Giuseppe Ravidà
Stampa 3D guida completa: tutto dalla A alla Z
- Maggio 3, 2020
- 22:59
- Stampa 3D, Stampante 3D
Se sei arrivato a questo articolo evidentemente sei alla ricerca di informazioni riguardo la stampa e le stampanti 3D, hai deciso di avvicinarti a questo mondo da zero, beh sei nel posto giusto, con questa guida completa stampanti 3D cercheremo di spiegarti come funziona stampante 3D, quali sono le sue impostazioni, come decidere quale stampante 3D acquistare come creare o dove trovare i modelli da stampare, insomma ti spiegheremo tutto quello che c’è da sapere, alla fine conoscerai perfettamente cosa devi fare per approcciarti con i tuoi primi passi a questo mondo, beh iniziamo!
Indice
Acquisto stampante 3D
Iniziamo a vedere dove puoi procedere all’acquisto della tua prima stampante 3D ad un prezzo contenuto, ovviamente i rivenditori come Amazon o gli stores cinesi più famosi, sono sempre ben forniti in particolare vi consigliamo un modello molto buono per i novizi a prezzo budget: Creality CR10, la migliore stampante 3D per cominciare le prime stampe, parliamo infatti di una stampante 3D economica ma al contempo ben costruita e ben funzionante.
Il tipico costo stampante 3D parte da un minimo di 140 euro per arrivare anche sopra i 200 euro, in dipendenza della tipologia che prenderai, le meno costose sono da assemblare, quelle più costose sono vendute in pacchetti già pre-assemblati, vedremo questo aspetto più nel dettaglio nel paragrafo successivo.
Una volta che avrai studiato il mercato delle stampanti 3D e avrai dato un’occhiata ai modelli disponibili proseguiamo spiegando nel dettaglio ogni aspetto della stampa 3D in modo tale che, alla fine di questa stampa 3d guida completa, saprai esattamente cosa cercare.
Come scegliere il tipo di stampante 3D
Iniziamo questo secondo paragrafo con lo spiegare per bene un aspetto che abbiamo accennato nel precedente, esistono due tipi di stampanti 3D, quelle pre-assemblate e quelle da assemblare.
Come si evince dal nome la differenza sostanziale sta nel fatto che la prima tipologia arriverà a casa tua già parzialmente assemblata, le parti più piccole sono già montate tra loro, dovrai solo assemblare i pezzi stampante 3D rimanenti e la macchina sarà già operativa al 100%, ovviamente il costo è maggiore.
Nel caso di stampanti da assemblare, a casa tua arriverà il kit completo, in questo caso i passi da fare prima di poterla utilizzare sono molti di più, dovrai infatti montare ogni singolo componente e la cosa potrà richiedere anche qualche oretta, ovviamente il vantaggio risiede in un risparmio economico e nel fatto che andando a costruire manualmente ogni singolo componente della tua stampante, andrai a conoscerla con maggior precisione, in caso sia necessario in un secondo momento revisionarla o sostituire qualche pezzo per un guasto o per una normale manutenzione, saprai in modo più preciso dove andare a mettere le mani, risparmiando in questo modo tempo e anche, eventualmente, qualche inconveniente.
Da sottolineare che il risparmio economico è dovuto anche al fatto che queste stampanti presentano solo lo scheletro, senza nessun rivestimento esterno.
Stampante 3D funzionamento e tipi
Procediamo ora con una seconda distinzione, questa è basata su caratteristiche stampante 3D, esistono infatti diversi tipi di stampante 3D che lavorano in modalità differenti, alcune di queste sono FDM, SLA, DLP, SLS, DMLS, SLM, delta, cartesiane, diciamo che in linea generale quelle più adatte ad un utente che si sta approcciando per la prima volta al mondo della stampa 3D sono la prima e le ultime due.
Sarà per questo che le tratteremo approfonditamente in questa guida completa stampa 3D; per completezza però riporteremo qui il funzionamento di tutte le altre tipologie elencate:
SLA (Stereolithography)
Questa tipologia di stampante si basa sull’impiego di un laser che attraverso un processo definito fotopolimerizzazione solidifica la resina contenuta all’interno di un serbatoio creando via via strati solidi fino alla formazione completa della struttura 3D
DLP (Digital Light Processing)
Diciamo che le dinamiche di base sono molto simili alla precedente, la differenza sta nel fatto che il processo di fotopolimerizzazione viene innescato da un proiettore DLP e non da un laser
DMLS (Direct Metal Laser Sintering)
Differisce dal modello precedente per un unico fattore, ossia la sinterizzazione avviene utilizzando polveri metalliche
SLM (Selective Laser Melting)
La differenza rispetto alla precedente risiede nel fatto che in questo caso le polveri metalliche impiegate vengono fuse.
