PRESENTA:

A cura di Ing. Luciano Cantini

Le stampanti 3D Macchina in grado di riprodurre con buona precisione un oggetto fisico a partire da un

suo modello tridimensionale

Esistono 3 principali tipologie di stampa 3D. Le loro differenze principali riguardano il modo in cui sono costruiti gli strati per creare le parti.

1) Solidificazione di blocchi di resina o di un polimero liquido fotosensibile attraverso l’uso di un fascio di luce UV

2) A sinterizzazione mediante l’uso di polveri agglomerate attraverso l’uso di particolari inchiostri addensanti o attraverso l’uso di un fascio laser

3) A deposito additivo di materiale, generalmente plastico, termo fuso

SLA e DLP SLA (steriolitography) depongono materiali liquidi che sono fatti indurire con

tecnologie diverse.

DLP (digital light processing), una vasca di polimero liquido è esposto alla luce di un proiettore DLP in condizioni di luce inattinica. Il polimero liquido esposto si indurisce. La piastra di costruzione poi si muove in basso in piccoli incrementi e il polimero liquido è di nuovo esposto alla luce. Il processo si ripete finché il modello non è costruito. Il polimero liquido è poi drenato dalla vasca, lasciando il modello solido.

SLS e PP SLS Ho una fusione selettiva di un mezzo stampato in un letto granulare. In questa

variazione, il mezzo non fuso serve a sostenere le sporgenze e le pareti sottili nella parte che viene prodotta, riducendo il bisogno di supporti ausiliari temporanei per il pezzo da lavorare. Normalmente si usa un laser per sinterizzare il mezzo e formare il solido. Esempi di questa tecnica sono l'SLS (selective laser sintering) e il DMLS (direct metal laser sintering), che usano metalli.

• PP Un metodo di stampa 3D consiste in un sistema di stampa a getto d'inchiostro. La stampante crea il modello uno strato alla volta, spargendo uno strato di polvere (gesso o resine) e stampando con il getto d'inchiostro un legante nella sezione trasversale della parte. Il processo viene ripetuto finché non è stampato ogni strato. Questa tecnologia è l'unica che consente la stampa di prototipi interamente a colori. Questo metodo permetteanche di realizzare sporgenze. È inoltre riconosciuto come il metodo più veloce.

FDM La modellazione a deposizione fusa (fused deposition modeling, FDM) è una tecnologia

sviluppata dalla Stratasys che si adopera nella prototipazione rapida tradizionale, usando un ugello per depositare un polimero fuso su una struttura di supporto, strato dopo strato. Nel 2008 in seguito alla scadenza del brevetto, tale tecnologia è stata ripresa per poi dare vita ad un progetto open source per la realizzazione di stampanti 3D a basso costo

Adrian Bowyer

PROGETTO REPRAP

Preparare un modello

adatto alla stampa 3D

Quando si realizza un modello per un rendering statico può capitare di costruirlo attraverso la composizione di decine o centinaia di pezzi separati.

Purtroppo questo stesso approccio non funziona bene per la stampa 3D,…

Se non volete ritrovarvi a dover incollare le parti alla fine del processo di stampa, il modello dovrà essere costituito da una sola maglia senza soluzione di continuità. Per un oggetto complesso questo passaggio può richiedere molte ore se il modello non è stato originariamente pensato per poter essere stampato in 3D.

Occorre effettuare la fusione di vertici e spigoli fino a quando non si ottiene una solida rete contigua.

Step 1

Più il modello è cavo o vuoto e meno costa, poiché impiega meno materiale e di conseguenza richiede un tempo di realizzazione minore.

Anche se il modello vi appare come una maglia vuota nell’ambiente di lavoro del vostro software di modellazione 3D, quando questo viene convertito per la stampa verrà interpretato come un volume pieno a meno che non lo predisponiate diversamente.

