usi medicali, la ONE è una stampante High Grade per applicazioni gravose.

La Zortrax M200

Non c’è più molto da dire su questa riuscita macchina apparsa per la prima volta a fine 2013, che ha segnato il successo di Zortrax nel mondo e si è guadagnata per due anni di seguito (2014 e 2015) la qualifica nella classifica 3D Hubs di migliore stampante plug&play.

Zortrax M200

La Zortrax M200, senza le paratie opzionali

Comunque, per amore di cronaca, riassumiamo i punti di forza:

  • Un telaio molto robusto, in duralluminio elettrosaldato, monoblocco
  • Una architettura originale, con doppie guide cilindriche XY da 8 mm
  • Una meccanica Z di qualità, affidata ad una vite a ricircolo di sfere
  • L’utilizzo di una superficie di lavoro microforata, che (generalmente) non richiede l’uso di lacche, collanti etc.
  • Una sofisticata elettronica a 32 bit
  • Un software molto facile da usare, proprietario, con parametri predefiniti per i materiali forniti dalla casa.

Ai fini del confronto, ecco anche qualche piccolo “rovescio della medaglia”:

  • Presenza di alcune parti stampate in 3D. I volumi di vendita avrebbero tranquillamente permesso l’uso di parti stampate ad iniezione. Si tratta per altro di componenti non proprio essenziali (tranne forse il supporto bobina). Sono stati impiegati più per “vezzo”, e per dimostrare che la stampante può produrre oggetti funzionali. Tuttavia, in una macchina di questo livello stonano leggermente.
  • Cavo estrusore delicato e facilmente danneggiabile.
  • Singola ventola di raffreddamento pezzo. Progettata per lavorare con ABS, che generalmente non necessita di raffreddamento,  la M200 produce un flusso d’aria modesto e indirizzato su un solo lato. Questo è talvolta causa di bruciature nel modello, specie nelle parti a sbalzo e con filamenti bianchi.
  • Qualche incertezza nel jog che consente il controllo delle operazioni.
  • Software “rigido”, con pochi parametri manipolabili, nessuna compatibilità con slicer terze parti.

Tutto sommato, peccati veniali.

Facile da usare, capace di produrre risultati di qualità “garantita”, la M200 si è imposta nel corso degli anni per il suo eccellente rapporto qualità/prezzo. I pochi “limiti”, parzialmente risolti nel corso del tempo dalla Zortrax, sono una scarsa connettività (solo interfaccia SD), l’impossibilità di utilizzare sino al 2016 molti filamenti terze parti, e la “seria pecca” di essere una stampante per ABS con una carrozzeria “aperta”. Per i “puristi” inoltre, la possibilità di utilizzare esclusivamente il proprio software ha sempre costituito una negatività.

La 3DGence ONE

Al primo sguardo, si potrebbe confondere con una (ben costruita) stampante DIY. Nulla di più ingannevole. Ad uno sguardo più attento, rivela dettagli progettuali estremamente sofisticati, e la robustezza costruttiva di un carro armato. Per apprezzare pienamente questi particolari, che rendono la ONE pienamente meritevole dell’appellativo “industriale”, è necessaria una profonda esperienza, che certo non è mancata ai meticolosi progettisti della 3DGence.

3D Gence One

L’aspetto “industriale” della 3D Gence ONE, qui raffigurata nella versione grigia, senza paratie laterali e senza cover

La meccanica

Balza subito agli occhi il bel telaio composto da spesse lastre (acciaio 4,15 mm e alluminio 10 mm) verniciate a polveri e tagliate al laser. Altrettanto evidenti le guide lineari prismatiche in acciaio rettificato su tutti gli assi (15×12,5 mm., doppie per l’asse Z). E ancora, le doppie viti a ricircolo (14,75 mm). La particolarità dell’architettura, con estrusore mobile su un rigidissimo asse X e piano mobile in Y e Z, ha consentito di ridurre al minimo la lunghezza delle cinghie (3M PowerGrip 669) e di eliminare rinvii e giochi. Una meccanica eccellente, costruita con componentistica di prima qualità, che consente di raggiungere una precisione di posizionamento in XY di 6 micron, e in Z di 0,4 micron.