Come detto precedentemente i tre tipi di stampante che non abbiamo spiegato sono quelli che maggiormente vengono indicati per chi è alle prime armi, ora ne parleremo approfonditamente.
Stampanti FDM
Le stampanti FDM (Fused Deposition Modeling) sono modelli funzionanti tramite un filamento di materiale termoplastico che viene via via depositato a strati, dopo essere stato ovviamente fuso, fino a formare la struttura che si desidera.
Le FDM sono stampanti in ampia diffusione in questo periodo, dal momento che il brevetto è in decadenza, molte aziende hanno iniziato a produrre i propri modelli, andando a crearne di sempre più economiche e di facile utilizzo. Queste presentano una vasta gamma di vantaggi, oltre alla già citata facilità di utilizzo infatti sono di facile mantenimento sia dal punto di vista economico che energetico.
Le due altre tipologie di stampanti di cui vi avevamo parlato sono in realtà due sotto-tipologie di stampanti FDM, le FDM delta sono macchine che lavorano con tre bracci collegati a dei motori, muovendosi in modo coordinato spostano il flusso di materiale plastico andando a formare il modello 3D depositando i vari strati, le FDM cartesiane invece hanno una testina di stampa che si muove sugli assi X e Y, in contemporanea un motore la muove sull’asse Z andando così a costituire i vari strati della struttura 3D finale.
Nel nostro articolo su stampa 3D guida completa consigliamo a chi si sta approcciando per la prima volta a questo mondo di cominciare con una stampante cartesiana, dal momento che quelle a delta richiedono una maggior quantità di regolazioni per eseguire il lavoro in modo efficiente.
Alcune stampanti sono dotate di ingresso per la schedina SD per poter lavorare senza l’ausilio di un pc, prenderanno le informazioni di stampa direttamente dalla schedina. Quasi tutte invece sono dotate di Wi-Fi per poter procedere alla stampa tramite PC.
Non devi credere che per avere una stampante con queste caratteristiche si debba spendere chissà quanto, oggi anche le stampanti a medio-basso budget sono dotate di moltissime funzioni utili.
Caratteristiche di una stampante 3D
Quali sono altre caratteristiche fondamentali da tenere a mente quando si vuole acquistare una stampante FDM?
- Piatto riscaldato
- Area di stampa 200 x 200 x 200 mm
- Estrusore 1.75 + ugello 0.4
- Struttura stabile e solida
- Calibrazione piatto automatica
- Sensore fine filamento
PIATTO RISCALDATO
Stai attento e tieni presente che un piatto riscaldato può aiutarti nel momento in cui deciderai di impiegare materiali diversi dal PLA;
BUONA STRUTTURA
E’ importante che la struttura stampante 3D sia buona e resistente, le vibrazioni potrebbero portare ad errori stampa 3D
AREA DI STAMPA
L’area di stampa è lo spazio a disposizione della stampante per, appunto stampare. Assicurati di prendere una stampante che abbia disposizione abbastanza spazio per stampare qualsiasi cosa, in modo da non limitarti. Le dimensioni ideali potrebbero essere 200x200x200;
AUTOLIVELLAMENTO
Questo sensore è molto utile poiché rileva le imperfezioni e i dislivelli nel piatto adattandosi di conseguenza.
DIAMETRO ESTRUSORE
Un ugello da 0,4 e un estrusore da 1,75 rappresentano la combinazione ideale tra velocità di stampa e densità dei dettagli;
Un sensore molto utile specialmente nel caso di stampe davvero lunghe, spesso infatti può capitare che nel bel mezzo del processo il filo finisca, con questo sensore la stampante saprà se il filo sta finendo e in quel caso metterà la stampa in pausa.
RISOLUZIONE
La stampante dovrebbe avere un layer minimo di 0,1 millimetro così da poter fare stampe dall’alto livello di dettaglio, fino ad arrivare ai 0,3 millimetri per stampe più veloci ma meno dettagliate;
Dove compro il materiale di stampa?