Ci sono alcuni considerazioni di cui tenere conto per gli oggetti cavi:

Gli oggetti con cavità sono meno resistenti

Oggetti come statue e simili hanno bisogno di una base solida

Realizzare cavità aumenta il numero di poligoni che compongono l’oggetto

Step 2

Per rendere il vostro modello “cavo”, dovrete seguire questa semplice procedura: 1) Selezionare tutte le facce sulla superficie del modello. 2) Estrudere le facce lungo la normale alla superficie. L’estrusione funzionerà sia verso l’esterno (positivo) che verso l’interno (negativo). L’estrusione in negativo è preferibile poiché lascerà l’aspetto della superficie esterna invariato. 3) Esaminare la superficie. Assicuratevi che non vi sia nessuna geometria sovrapposta generata dall’estrusione e risolvere eventuali problemi che potrebbero sorgere. 4) Il vostro modello dovrebbe ora avere un “guscio interno” e un “guscio esterno”. La distanza tra questi gusci sarà lo spessore della parete del modello. La maggior parte dei fornitori di servizi di stampa 3D vi forniscono uno spessore minimo consigliato sul loro sito. 5) Può essere utile creare un’apertura nella parte inferiore del modello in modo che il materiale in eccesso possa essere facilmente rimosso. Assicurarsi di creare l’apertura senza rompere la topologia reale della maglia, è importante che l’intercapedine tra il guscio interno e quello esterno venga chiusa.

Assicuratevi di evitare le geometrie “Non-Manifold” , definite come: “qualsiasi bordo condiviso da più di due facce”. Questo problema può verificarsi, ad esempio, quando una faccia o un bordo viene estruso ma non riposizionato causando una “sovrapposizione” dei pezzi.

Una causa molto comune del presentarsi di geometrie “Non-Manifold” è quando un modellatore estrude una faccia, la sposta, decide contro l’estrusione, e tenta di annullare l’azione. L’estrusione è registrata dalla maggior parte dei software come due comandi separati:

L’estrusione in se e il riposizionamento della faccia o bordo. Pertanto, per annullare l’estrusione, il comando di annullamento deve essere dato due volte.

E’ un problema che è facile da evitare se si conoscono le principali cause, ma capita di non accorgersene e riscontrare problemi nella stampa. Quindi fate molta attenzione in fase di modellazione, il tempo in più che spenderete nel lavorare secondo queste regole sarà ricompensato da una stampa senza problemi.

Anche se l’estrusione non è l’unica causa di problemi di geometrie “Non-Manifold”, è probabilmente la più comune.

Step 3

La “normale” di una superficie (o di una “faccia”) è il vettore di direzione perpendicolare alla stessa superficie in un modello 3D. Ogni faccia ha la sua normale, e questo vettore dovrebbe essere rivolto verso l’esterno, come una freccia la cui base giace al centro della faccia e la punta è rivolta lontano dalla superficie del modello.

Durante il processo di modellazione, la normale di una faccia può accidentalmente essere invertita da un’estrusione, o attraverso l’uso di altri strumenti di modellazione comuni.

Quando la normale è invertita, il vettore punta verso l’interno del modello anziché all’esterno.

In un modello realizzato correttamente tutte le normali delle facce dovrebbero puntare verso l’esterno.

Risolvere il problema delle normali che puntano verso l’interno è molto semplice, l’apposito comando “inverti normali” serve proprio a questo scopo. Se trovate difficolt{ nell’individuare questo comando lo troverete sicuramente consultando la guida del vostro software di modellazione.

Alcuni software di modellazione 3D ci aiutano ad individuare “visivamente” le normali rivolte nel verso sbagliato evidenziando le facce con un colore diverso, quindi provate a scorrere tra i vari metodi di visualizzazione dell’editor ,facendo attenzione ai diversi colori delle face.

Step 4

Step 5

Il passo finale è quello di assicurarsi che il modello sia esportato in un formato riconosciuto dalla stampante tridimensionale che si intende impiegare.

