Tablet School 14 – 2016 Educandato Statale “Agli Angeli”Verona

Claudio Gasparini

La stampa 3D a scuola: dal progetto all’oggetto

Programmi e strumenti

Testo: AutoCAD: modellazione, rendering e stampa 3D

Il testo fornisce gli aspetti concettuali ed operativi delle funzioni 3D di AutoCAD finalizzate a creare modelli 3D da realizzare fisicamente con la stampa 3D

Edizioni LSWRhttp://www.edizionilswr.it/libri/autocad/ La stampa 3D a scuola

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Breve Storia della stampa 3D

Nel 1983 Chuck Hull stava sperimentando dei rivestimenti per superfici a contatto con raggi ultravioletti. Usando una classe di materiali definiti fotopolimeri riuscì a solidificare degli strati attraverso il processo di stereolitografiaHa brevettato il processo nel marzo 1986 con il titolo: “Apparatus for Production of Three-Dimensional Objects by Stereolithography”

Chuck Hull inventore della stampa 3D e presidente di 3D Systems

La stampa 3D a scuola

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Storia della stampa 3D – brevetti scaduti

Nel 2006 (20 anni dopo) è scaduto il brevetto di FDM – Fused deposition modeling (Modellazione a deposizione fusa )

Nel febbraio 2014 è scaduto il brevetto della tecnica della sinterizzazione (Selective Laser Sintering o SLS)

Come successo con le stampanti FDM, ora c’è da aspettarsi un grande impulso nella produzione di stampanti SLS.

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La stampa 3D a scuola

La sfida della stampa 3D

"La grande sfida di questa tecnologia è stato quello di stimolare la creatività e trasformarla in progettazione e produzione""A livello individuale penso ci sia una sorta di grande necessità repressa: nell'era del computer tutto è visibile solo su uno schermo o in rete e col tempo abbiamo perso il senso del risultato tangibile. La stampa 3D permette di convertire i modelli virtuali in oggetti fisici in un maniera molto semplice"

Intervista di Chuck Hull alla CNN nel 2014

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La sfida della stampa 3D

La Stampa 3D è una tecnologia additiva cioè aggiunge il materiale con procedimenti differenti, mentre la tecnologia sottrattiva è tipica delle macchine utensili.Storicamente definita anche Prototipazione Rapida o Rapid Prototyping (RP) è indirizzata alla creazione di prototipi cioè “primi elementi di una serie”

Le funzioni di un prototipo possono essere:concettuali, funzionali, tecnici, preserie, valutativi, prestazionali, usabilità.

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FDM Modellazione a deposizione fusa

L'FDM lavora su un principio "additivo" rilasciando il materiale su strati. Un filamento plastico viene srotolato da una bobina che fornisce il materiale ad un ugello di estrusione, con il quale è possibile gestire il flusso.

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L'ugello è riscaldato per poter sciogliere il materiale e può essere guidato sia in direzione orizzontale che verticale seguendo un percorso tracciato da un software di slicing (affettare).

FDM Modellazione a deposizione fusa8

Stampanti 3D di produzione italiana: tipologia Delta e XY

Tecnologie SLA, SLS, DMSL

Stereolitografia (SLA o fusione selettiva) Selective Laser Sintering (SLS) Direct Metal Laser Sintering (DMSL) e Direct Metal Printing (DMP)SLA: il materiale è un fotopolimero liquido

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SLS: il materiale è una resina in polvere.DMSL: il materiale di lavorazione è una polvere metallica

Tecnologia Stereolitografia (SLA o fusione selettiva)

Come si genera un modello 3D

Un modello si genera in diversi modi:- con la modellazione con programma CAD

(Computer Aided Design)- con acquisizione mediante SCANNER- con digitalizzazione da foto- copiandolo da un sito di modelli

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Con un programma CAD

Modalità: - estrusione- Rivoluzione- Operazioni

booleane

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Da semplici foto: Autodesk ReMake12

Da scanner13

Da scanner14

Da scanner15

Repository di modelli gratuiti

Thingiversehttp://www.thingiverse.com/è il più grande sito dedicato alla condivisione di file di oggetti per la stampa 3D creati dagli l'utente Il formato di file principalmente utilizzato è l'STL.

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Repository di modelli gratuiti

All3DP -All about 3D Printinghttp://all3dp.com

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Repository di modelli gratuiti

pinshapehttps://pinshape.com/

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123DApp.com

Autodesk 123D http://www.123dapp.com/Gallery/

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Che programmi CAD usare?20

Il portale di Autodesk 123DAPP.com fornisce gratuitamente una vasta gamma di software 3D

TINKERCAD

https://www.tinkercad.com

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TINKERCAD22

https://www.tinkercad.com

SketchUp23

SketchUp è un'applicazione per la modellazione 3D orientata alla progettazione architettonica, all'urbanistica, all'ingegneria civile, allo sviluppo di videogiochi e alle professioni correlate.