Dopo aver visto in linea generale le varie tipologie di stampante e aver capito quali sono i fattori da tenere in considerazione per poter scegliere la stampante che più fa al caso nostro, avanziamo di qualche step e andiamo a vedere cosa ci serve per poter iniziare la nostra stampa.
Innanzi tutto è bene dire che i filamenti per stampa vengono venduti in bobine, puoi trovare queste facilmente su Amazon o, con una veloce ricerca, su internet puoi trovare parecchi siti specializzati, è importante che i filamenti per le stampanti 3D siano di ottima qualità da questo dipende direttamente il successo della tua stampa, devi fare attenzione anche che la tipologia di filamento che stai acquistando sia adatta alla tua stampante, se hai un estrusore di 1.75, il diametro del filamento deve essere uguale.
Ecco perchè nella stampa 3D guida completa andremo a vedere nel dettaglio alcuni tipi di filamento in modo da aiutarti nella scelta dei materiali per la stampante 3D.
PLA
Questo è il materiale per eccellenza per chi comincia, ma anche per i più esperti, è molto facile da utilizzare, i suoi vantaggi sono: facilità di stampa (estrusore a temperature comprese tra 190-230°), la resa estetica è piacevole, costa poco, stampa velocemente, il piano riscaldato non è essenziale, ecologico.
Tra i suoi lati negativi invece possiamo trovare: assorbe velocemente l’umidità, se ne consiglia l’utilizzo il più velocemente possibile, diciamo che nell’arco di 6 mesi diventa inutilizzabile, non è molto resistente quindi non adatto alla realizzazione di parti meccaniche, se la qualità non è ottima si corre il rischio che il materiale intasi l’ugello della stampante.
Questo materiale è molto utile, come detto, per chi sta cominciando, difficilmente infatti finirà per creare problemi che spesso possono verificarsi con altri materiali, come il fenomeno della ritrazione, con il quale il materiale tende a ritirarsi perdendo la forma che gli si era data e rovinando la stampa.
ABS
Questo è un altro materiale ampiamente utilizzato nella stampa 3D, solitamente non è consigliato per i novizi, ma andiamo a vederne le caratteristiche.
È molto resistente quindi può risultare utile anche nell’impiego per la realizzazione di parti meccaniche, è esteticamente piacevole e se trattato nel modo giusto può diventare lucido, è molto economico, è preciso e facile da carteggiare.
Tuttavia ha anche dei difetti, gli odori che emana durante la fase di stampa sono tutt’altro che piacevoli e non solo, sono anche tossici, quindi è sconsigliato l’uso nelle proprie abitazioni senza un modo adeguato attraverso cui l’aria possa disperdersi, ha bisogno di un piano riscaldato almeno a 100° per funzionare nel modo corretto, la tua stampante deve arrivare per lo meno a 220°, 245° centigradi per lavorare con questo materiale, e infine non è biodegradabile.
Questo materiale è ottimo nell’impiego delle parti meccaniche data la sua grande resistenza, e grazie alla sua bellezza estetica può essere facilmente utilizzato anche per la realizzazione di oggetti da esposizione.
Iniziare a stampare con stampante 3D
Quale oggetto stampo? Esistono modelli pronti?
Beh la stampante prende le sue informazioni sulla stampa da eseguire da modelli 3D. Puoi ottenere modelli 3D principalmente in 2 modi, ci sono dei siti online che ne forniscono di già pronti, puoi trovare oggetti comuni, che rappresentano soluzioni a problemi comuni, oppure puoi crearne di tuoi grazie a programmi disegno 3D.
La soluzione migliore sarebbe sicuramente quella di sfruttare un software per stampanti 3D per la creazione dei modelli, questo perché ovviamente crearsi da se il proprio oggetto consente un livello di personalizzazione molto elevato, puoi creare qualsiasi cosa desideri e dar forma alla tua visione in modo preciso, il rovescio della medaglia è che i software 3D non sono semplicissimi e impararne l’utilizzo richiede tempo ed impegno.
Alcuni software molto utili a tale scopo sono Solidworks e Tinkercad. La seconda soluzione invece, come abbiamo detto, prevede di scaricare modelli o progetti già realizzati, questo ti permette di saltare tutta la fase di creazione, quindi non devi perdere tempo ad imparare ad utilizzare alcun software, tuttavia non avrai la stessa libertà di realizzare ciò che avevi esattamente in mente, ma devi adattarti a ciò che hanno realizzato gli altri. Alcuni siti per reperire modelli 3D sono Thingiverse e MyMinifactory.