Due dei formati 3D più popolari supportati dai vari servizi di stampa sono: STL e OBJ

Alcuni sevizi di stampa richiedono uno spessore minimo della parete consentito.

Scalando il modello e riducendone le dimensioni, anche lo spessore delle sue pareti diminuirà in proporzione.

Supponendo di aver seguito tutte le cinque fasi (e gli eventuali ulteriori vincoli da parte del servizio di stampa), si dovrebbe avere una buon modello pulito e in un formato accettabile per la stampa 3D.

Ma se non sono capace di modellare con un CAD 3D… …allora non posso usare una

stampante 3D ??

Siti di raccolta di modelli 3D

CONTROLLARE SE UN MODELLO

E’ CORRETTO PER LA STAMPANTE 3D…

… NETFABB STUDIO

… NETFABB STUDIO

DAL MODELLO 3D AL LINGUAGGIO MACCHINA

(G-CODE)

LO “SLICING” O AFFETTAMENTO…

Slic3r e il software con cui Alessamdro Ranellucci ha dato il suo contributo allo sviluppo della stampa 3D. Il lavoro di Slic3r e quello di trasformare un modello 3D in una serie di istruzioni che guidano la stampante e le consentono, attraverso i suoi motori e il suo estrusore, di depositare un “layer" (uno strato) dopo l'altro. Il software determina i percorsi ottimali per estrudere il materiale che andrà comporre i singoli strati: perimetri, tipi di riempimento, utilizzo o meno di supporti ed impalcature. Inoltre decide la quantità di materiale da estrudere, controlla le temperature, le ventole e i tempi di raffreddamento.

… IL SOFTWARE SLIC3R

… IL SOFTWARE SLIC3R

… IL SOFTWARE SLIC3R Il Wizard permette di impostare:

Tipo di Firmware (Marlin, Teacup, ...)

Dimensioni piatto di stampa (es. 200x200 mm)

Diametro foro uscita estrusore

Diametro del filamento

Temperatura estrusore ( es 196° per PLA e 260° per ABS)

Temperatura letto scaldante (0° se non si usa, 100°-110° per ABS)

Nel caso desideriamo rifare lo Wizard, basta andare su Help e cliccare su Conguration Assistant

… IL SOFTWARE SLIC3R

La schermata, oltre che dai menu File, Windows e Help, e composta da una fila di bottoni 1, un area grafica che rappresenta il piatto di stampa 2, una sezione centrale nella quale saranno elencati i le caricati 4 e sopra e sotto di questa altre due file di bottoni 3 e 5. Da questa versione e possibile selezionare diverse impostazioni precedentemente salvate negli specifici menu 6.

… IL SOFTWARE SLIC3R Menù File •Load Config: carica le configurazioni del programma precedentemente salvate in un file ini. •Export Cofing: salva la configurazione attuale su un file .ini. •Quick Slice: avvia un elaborazione del G-Code con i parametri presenti all'avvio del programma. • Repeat Last Quick Slice: ripete l'elaborazione del file precedentemente elaborato. •Slice to SVG: esporta il progetto in un file .SVG •Combine multi-material STL file: usato per il doppio estrusore

Menù Plater Effettua velocemente l’esportazione del modello in uno dei 3 formati Menù Windows Permette di spostarsi fra le varie “finestre” di settaggio

… IL SOFTWARE SLIC3R LE SCHEDE •Plater: Schermata principale • Print Settings: Qui ci sono i primi parametri di stampa, quali la gestione dei perimetri, la distanza tra i layer, la tipologia di riempimento , la velocita dei motori, l’uso di supporti, l’uso di un secondo estrusore etc.. • Filament Settings: Qui ci sono i parametri relativi al filo, regolazione delle temperature di estrusione e del letto scaldante nonché le impostazioni delle ventole di raffreddamento. • Printer Settings: Qui troviamo le impostazioni relative alle dimensioni dell'area di stampa, del diametro dell'iniettore e la possibilità di aggiungere personalizzazioni al G-Code.