Sviluppato con un particolare riguardo alle fasi concettuali del design, è un software di modellazione 3D versatile, potente e nel contempo semplice da imparare e da utilizzare.

https://www.skecthup.com

123D Make24

Il portale di Autodesk 123DAPP.com fornisce gratuitamente una vasta gamma di software 3D

Che programmi CAD usare?25

Il portale di Autodesk 123DAPP.com fornisce gratuitamente una vasta gamma di software 3D

Dal modello CAD alla stampa

Il modello 3D viene creato da un sistema CAD ed esportato nel formato STL (Standard Triangulation Language) che converte il modello in mesh (rete) triangolare di intensità variabile. Il file STL può essere ottimizzato o corretto per la stampa 3D.

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STL deve essere processato per generare i supporti e per essere ottimizzato rispetto anche della risoluzione della stampante.Slicing: sezionamento del file secondo la tipologia della stampante. Il modello viene scomposto layer-by-layer per passare le istruzioni alla stampante.

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Dal STL allo slicing

Il file STL generato da sistemi CAD può contenere degli errori che possono compromettere la realizzazione fisica. Inoltre il modello STL prima di essere processato deve contenere i supporti e una orientazione ottimale.Programmi per il controllo dei file STL:Meshmixer: app gratuita della suite 123D di Autodesk MeshLab: programma OpenSource sviluppato dall’Università di Pisa CNR che utilizza il sistema di mesh processing per sviluppare e modificare modelli 3D, e quindi ottimizzare anche i file STL per la stampa.Netfabb utilizzato anche Microsoft 3D Model Repair service per la verifica di file STL

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Come correggere un file STL

Tool Autodesk: http://www.meshmixer.com

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Come correggere un file STL: Meshmixer

Tool Autodesk: http://www.meshmixer.com

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Come correggere un file STL: Meshmixer

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Come produrre un file di stampa

Ogni stampante utilizza un set di istruzioni per la realizzazione fisica del modello. In genere questo codice è proprietario e viene fornito con la stampante. Il formato G-code è stato sviluppato al MIT agli inizi degli anno ’50 ed è un linguaggio standard ISO 6983 e DINNato per pilotare le macchine a controllo numerico CNC è stato implementato anche per le stampanti 3D

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Esempio di codice G-Code; generated by Slic3r 1.0.1 on 2014-10-03 at 12:46:31; QUALITA' BASSA; layer_height = 0.3; perimeters = 3; top_solid_layers = 6; bottom_solid_layers = 3; fill_density = 0.1; perimeter_speed = 90; infill_speed = 90; travel_speed = 150; nozzle_diameter = 0.4; filament_diameter = 1.75; extrusion_multiplier = 0.90; perimeters extrusion width = 0.40mm; infill extrusion width = 0.42mm; solid infill extrusion width = 0.39mm; top infill extrusion width = 0.36mm; support material extrusion width = 0.40mm; first layer extrusion width = 0.4 ; set units to millimetersM107M190 S110 ; wait for bed temperature to be reachedM104 S230 ; set temperatureG28 ; posizione home su tutti gli assiG1 Z5 F5000 ; alza l'estrusore a 5mmM109 S230 ; wait for temperature to be reachedG90 ; use absolute coordinatesG92 E0M82 ; use absolute distances for extrusionG1 F1200.000 E-1.00000G92 E0G1 Z0.300 F9000.000G1 X46.041 Y61.418 F9000.000G1 E1.00000 F1200.000G1 X47.111 Y60.208 E1.02900 F1800G1 X48.721 Y58.578 E1.07014G1 X50.491 Y57.138 ; seguono le coordinate geometriche X,Y

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Come produrre un file di stampa

Programmi che generano G-code: Slic3r: software nato per le

stampanti RepRap e scritto da Alessandro Ranellucci

Skeinforge: scritto in Pyton per le RepRap

Cura: distribuito dal produttore delle stampanti Ultimaker è molto utilizzato dai makers.

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Per generare il G-code: Slic3r

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Per generare il G-code: Cura

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Stampare il cibo

Una delle prime sperimentazioni di stampanti applicate al cibo è stata la stampa di oggetti di cioccolato con stampanti a fusione come la stampante 3Drag di ElettronicaIn

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Stampante 3D sostenibileProgetto provocatorio di stampante 3D per stampare cibo in paesi del Terzo mondo. Le materie prime sono alla base del processo che si attiva con la scelta del tipo di utente: neonato, bambino, anziano e malato. Il cibo viene stampato nella forma tipica del luogo con i principi nutritivi corretti.

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Cupola dei Makers

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Grazie per l’attenzioneClaudio Gasparini

claudio.gasparini@gmail.comSito: www.cad-tutor.comTW: C_GaspariniFB: ClaudiusGaspariniPadlet: ClaudioGPaper.li C_Gasparini/1475152885