Cosa e’ il file STL?
Una volta che avremo creato il nostro modello per la stampa 3D dovremo esportarlo sotto forma di progetti stampa 3D, in formato STL. Questo file non è altro che uno “step” intermedio che ci consentirà di accedere al prossimo passo per la stampa, dovremo creare il file stampa 3D infatti attraverso il processo di slicing.
Slicing
Come dice la parola stessa “slicing” vuol dire affettare. Infatti il nostro file per stampanti 3D in formato STL verrà diviso in differenti layers che vengono riscritti dalla macchina come coordinate cartesiane interpretabili dalla stampante.
Per eseguire questo processo esistono dei programmi appositi come ad esempio l’ottimo slicing software Ultimaker Cura, uno dei programmi più completi e semplici da utilizzare.
Una volta che il processo sarà concluso vi ritroverete con un file in formato GCode, perfettamente interpretabile dalla stampante e quindi pronto per la stampa. durante la creazione di questo file ci saranno alcuni settaggi che influiranno direttamente sulla qualità di stampa, li vedremo tra poco.
Altri programmi slicer GCode utili possono essere Slice3r.
Come configuro la stampa ?
Per configurare la stampa in modo ottimale dovete settare alcuni parametri del vostro file GCode prima di produrlo e alcuni parametri della stampante stessa. Le impostazioni stampante 3D a cui sicuramente dovete fare più attenzione sono densità, quantità e qualità dei supporti nel caso si vogliano creare dei volumi a sbalzo che necessitano di un supporto, adesione al piatto, tutte impostazioni che andranno regolate diversamente di caso in caso, non preoccupatevi troppo all’inizio, e utilizzate i preset già presenti nei programmi, ma sperimentate e cercate di capire come cambia il risultato finale al cambio delle impostazioni, così da imparare a gestirle tutte un po’ alla volta.
Molto importante la regolazione della temperatura del piatto della stampante 3D che consente di migliorare l’adesione, questo valore è direttamente influenzato dal tipo di materiale che hai deciso di impiegare, per il PLA si può partire da 50° fino ai 65°, se invece utilizzi ABS la temperatura minima sarà 90° per arrivare fino a 100-110°. Da non trascurare nemmeno l’altezza del piatto che potrebbe portare al non corretto deposetarsi del materiale.
Dopo aver preparato tutti i settaggi per la stampante puoi procedere alla stampa!
Strumenti utili
Una volta che la macchina ha concluso la fase di stampa il lavoro non è propriamente finito. Infatti con la stampa 3D, maggiormente con quella FDM, permangono tutta una serie di piccoli difetti estetici a cui dobbiamo andare a lavorare per porvi rimedio.
Grazie a stampa 3D guida completa vedremo più tardi con precisione quali sono questi processi per ora sappiate che potrebbe essere necessario munirsi di strumenti come colla/lacca, nastro carta, spatola, tronchesina.
La stampa è iniziata e tutto si muove!
Andiamo ora a vedere i componenti stampante 3D in particolar modo quelli che agiscono con la stampante in azione, capire la struttura di una stampante 3D ed il suo funzionamento ti aiuterà a regolarla meglio e ad intervenire in modo appropriato in caso di errori o guasti.
Nella stampante 3D i movimenti vengono generati da motori e pulegge, la forza di moto viene trasferita a delle cinghie di gomma. Il piatto e l’estrusore invece sono montati su dei carrelli posizionati in guide tonde che ne consentono il movimento. Esistono varie tipologie di estrusore differenziate dal loro funzionamento, gli estrusori Browden ad esempio hanno un motore per il movimento delocalizzato, il moto è quindi trasferito, il filamento viene fatto passare attraverso un tubicino.
Il fatto che il motore non sia compreso nel carrello risolve alcune problematiche e consente un aumento della velocità di stampa, di contro però si avrà un maggiore spreco di energia dovuto all’attrito della guaina del tubo che contiene il filamento.
Il piatto di stampa invece è il pezzo della stampante 3D su cui questa andrà a depositare il materiale per andare a formare strato per strato la struttura che desideriamo. La centralina è invece la componente che permetterà di regolare tutta la impostazione stampante 3D.
