estrusore stampante 3d

Estrusore stampante 3D: ecco tutte le caratteristiche

Quando si parla degli estrusori delle stampanti 3D sono in tanti a fare spallucce. Eppure non c’è assolutamente niente di troppo difficile da comprendere: la meccanica degli estrusori delle stampanti 3D è elementare (o quasi). Devi sapere che l’estrusore stampante 3D è il primo responsabile di tutto ciò che riguarda la precisione del lavoro, il dettaglio della stampa, la robustezza del modello e in genere l’affidabilità del dispositivo.

Tutte le stampanti in 3D possono funzionare con una moltitudine di materiali differenti: filamenti, materiali plastici riscaldati e così via. Per la maggior parte, però, le stampanti di questo genere fanno uso di una bobina di filamento termoplastico. Proprio quest’ultimo è il materiale più frequentemente utilizzato dalle stampanti 3D. L’assemblaggio di un estrusore è molto semplice. 

C’è un sistema di alimentazione, un dettaglio riscaldante chiamato Hot End, l’ugello di estrusione e un sistema di raffreddamento (quest’ultimo è opzionale, ma nell’ultimo periodo viene usato sempre di più). L’ugello dell’estrusore viene anche chiamato nozzle stampante 3d e può essere facilmente sostituito, in quanto si tratta di un’altra parte meccanica. Qualora volessi farlo, sappi che sul mercato puoi trovare una gamma molto vasta di nozzle.

Indice

Introduzione

Tutto ciò che ti serve è scegliere quello giusto, prestando attenzione specialmente a tutto ciò che riguarda il diametro dell’ugello. Scegliere un buon estrusore per stampante 3D, inoltre, ti aiuterà a migliorare sia la precisione che la velocità della stampa. 

Tra i vari estrusore stampanti 3d, quindi, ti conviene scegliere quello che meglio degli altri si addice alle tue esigenze di stampa e ricordati che se avessi dei dubbi in merito potresti comunque rivolgerti ai professionisti. Per il resto il funzionamento di un ugello è semplice: l’estrusore sfrutta la propria alimentazione per convogliare le bobine con il materiale usato verso l’Hot End. Quest’ultimo, a causa della sua elevata temperatura, trasforma il materiale dallo stato solido a quello plastico. In questo modo l’ugello diventa in grado di usarlo, deponendolo sul piano.

Ovviamente è necessaria una certa pressione per poter estrarre il materiale plastico e proprio di questo si occupa la meccanica con cui sono realizzati gli estrusori delle stampanti 3D. La velocità di estrusione (e quindi della stampa) dipende in gran misura dalle varie caratteristiche dell’estrusione: la forma dell’ugello, il materiale che viene estruso, il diametro e così via. 

Per evitare vari movimenti non produttivi il meccanismo che si occupa dell’alimentazione dell’ugello deve poter essere in grado di fermare l’estrusione. Questo servirebbe per evitare che sull’oggetto stampato si creino degli ulteriori strati di materiale che bisognerebbe successivamente rimuovere.

schema estrusore
Schema tecnico di un estrusore

Tipi di estrusori per una stampante FDM

Come già accennato, potrai trovare sul mercato un gran ventaglio di estrusori stampanti 3D molto differenti per quanto riguarda le forme, le dimensioni, il diametro e così via. Scegliere, proprio per questo, potrebbe non essere affatto semplice: sul mercato, praticamente ogni anno, vengono immessi sempre degli estrusori nuovi. 

Questi si differenziano anche in virtù delle loro tipologie e materiali. Che tipologie di estrusori esistono sul mercato, quindi? Se cercassimo su internet “stampante 3D estrusore” quali risultati otterremmo? Vediamolo insieme!

Innanzitutto bisogna distinguere tra gli estrusori Bowden e quelli Direct. Di cosa si tratta? Semplice!

Estrusore stampa 3D: tipo Direct

L’estrusore 3D di tipo Direct ha uno schema facile: il meccanismo di spinta per il filo è stato montato nei pressi dell’ugello. Il motore della stampante contribuisce a fornire in modo diretto la rotazione al pignone. Anche se lo schema è molto semplice, questa tipologia include un gran svantaggio. 

In particolare esso riguarda il peso dell’intero meccanismo, che costringendo a un maggiore sforzo tutte le parti a lungo andare si usura più velocemente. Non solo: anche la velocità di stampa e la precisione ne risentono. Tuttavia, anche se questo tipo di estrusore stampante 3D ha degli aspetti negativi, ha un gran vantaggio: l’energia del motore viene trasmessa al 100% al filamento, senza alcuna dispersione. 

Questo rende l’estrusore in questione perfetto per le stampanti 3D più economiche.

estrusore direct
Estrusore Direct

Estrusore stampa 3D: tipo Bowden

Un estrusore di tipo Bowden è completamente differente. Il motore in questo caso è delocalizzato e viene situato in una parte della stampante che non si trova in movimento. Questo aiuta a ridurre in modo significativo gli attriti, in quanto viene diminuito anche il peso. 