Guide prismatiche

Le robuste guide lineari prismatiche, montate su piastra di alluminio da 10 mm.

L’assemblaggio

Decisamente ben realizzato, come del resto quello della Zortrax M200. Nella 3DGence ONE, appaiono più curati e robusti i cablaggi, tutti protetti da chain cable. Nessuna parte stampata in 3D, con uso pressoché esclusivo di metallo, anche per elementi estetici (cover), supporti etc. Ottimi i componenti utilizzati,  ad esempio i fine corsa ottici, le ventole a basso rumore, i cuscinetti. Una nota interessante: l’elettronica utilizza Mosfet a dissipazione passiva, e anche lo stesso blocco di estrusione è a dissipazione passiva. L’assenza di ventole (ad esclusione di quelle previste per i raffreddamento pezzo e di una piccola ventola nel comparto elettronica, però generalmente spenta) rende la macchina estremamente silenziosa.

L’estrusore della 3DGence ONE, a dissipazione passiva, sostituibile con la semplice pressione di un tasto

L’estrusore

Gruppo estrusoreE’ l’arma principale della 3DGence ONE. Semplicemente geniale, sia per la qualità ed efficienza del sistema di alimentazione, sia per quanto riguarda l’hot end vero e proprio. Un monoblocco metallico, privo di fili, che contiene sia l’elemento riscaldatore sia la termocoppia, e può essere sostituito integralmente in pochi secondi premendo un pulsante di sgancio rapido. L’efficacissimo taglio termico, in controtendenza praticamente rispetto a qualsiasi altra stampante, anziché venire affidato ad una ventola accoppiata ad un dissipatore, è passivo. Il massiccio blocco in alluminio assicura una perfetta dispersione del calore, insieme ad una silenziosità di esercizio difficilmente superabile. E naturalmente, la possibilità di sostituire rapidamente l’hot end è abbinata alla disponibilità di diverse misure di ugello (0,2-0,5), che rappresentano altrettante “marce” in più per affrontare situazioni diverse.
Tornando al sistema di alimentazione, a trazione diretta, spiccano almeno quattro interessanti accorgimenti. La presenza di un filtro attraversato dal filamento, in grado di rimuovere la polvere e le impurità, e che inumidito con olio di Canola può ridurre l’attrito di particolari filamenti. Il pignone di trascinamento concavo con intagli a diamante, con un grip eccezionale. Una molla di carico che consente di regolare la pressione del cuscinetto sul filamento, e la presenza di due “becchi di flauto” prima e dopo la coppia pignone-cuscinetto, che impediscono ogni via di fuga al filamento, anche nel caso degli elastomeri più morbidi.
Ben progettato anche il sistema di raffreddamento della parte, affidato a due piccole turbine collocate con diverse angolazioni, una soffiante e l’altra aspirante, che creano una costante lama d’aria sulla zona in corso di stampa.

Il piano di lavoro della 3DGence ONE

Tutti abbiamo ormai imparato (a nostre spese) quanto sia importante la calibrazione, e un corretto livellamento del piano, in particolare per le stampe con layer di modesto spessore.
Ma, indipendentemente dalla disponibilità ormai piuttosto comune di sistemi di calibrazione e livellamento semiautomatici o automatici, c’è un altro aspetto, importantissimo e spesso trascurato. Quanto è davvero “piatto” il piano di lavoro? Soprattutto chi si è cimentato in stampe con una vasta area di base, ha spesso scoperto che il piano non è quasi mai del tutto piatto. O che, nel tempo, un piano che in origine era piatto, a forza di sbalzi termici nel tempo si è deformato, rivelando gobbe e avvallamenti. Già. Sembra impossibile, ma anche massicci piani di alluminio da 15 mm si deformano. Così come – strano ma vero – si deforma persino il vetro (anche al borosilicato). La soluzione di 3DGence è radicale. Piano in ceramica. Indeformabile, incredibilmente resistente ai graffi spesso causati dalla spatola (è più duro dell’acciaio). Capace di resistere a temperature elevatissime (il piano della 3DGence ONE raggiunge i 160°C).

piano

Il piano in ceramica ha una perfetta planarità.