Motivi di errore e risoluzione
Non è raro il presentarsi di problemi stampa 3D. Ora vi elencheremo alcuni errori nella stampa 3D e possibili soluzioni.
NON ESCE MATERIALE DALL’ ESTRUSORE
In questo caso le cause potrebbero essere varie, non hai caricato il filamento, la temperatura dell’estrusore è insufficiente, il filamento si è bloccato, puoi accorgertene da un rumore simile ad un ticchettio, potresti dover aprire manualmente la stampante per sbloccarla, ugello troppo vicino al piatto, in questo caso potresti dover andare a lavorare sui settaggi che regolano il movimento sull’asse Z dell’estrusore.
IL MATERIALE È STACCATO DAL PIANO
Il piano potrebbe essere non livellato in modo corretto, così l’estrusore in alcuni casi depositerà il materiale senza nemmeno metterlo correttamente in contatto con la superficie, in questo caso devi andare ad agire sulle regolazione meccanica dell’estrusore o del piatto alzandone o abbassandone il livello fino a trovare la situazione perfetta, diciamo che devi andare a tentativi per trovare le impostazioni giuste.
TEMPERATURA DEL PIATTO
Come detto attraverso la regolazione della temperatura del piatto puoi migliorare l’adesione del materiale sulla superficie, se stai usando PLA assicurati che la temperatura piatto pla sia compresa tra i 50° e i 60° centigradi.
BRIM e RAFT
Il Brim è una soluzione al problema, consideralo come un piedistallo che viene creato sul primo layer creando un’area maggiore che permette una maggiore stabilità.
Il Raft invece è una piattaforma che può costituire una base per la tua creazione, così la stampante lavorerà su questo piedistallo assicurandosi una maggiore stabilità.
RAGNATELA DI FILI
Uno dei principali difetti stampa 3D. Il problema potrebbero essere una regolazione della ritrazione del filamento non ottimale o una temperatura troppo alta dell’estrusore.
Per risolverlo può inoltre essere necessario aumentare la velocità di transito dell’estrusore.
Post produzione: eliminazione difetti
Questa fase è detta fase di post-production ed è essenziale alla finitura stampa 3D; potresti poter mettere da parte alcuni strumenti per alcuni processi, infatti potresti dover ricorrere alla rimozione dei supporti magari con delle tronchesi nel caso ce ne fossero, procurati della carta vetrata per poter carteggiare il tuo progetto, infatti se il pezzo che hai prodotto presenta blob, rimanenze di supporti o punte da livellare potresti dover ricorrere a questa procedura, che può risultare un po’ noiosa e faticosa, in particolare nella post produzione stampa PLA ricorda di mantenere il pezzo sempre a bassa temperatura magari bagnandolo spesso con acqua questo consentirà un’ottima finitura PLA.
Per ottenere una superficie liscia puoi ricorrere all’applicazione di resine epossidiche attraverso l’utilizzo di una spatola che è contenuta nel kit stesso con cui acquisterai le resine. Ricorda che la manutenzione è molto importante; spolverare e oleare almeno una volta al mese ti eviterà moltissimi problemi stampante 3D.
Riepilogo
In questa guida abbiamo quindi visto quali sono le tipologie di stampante, suddivise sia per come vengono vendute che per tipologia di stampa, abbiamo poi proceduto analizzando come ottenere un file contenente un modello 3D e come portarlo alla stampante in modo tale che possa essere letto correttamente, dopo il processo di slicing, dopodiché abbiamo analizzato come regolare le impostazioni di stampa al meglio, quali sono le parti in movimento della stampante, quali sono alcuni errori che possono presentarsi e come porvi rimedio ed infine alcuni processi utili da struttura nella fase di post produzione.
Conclusione
Scegli una stampante in base alle informazioni che ti abbiamo dato in questo articolo, dopodiché inizia a sperimentare, cambia le impostazioni di stampa, prova più software possibili e trova le impostazioni che fanno più al caso tuo, non spaventarti se all’inizio incontri errori o non riesci a creare un progetto che rispecchi al 100% quello a cui avevi pensato, con i primi tentativi è tutto normale.
Con il tempo capirai cosa sbagli e affinerai sempre di più la tecnica. Ricordate inoltre di eseguire sempre una buona manutenzione della stampante, calibrando in modo attento il piatto di stampa per la prima prova, denominato bed.
Assicuratevi inoltre di pulire sempre la stampante da residui della precedente stampa quando si desidera iniziarne una nuova.