Vengono meno, insomma, le varie criticità tipiche degli estrusori di tipo Direct. Vengono migliorati i fattori come la velocità della stampa e la precisione della stessa. Tuttavia, gli estrusori di questo tipo portano a uno spreco di energia legato all’attrito, a sua volta proporzionale alla lunghezza del tubo attraversato dal materiale. Per questo vengono spesso usati dei tubi abbastanza piccoli. 

Per iniziare si consiglia di scegliere l’estrusore di tipo Direct, in quanto più semplice nel funzionamento e consente anche di risparmiare l’energia. Successivamente potrai comprare un estrusore Bowden.

estrusore bowden
Estrusore Bowden

Estrusore stampante 3D prezzo e caratteristiche

L’estrusore della stampante 3D ha il prezzo variabile in relazione a un gran ventaglio di fattori differenti. Tra questi spicca non solo tutto ciò che riguarda i materiali di realizzazione (i principali sono l’acciaio e l’ottone, ma non bisogna dimenticarsi dell’acciaio indurito, di quello inossidabile, del titanio, del rame e dell’ottone con l’aggiunto di rubino), ma anche le dimensioni (in particolare il diametro è molto variabile, ma sul mercato potrai trovare principalmente gli estrusori da 0,4 e 0,8 millimetri). 

Ti basta cercare tra gli store più famosi “stampa 3D Amazon” per avere una panoramica dei prezzi completa dal più economico al più caro, come appunto quello con la parte finale in rubino.

Stampante 3D: caratteristiche

Una stampante 3D con l’estrusore ha anche tutta una serie di altre caratteristiche tecniche. Tra queste vale la pena ricordarsi dell’area di stampa (generalmente è di 20 cm di diametro di 40 cm per l’altezza), la risoluzione dello strato (si misura in micron), i filamenti usabili (hanno un diametro molto piccolo, di circa 0,1 millimetro), la velocità massima (misura in millimetri per secondo e mediamente è pari a circa 300-400 mm/s) e la velocità di spostamento massima (anch’essa si misura in mm/s e spesso è simile al valore della velocità massima). 

Il prezzo della stampante 3D è variabile anche in base alle caratteristiche tecniche della stessa.

Estrusori doppi

Oltre alla differenza tra gli estrusori Bowden e quelli Direct bisogna scegliere tra gli estrusori singoli e quelli doppi. La differenza sta nell’estrusore-testina stampante 3D. Bisogna chiarire che i doppi estrusori, generalmente, non servono per stampare ben due oggetti al contempo, ma di stampare più velocemente l’oggetto singolo. In molte stampanti con l’estrusore doppio le singole testine della stampante 3D sono posizionate a circa 25mm di distanza. 

Per questo al massimo si potrebbero stampare due oggetti molto piccoli al contempo. I due estrusori differenti, inoltre, potrebbero essere utilizzati per la stampa di piccole porzioni di un oggetto. Per esempio, si potrebbero usare colori o materiali differenti. Per esempio, spesso un doppio estrusore serve per l’uso di un materiale solubile insieme a uno rigido. Questo aiuta nella realizzazione di modelli più o meno complessi e intricati.

estrusore stampante 3d
Estrusori doppi

Quale diametro scegliere e perché

Uno dei più importanti fattori di scelta al di fuori da ogni dubbio riguarda proprio il diametro di scelta. La cosiddetta extrusion width dell’estrusore, difatti, è responsabile delle varie caratteristiche legate alla stampa. Questo parametro determina lo spessore dell’estrusione e quanto dettagliata sia la stampa. Ovviamente, un minor diametro comporta anche un abbassamento dell’altezza dello strato minimo depositabile (come già chiarito prima, né risente però la qualità della finitura).

La dimensione standard dell’extrusion width è di circa 0,35 millimetri attualmente. Ovviamente, ridurre l’ugello per avere un maggiore dettaglio della stampa ha anche degli aspetti negativi. In particolare si riduce la velocità di stampa e aumenta il tempo. Aumenta anche la probabilità che si causi l’intasamento dell’ugello con il materiale di stampa e qualora succedesse bisognerebbe intervenire a mano per pulirlo. 

Per questo si consiglia di non non scendere mai sotto i 0,25 millimetri di diametro e di non usare ugelli con il diametro superiore a 0,8 millimetri, in quanto si riduce drasticamente il dettaglio della stampa. Meglio, quindi, affidarsi a degli estrusori dal diametro nella media.

diametri nozzle
Diametri nozzle

Sostituzione dell’ugello di stampa

Molti estrusori sono intercambiabili. Per questo potresti voler cambiare estrusore e sappi che farlo non è affatto così difficile potresti inizialmente credere.