La scelta di un materiale tecnologico in grado di eliminare le deformazioni dovute al calore è abbinata ad un sistema di calibrazione automatico (generalmente eseguito la prima volta, o dopo spostamenti significativi della macchina), che rileva – a piano caldo – una matrice di 500 contatti di misurazione. A regime, i dati acquisiti durante la calibrazione vengono utilizzati in un processo di autocompensazione di qualsiasi minima irregolarità del piano. Niente viti, niente spessori, niente comparatore. Una planarità perfetta, che consente di effettuare senza raft anche le più impegnative stampe con layer di poche decine di micron. La speciale texture che ricopre il piano di lavoro produce superfici di stampa estremamente naturali.

L’elettronica

La sofisticata scheda 3DGence Titanium provvede due livelli di protezione termica per l’hot-end, e tre livelli di protezione termica per il piano riscaldato. Sono inoltre presenti protezioni per i circuiti e per i sovraccarichi.

I controlli e l’ergonomia

Con una scarsa indulgenza verso i gadget e una sincera attenzione alla sostanza, la 3DGence ONE è dotata di un display monocromatico di oneste dimensioni. I controlli, anziché essere affidati a capricciosi Jog o ad un incerto touch-screen, sono realizzati con due gruppi che includono ben 11 solidi e funzionali pulsanti di navigazione. Il firmware della macchina permette di modificare la maggior parte dei parametri di stampa “al volo”, e di eseguire con facilità tutte le principali operazioni di preparazione e messa a punto.

cockpit

Il “cockpit” della 3DGence ONE

Comodo il pulsante di accensione frontale, così come la disposizione laterale della bobina, che non obbliga a complicate contorsioni per la sua sostituzione. Led luminosi evidenziano con colori diversi le varie fasi (calibrazione, riscaldamento, stampa, raffreddamento etc.).

Il software

Attualmente, la 3DGence ONE viene fornita con l’ottimo Simplify3D 4.0, ma può essere utilizzata anche con altri slicer. L’azienda ha anche sviluppato un suo software proprietario, disponibile.

Bene, finite le presentazioni delle più importanti caratteristiche e peculiarità dei due contendenti, veniamo al dunque. Prestazioni, qualità di stampa, con un test reale.

3DGence ONE e Zortrax M200 in una gara di corsa: velocità di stampa.

E’ un parametro molto relativo, se non associato alla qualità. Serve a poco correre, e la maggior parte delle stampanti è in grado di farlo, se i risultati sono poi mediocri. Parliamo quindi si di velocità, ma rimanendo entro livelli che consentono risultati qualitativi elevati.
Sicuramente, riguardo alla velocità, la ONE è comunque più flessibile: oltre a permettere una “vera” regolazione della velocità di stampa, la massa superiore e la rigidissima costruzione delle guide consente di spingersi a livelli molto elevati senza apprezzabili vibrazioni. In particolare con i PLA “tecnici” di nuova generazione, che possono raggiungere i 150mm/sec. di deposizione senza particolari compromessi qualitativi, la One può produrre modelli in un terzo del tempo che, con lo stesso filamento, sarebbe necessario alla M200.

Stampa con M200

La stampa con M200 richiede 2 ore e 11 minuti, e 11 gr. di filamento

 

La stampa con 3D Gence ONE richiede 1 e 23 minuti, e 6,44 gr. di filamento

Sempre rispetto alla velocità, va considerato che mentre la Zortrax impone – dato il tipo di piano utilizzato – il “raft obbligatorio”, con la 3DGence si possono usare altri sistemi (skirt, brim, stampa diretta). L’accurata calibrazione elettronica del piano, e la planarità che caratterizza la superficie in ceramica permettono anche con layer di minimo spessore di stampare direttamente. Nel caso di grandi stampe, il solo raft può impiegare anche un’ora per essere deposto.