… IL SOFTWARE SLIC3R I PULSANTI •More\Less: Aggiunge\Elimina una copia dello stesso le al progetto. L'aggiunta viene visualizzata nell'area di stampa. •45 ccw (antiorario)\ 45 cw (orario): Gira il disegno di 45 nel senso selezionato. •Rotate: Gira il disegno di un valore che definito dall’utente •Scale: Scala il disegno di un valore che definito dall’utente •Split: Suddivide il disegno in parti distinte. E necessario che il file sia composto da piuparti.

• Add: Serve a caricare il nostro file in formato STL, OBJ o AMF. Possono essere caricati più file contemporaneamente. •Delete: Cancella i le selezionati dal progetto. • Autoarrange: Fa una correzione automatica del file. • Delete All: Cancella tutti i file. • Export G-Code: Esporta il file 3D nel codice G-Code necessario alla stampa.

Il SOFTWARE PER GESTIRE LA STAMPANTE 3D …

… REPETIER-HOST

Repetier-Host è un software tedesco che permette di caricare il file G-Code precedentemente convertito , oppure attraverso i programmi di slicing implementati al suo interno, di convertire un file STL in un G-Code, e comandare la nostra stampante al fine di realizzare il modello selezionato. Questo software mette a disposizione anche un pannello di comandi manuali per testare i movimenti della stampante ed effettuare un preriscaldamento dell’estrusore in modo da poter fare un check-up completo della macchina.

… REPETIER-HOST

… REPETIER-HOST Menù File

Permette di selezionare il G-Code da caricare, o ricaricare velocemente i G-Code

precedentemente elaborati

Menù Configurazione

Permette di selezionare la lingua del programma, di settare le impostazioni di collegamento quali la porta COM da usare ed la velocità di trasferimento dei dati (baudrate), variare la visualizzazione dell’area di lavoro etc..

Menù Temperatura

Permette di selezionare quali informazioni visulaizzare

Menù Stampante

Effettua il riepilogo delle informazioni relative alla stampante utilizzata (tipo, firmware, numero estrusori..) e sullo stato di lavoro

… REPETIER-HOST I PULSANTI • Connetti: Stabilisce il collegamento con la stampante • Carica: Serve a caricare il nostro file in formato STL o G-Code. • Avvia\Stop : Avvia\Interrompe il lavoro in corso. • SD Card: Se connessa permette di caricare file dalla SD o sarvarli su di essa. • Mostra Log: Abilita o meno la finestra di Log in basso al programma. • Mostra filamento, percorso: Abilita o meno la visione del filamento e del percorso del materiale depositato

… REPETIER-HOST LE SCHEDE • Posizione oggetto: Quando si carica un file STL permette di modificare la collocazione , la rotazione , aggiungere un secondo modello etc.. • Slicer: In questa finestra è possibile effettuare lo slicing del file STL caricato attraverso i software Sli3r oppure Skeinforge. • Gcode Editor : In questa sezione è possibile modificare manualmente il G-Code caricato oppure prodotto in seguito allo slicing per variare la temperatura di lavoro, il feedrate o altre impostazioni • Controllo Manuale: Questo pannello permette di effettuare il checkup completo della stampante testando i motori che muovono gli assi, l’estrusore, il piatto scaldante, la ventola e variarne le impostazioni

UNA VOLTA CHE IL G-CODE E’ CARICATO

E LA STAMPANTE E’ CONNESSA SI PUO’

FAR PARTIRE IL LAVORO CON L’ APPOSITO PULSANTE

E ADESSO LA DIMOSTRAZIONE

DAL VIVO DEI VARI PASSAGGI FIN QUI

ELENCATI…

MENTRE LA STAMPANTE PROCEDE COL SUO LAVORO

CI SONO DOMANDE??

Credits: -Wikipedia -Stampalo3D