Ecco ciò che devi fare per cambiare ugello stampante 3d:

Nozzle sostituito? Aggiorniamo lo slicer

Ora che hai cambiato il nozzle sappi che devi fare un’ultima operazione. Difatti, devi aggiornare anche lo slicer con la nuova dimensione del nozzle. Per farlo puoi usare lo slicer Ultimaker Cura (versione 4.0 e superiori), in modo da adattare il profilo della stampa alla nuova dimensione dell’estrusore. E anche in questo caso non c’è niente di difficile: puoi fare tutto direttamente dal software.

Impostazioni della stampante

Per iniziare potresti rifare l’intera procedura: apri Ultimaker Cura e in altro a destra vedrai la tua stampante. Potrai personalizzarla come meglio preferisci per adattarne tutte le caratteristiche al diametro del nuovo nozzle. Per esempio, puoi agire su tutto ciò che riguarda la forma e la grandezza del piatto di stampa (anche se non si tratta propriamente di un fattore che interessa direttamente il diametro dell’ugello, ricordati che i nozzle dal diametro più ampio sono perfetti per la creazione di oggetti grandi). Il filamento usato dalla stampante dev’essere di 1,75 circa, mentre il valore dell’ugello dev’essere quello del nozzle che hai appena inserito.

Diametro del nozzle

Se la stampante non lo riconosce autonomamente tocca a te cambiare il valore di default: metti quello del nozzle! È importante farlo bene, poiché se il valore tra il diametro del nozzle impostato su Ultimaker Cura e quello del nozzle reale fossero differenti potresti avere dei problemi nel processo di stampa. La precisione, in questo caso, gioca a tuo favore. Dal menù Preferenze, invece, potrai effettuare la Gestione del Materiale. Ricordati che il diametro dell’ugello può influire anche su tutto ciò che riguarda il materiale di stampa: alcuni materiali, difatti, sono più adatti per la stampa con l’ugello di diametro più grande rispetto a quello più piccolo. Puoi creare sia dei materiali personalizzati che usare quelli generici. Inoltre, per terminare il cambio del diametro del nozzle nel software senza errori ricordati anche delle Impostazioni di Stampa.

Personalizzazione dei parametri

Oltre a creare un profilo di stampa come mostrato prima, sappi che all’avvio Ultimaker Cura fornisce alcune impostazioni di stampa dal carattere consigliato. Queste, però, potrebbero non adattarsi bene al nuovo diametro del nozzle: dovresti cambiarne i valori quindi. Per farlo vai su Impostazioni Stampa e quindi sulla finestra Personalizzata. Qui puoi specificare i valori relativi all’Altezza dello strato e all’Altezza dello strato iniziale. Si tratta di due voci importanti e puoi facilmente impostarle da te, senza alcun problema. Ciò che ti interessa maggiormente, però, è la voce Larghezza della linea. Vicino a quest’opzione vedrai un numero di default: devi cambiarlo qualora sostituissi l’ugello. Ci devi inserire il diametro del tuo estrusore. Una piccola modifica a questa voce, combinata alla voce della percentuale d’estrusione, si rende necessaria per adattare la stampa al nuovo diametro dell’ugello. Per alcuni progetti è necessario comunque contestualizzare il cambio del diametro del nozzle alla modifica della percentuale del flusso di materiale.

Salviamo le nuove impostazioni

Una volta effettuate le modifiche non resta che semplicemente salvarle: così la procedura per l’aggiornamento dello slicer Ultimaker Cura al nuovo diametro del nozzle sarà terminato e potrai subito utilizzare il programma per la realizzazione degli oggetti. Il cambio dell’estrusore di una stampante 3D e il successivo aggiornamento del nozzle sono tutte delle operazioni abbastanza semplici da fare: una volta che ci prenderai la mano non troverai molti problemi.

estrusore stampante 3d - impostazioni slicer
Impostazioni nozzle per Ultimaker Cura

Riepilogo

L’estrusore, quindi, è un po’ il cuore della stampante 3D: il principale dettaglio responsabile della stampa. Esistono estrusori singoli e doppi, oltre che quelli del tipo Direct e Bowden

Tra le sue principali caratteristiche bisogna ricordarsi del materiale di realizzazione e del diametro, ma anche dei filamenti usabili, della risoluzione dello strato, dell’area di stampa, della velocità massima e della velocità di spostamento massima. 

Cambiare l’estrusore non è affatto difficile: basta eseguire pochi passaggi e modificare i relativi valori sul software di slicing, come Ultimaker Cura.

Conclusione

Da questa guida hai potuto imparare cos’è un estrusore, quali tipologie dello stesso puoi trovare sul mercato, quali sono le principali caratteristiche dei nozzle, perché è importante scegliere l’estrusore in base al suo diametro e così via.

Per iniziare ti consigliamo di scegliere un nozzle di tipo Direct dal diametro medio (circa 0,4mm). Evita di usare l’estrusore stampante 3D fai da te: potrebbe causarti diversi problemi. Cercare su Amazon stampante 3D potrebbe essere la mossa giusta per cercare quella che meglio si addice alle tue esigenze in tema tra tutte quelle disponibili!

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