Immaginare di realizzare un oggetto a casa propria in totale comodità e ad un prezzo ridotto non è poi così impossibile. Con la stampa 3D è possibile realizzare oggetti “su misura” e in tempi relativamente ristretti. Molti pensano alle stampanti 3D come a qualcosa ancora poco maturo o di difficile utilizzo. Non è affatto così, la stampa 3D ha oltre 30 anni. Le stampanti sono ampiamente utilizzate non solo nell’hobbistica ma soprattutto nella prototipazione rapida e nelle scuole e università per l’insegnamento. Parti di ricambio, modelli per l’architettura e l’ingegneria possono diventare materiali in pochissime ore. Vediamo subito nello specifico cos’è e come funziona una stampante 3D e da cosa è costituita.
Indice
Tecnicismi
Prima di addentrarsi nel mondo della stampa 3D è necessario prima padroneggiare la terminologia specifica.
- Hotbed: è il piatto di stampa così chiamato perché è molto spesso riscaldabile
- Hotend: è un modulo presente nell’estrusore responsabile dello scioglimento del filamento
- Stepper: sono i motori pilotati dalla scheda di controllo
- MOSFET: sono transistor di potenza spesso aggiunti alle stampanti per una maggiore durabilità
- PLA, ABS, resina: sono i materiali più comuni utilizzati durante le stampe
Cos’è e come funziona
La stampante 3D, lo dice il nome, è una stampante che riesce attraverso una logica ben precisa a stampare gli oggetti più svariati. Ne esistono di 3 tipi: Prusa, Delta e SLA e DLP. Le prime due stampano estrudendo plastica, mentre le ultime utilizzano resina fotosensibile.
Prusa
Le stampanti di tipo Prusa sono costituite da un estrusore e da un piatto di stampa mobile. Nello specifico vi sono alcune stampanti, come l’Anet A8, dove l’estrusore si muove lungo gli assi X e Z e l’hotbed lungo gli assi X e Y. In altre, come nel caso dell’Ultimaker, l’estrusore si muove lungo gli assi X e Y e l’hotbed lungo l’asse Z. Il filamento plastico viene portato all’interno dell’estrusore, per essere sciolto, da uno stepper. Muovendosi secondo le coordinate analizzate dalla scheda il filamento viene estruso e depositato sul piatto riscaldato.
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Delta
Le stampanti Delta adottano una logica differente. Il piatto di stampa è fermo, mentre è l’estrusore a muoversi, grazie agli stepper, lungo i tre assi cartesiani. Questo tipo di sistema permette alle stampe di non staccarsi dal piatto anche quando questo non è caldo. Minori vibrazioni sono quasi sempre sintomo di maggiore precisione. Dall’altra parte però una mancata corretta calibrazione dei motori può generare imprecisioni circa il movimento dell’estrusore. In questo tipo di stampanti il motore che trasporta il filamento è agganciato alla struttura e non presente nell’estrusore. Questa peculiarità le rende poco adatte alla stampa di materiali plastici elastici.
SLA e DLP
Questi due tipi di stampante sono i più precisi. Alcune delle stampanti oggi in commercio raggiungono una definizione superiore ai 10µm. Stampano utilizzando determinate lunghezze d’onda di luce e resine fotosensibili. Le dimensioni di stampa sono spesso molto ridotte, ma i risultati assolutamente soddisfacenti. Sono le più utilizzate nella prototipazione rapida di un certo livello nel jewellery design, nel settore biomedicale, nell’ ingegneria e nella meccanica.
Da cosa è costituita
Motori
I motori sono determinanti all’interno della struttura. Combinati con delle cinghie agganciate alle parti mobili permettono a quest’ultime il movimento. Sono chiamati stepper poiché possono essere pilotati in modo da muoversi secondo gradi specifici in base alle istruzioni che processa la scheda. Solitamente un motore non assorbe molta potenza, ma combinati costituiscono un notevole dispendio elettrico (circa 4Ah l’uno).
Estrusore
L’estrusore è costituito da un motore che trasporta il filamento, da un ugello che lo estrude e da una resistenza che quando riceve corrente elettrica si riscalda permettendo lo scioglimento del filamento. Per monitorare la temperatura dell’ugello il modulo è dotato di un termistore NTC che fornisce indicazioni sullo stato.
Piatto di stampa
Il piatto sul quale viene estruso il materiale può essere una semplice superficie liscia di vetro o metallo ma può anche essere a resistenza. Questo, se riscaldato, permette al materiale di aderire al meglio e di non spostarsi in fase di stampa evitando la cattiva riuscita dell’operazione. Anche il piatto riscaldato viene monitorato da un termistore NTC collegato alla scheda e può essere gestito separatamente magari controllandolo in PWM con Arduino.
Ventole
Le ventole sono determinanti. Se poste sulla scheda di controllo evitano il surriscaldamento e la rottura di parti delicate come processore o microcontrollore. Diversamente sono assolutamente necessarie nell’estrusore per mantenere stabile e non troppo alta la temperatura del filamento all’esterno dell’ugello.
Scheda di controllo
La scheda di controllo può essere equipaggiata con un microcontrollore o un microprocessore. Maggiore è la qualità della scheda, migliore e più preciso sarà l’input e la gestione delle componenti. Spesso sulla scheda sono presenti transistor di potenza, comunemente chiamati MOSFET, per pilotare grandi quantità di corrente. È assolutamente necessario non stressare la scheda e inserire dei MOSFET esterni acquistabili a basso prezzo online.
Alimentatore
L’alimentatore, solitamente da 12V, è il cuore della stampante 3D. Un buon alimentatore può fare la differenza in termini di sicurezza non solo per la stampante ma anche per l’utente.
Esperienza personale
Ho acquistato da GearBest una Anet A8. Questa stampante mi ha regalato gioie e dolori. Dopo un po’ di sfortuna con il piatto di stampa difettato, mi ha permesso di realizzare oggetti interessanti tra cui una mano robotica con funzione protesica per gli esami di stato. Il materiale che ho utilizzato fino ad ora è il PLA e con una sola bobina, pagata circa 20€, ho stampato abbastanza oggetti ritenendomi più che soddisfatto. È la stampante più economica sul mercato, ma nonostante questo anche la stampa di parti meccaniche risulta molto buona. È importante imparare a conoscerla e a settare le impostazioni sia della stessa che dei software slicer. Buona pratica, per stampe ottimizzate, è mantenere pulito e sgrassato il piatto di stampa e libero da ogni ostacolo l’ugello. Sommariamente consiglierei l’acquisto di una stampante 3D sia a chi vuole vedere realizzati i propri modelli 3D, sia a gruppi di studenti per gli esami universitari considerando che il costo di una stampa in un centro specializzato non è poi così accessibile.
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