Flessibilità di impiego

I recenti aggiornamenti apportati al software Z-Suite, finalmente aperto all’uso di materiali non Zortrax, hanno senz’altro esteso le potenzialità della M200. Tuttavia, il tipo di hot end utilizzato risente di una progettazione prevalentemente rivolta alla stampa di ABS. Le prestazioni con materiali bassofondenti (es. PLA) non sono sempre ottimali; alcuni utenti sostituiscono l’hot end con versioni fornite da terze parti per migliori risultati. Il sistema di trascinamento inoltre prevede un intervallo di alcuni millimetri tra il pignone e l’ingresso della gola. La presenza di questo tratto di “percorso non guidato” del filamento è insidiosa, in particolare con filamenti morbidi, e limita seriamente la possibilità di estrudere elastomeri con la Zortrax.
Da questo punto di vista, la ONE risulta estremamente più flessibile. Possono sostanzialmente venire utilizzati con successo tutti i materiali disponibili con temperature di fusione compatibili con quella raggiungibile dalla stampante. Il sistema di alimentazione non soltanto non offre alcuna “via di fuga” al filamento; la possibilità di regolare la pressione del pignone sul filamento consente di impiegare anche gli elastomeri più morbidi senza problemi.

Qualità di stampa

La M200 è un osso duro da battere. Si può obiettare che è lenta, che non stampa proprio tutti i materiali; ma quando si parla di qualità, rappresenta ancora oggi un punto di riferimento.
La ONE è tuttavia una stampante che non teme confronti, e al contrario, essendo meno diffusa almeno nel mercato Italiano, li sollecita.
E parte per certi versi avvantaggiata.
In primo luogo, dall’adozione di doppie viti a ricircolo e guide lineari prismatiche, che, unitamente ad un robusto telaio, praticamente azzerano le vibrazioni, a vantaggio della finitura delle superfici.

3DGence (a sinistra) – Zortrax (a destra)

La stabilità di erogazione del sistema di alimentazione, garantita dal pignone concavo con godronatura diamantata e la regolazione di pressione rappresentano un ulteriore punto di vantaggio. Ma soprattutto, la possibilità di sostituire rapidamente l’hot end, e di utilizzare anche diametri minimi (0,2mm), permette di stampare con un grado di dettaglio non raggiungibile con ugelli 0,4 mm.

Per maggiore chiarezza nella comparazione, ecco alcune immagini del famoso “benchmark” 3DBenchy, realizzato con entrambe le stampanti. E’ stato utilizzato uno speciale filamento PLA HD, che consente di produrre dettagli molto precisi, ma è piuttosto impietoso con gli errori della stampante. In entrambi  casi, lo spessore layer è di 0,10 mm. (nella Zortrax, il valore 0,09 è in realtà 0,10), e con gli stessi parametri di velocità, ritrazione, riempimento etc.

benchmark1

M200 a sinistra, ONE a destra

In questa immagine, il fondo della barca. Per la Zortrax è stato difficoltoso (o meglio pressoché impossibile) distaccare il raft. Questo è un problema dello slicer, non certo della stampante. Tuttavia, è importante annotarlo. Nella prua, è evidente un maggior “rumore” nella stampa effettuata con M200.

Benchmark 2

M200 a sinistra, ONE a destra

In questa vista frontale, capovolta, si nota a sinistra (Zortrax) la maggiore presenza di segni di vibrazioni sullo scafo, e alcuni difetti del bridge nella cabina di pilotaggio.

Benchmark 3

M200

Il fianco destro della barchetta, che presenta i segni più evidenti della risonanza. Nel caso della M200, ci sono evidenti tracce di stringing nella cabina di pilotaggio. Anche qui, il problema è nei parametri dello slicer Z-Suite (è stato selezionato PLA-Based material). Le righe verticali evidenziano invece vibrazioni meccaniche.

Benchmark 5

Lato destro, ONE

Nella ONE, le superfici appaiono decisamente più uniformi, e lo stringing è praticamente assente.

NOTA: queste immagini sono molto ingrandite, e come detto in precedenza, questo materiale è davvero impietoso anche con i minimi difetti. Le stampe sono nell’insieme entrambe buone, sebbene la ONE evidenzi una migliore qualità di finitura ed una migliore accuratezza dimensionale.

Aggiornamento al 8/1/2018

L’articolo in oggetto, recentemente pubblicato in un gruppo Facebook, ha suscitato pareri contrastanti. In particolare, da parte di diversi utilizzatori di Zortrax, è sembrato inopportuno che il confronto qualitativo fosse stato effettuato con il materiale utilizzato. Questa scelta è stata ritenuta da qualcuno una “scelta di campo”, atta a far “sfigurare” la M200 nel confronto, come se si trattasse di un materiale “favorevole” alla 3DGence.
Va precisato che il materiale non è né commercializzato né suggerito da 3DGence. Si tratta semplicemente di un PLA di nuova generazione che stavo sperimentando, con il quale avevo ottenuto buoni risultati. Va anche sottolineato, anche se l’ho già scritto, che le foto pubblicate sono particolarmente impietose, ed evidenziano difetti spesso non percepibili ad occhio nudo. Tra le varie critiche mosse all’articolo, c’è anche stata la scelta di pubblicare foto nelle quali non era stato possibile distaccare il raft. Beh, questo è esattamente quanto è accaduto. All’epoca nella quale è stato scritto, non erano presenti nel software Z-Suite opzioni che consentissero di regolare la distanza tra raft e primo layer. Recentemente è stata rilasciata una versione che lo consente. Così, sulla scia del dibattito su Facebook, ho deciso di riproporre il test utilizzando un materiale Zortrax, e precisamente lo Z-ABS. Dal mio punto di vista questa si che è una scelta di campo: si tratta del materiale “ufficiale” Zortrax, per il quale sono stati sviluppati innumerevoli profili a partire dal 2013. Ma, giacché come ho già sostenuto nell’articolo, le differenze apprezzabili tra le due stampanti sono percepibili con qualsiasi filamento, e al contrario relativamente poco contano i materiali ed i profili, sono lieto di pubblicare i risultati di questo “secondo match”.
Il test è stato realizzato con particolare rigore. Stessa bobina (un po’ datata), stessi identici parametri per quanto possibile. Le fotografie sono state scattate, per cercare di cogliere i minimi dettagli, con una Canon 5D con ottica APO Macro DG 150mm F2.8 USM. La macchina è stata collocata su un cavalletto, e gli scatti effettuati con un comando a distanza, per evitare vibrazioni.

Il set fotografico

 

Ed ecco le immagini dei due modelli realizzati.

3DBenchy Zortrax

3DBenchy Zortrax

Per questo nuovo test, stampato in Z-ABS, vediamo innanzitutto come si presenterebbero le due barchette ad occhio nudo. In entrambi i casi la qualità è buona, le differenze sono minime e scarsamente percepibili. La Zortrax evidenzia anche in questo caso un modesto stringing, alcune “bave” nella zona del ponte di prua, comunque estremamente facili da rimuovere. Il gradino percepibile proprio sopra la linea di galleggiamento non è imputabile a problemi della stampante: probabilmente si tratta di un tratto di filo con un calibro incostante.

3DBenchy 3DGence

Il modello stampato con 3D Gence, con “ingrandimento zero” appare molto simile a quello prodotto con Zortrax, forse appena leggermente più uniforme.
Per un confronto più serrato, vediamo alcuni dettagli con delle immagini ingrandite.

A sinistra, 3D Gence, a destra Zortrax

 

L’immagine ritrae il fondo della barca. Il modello Zortrax è stato stampato con raft, quello 3DGence direttamente sul piano.
Si notano importanti differenze nella larghezza dei caratteri. Le zone bianche nel modello Zortrax possono facilmente venire eliminate esponendo il modello alla fiamma o aria calda, ma c’è qualche rischio se la manovra viene effettuata in modo inaccurato che il modello si deformi.
Sullo scafo del modello Zortrax sono percepibili alcuni rigonfiamenti. Sono probabilmente dovuti al filamento: la bobina era aperta da tempo.

“Targa”, a sinistra 3D Gence, a destra Zortrax

Per quanto riguarda la “targa” posteriore, personalmente noto piccole differenze di dettaglio, a vantaggio della 3D Gence.

Il “ponte” della Zortrax

Nella foto, il dettaglio delle aree piane della Zortrax (il ponte della barca sul quale è impostata la messa a fuoco). La finitura non è sgradevole, ma evidenzia una certa granulosità.

Il “ponte” stampato con 3D Gence

La finitura del ponte della barca realizzata con 3D Gece appare leggermente più liscio.

Ingrandimento dello scafo e oblò, Zortrax

Ingrandimento dell’oblò, 3DGence

Nelle due immagini, è percepibile (come lo era per le stampe realizzate con PLA), una maggiore risonanza verticale nel modello stampato con la M200. Questo è dovuto a fattori meccanici. L’uso di guide lineari prismatiche, più rigide rispetto a quelle cilindriche da parte di 3DGence permette alla stampante di assorbire le vibrazioni prodotte dai motori step.

In sostanza, utilizzando lo Z-ABS si notano (a parte il distacco del raft, perfetto in questo caso), le stesse differenze evidenziate nella stampa precedente: un certo effetto stringing e la presenza di vibrazioni verticali dovute alla risonanza, una minore accuratezza dei dettagli.

La pagella finale

Per gli amanti delle tabelle, ho cercato di raccogliere in una specie di sommario le principali caratteristiche delle due stampanti, assegnando per ciascuna voce un punteggio ad entrambe.
Nota: in molti casi, i punteggi (da 1 a 5) sono stati assegnati in relazione al rapporto tra i valori. Nel caso di funzionalità non presenti, è stato assegnato il punteggio 0. I punteggi sono SOGGETTIVI, in base a quella che personalmente ritengo essere l’importanza dei vari elementi comparati. Nella assegnazione dei punteggi, è stato tenuto scarso conto dei risultati di entrambi i test. Gli elementi presi in considerazione nella tabella riguardano maggiormente diverse caratteristiche meccaniche, elettroniche e software delle due stampanti, oltre alla dotazione o meno di particolari dispositivi.

Caratteristica3DGencePunteggioM200Punteggio
Corse, volume utile escluso Raft235x255x195
(11.685 cc)
5200x200x180
(72.000 cc)
3
TelaioAlluminio assemblato4Alluminio elettrosaldato5
GuideLineari prismatiche a ricircolo5Cilindriche3
Asse Z2 viti a ricircolo51 vite a ricircolo4
Fine corsaOttici, Z regolabile anche meccanicamente5Microswitch meccanici XY3
Superficie pianoCeramica, alta resistenza all'abrasione, mantenimento della planarità5Vetroresina, microforato, trattato4
Temperatura max piano160°51053
AlimentazioneDiretta, con pressione regolabile, predisposta per elastomeri5Diretta, non regolabile, solo elastomeri rigidi3
EstrusoreIntercambiabile a sgancio rapido, senza fili5Fisso, ottimizzato per ABS3
Raffreddamento estrusorePassivo, silenzioso5Con dissipatore e ventola4
Raffreddamento parteDoppia ventola a turbina con convogliatore5Singola ventola, con convogliatore2
DisplayMonocromatico
64x36
5Monocromatico
78x22
4
Ugelli disponibili0,2 - 0,3 - 0,4 - 0,550,42
Hot end intercambiabileSi5No
CalibrazioneTotalmente automatica, test su 100 punti5Manuale assistita, test su 5 punti3
Filtro pulizia filamentoSI5No
ConnettivitàSD, 2 USB5SD3
Possibilità di utilizzare slicer terze partiSi5No
Controllo11 pulsanti rapidi5Jog4
Totale punteggi9453
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