Tutorial per 3D printing

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FINITURASTAMPARE SU FDM DIYQuesto tutorial si incentra sulla stampa con tecnologia FDM (fused deposition modeling) DIY.Questo include praticamente tutte le stampanti 3D autocostruite come Ultimaker, Makerbot, Reprap, Solidoodle, Wasp, etc.

PREPARARE IL MODELLO

CREAZIONE DI UN SOLIDO UNICO

Ogni pezzo stampato deve essere un solido unico, ma possono esserci più solidi (non intersecanti) sul piano di lavoro.Sconsigliato a meno che non si voglia fare una stampa volutamente lunga (ad es. di notte)

http://zoltanb.co.uk/tips-and-tricks-on-preparing-complex-models-for-3d-printing/

CREAZIONE DI UN SOLIDO UNICO

Due o più solidi possono essere uniti con operazioni booleane

In Rhino3D 4 ad esempio il comando è BooleanUnion

http://4.rhino3d.com/4/help/commands/booleans.htm

CONTROLLO DELLE NORMALI

Ogni superficie ha tra le sue caratteristiche un vettore normale che punta verso una direzione. Questo viene usato, tra le altre cose, ad individuare qual'è l'interno e quale l'esterno.Tutte le normali di un solido devono essere concordi (solitamente puntano tutte all'esterno)

CONTROLLO DELLE NORMALIIn Rhino 3D 4 si possono visualizzare e intervenire sulle normali con il comando Dir

http://4.rhino3d.com/4/help/commands/curve-surfaceanalysis.htm

COLORAZIONE DELLE FACCE INVERTITEIn Rhino 3D 4 si possono anche assegnare colorazioni diverse a facce con normali invertite.

http://wiki.daap.uc.edu/groups/infocenter/wiki/354c5/

PER LA STAMPA SERVONO SOLIDI MANIFOLD La definizione di manifold è di origine prettamente matematica, ma in questo caso basta intendere che il solido è conforme alla realtà fisica (ovvero non ha anomalie che lo rendono impossibile)

http://en.wikipedia.org/wiki/Manifoldhttp://doc.spatial.com/index.php/Manifold_and_Non-manifold_Objects

http://en.wikipedia.org/wiki/Manifold

OGNI VERTICE APPARTIENE AD UN SOLO SOLIDODue solidi distinti non possono avere in comune un vertice.Tutti gli spigoli che partono da un vertice devono appartenere ad un solo solido

http://en.wikipedia.org/wiki/Manifoldhttp://doc.spatial.com/index.php/Manifold_and_Non-manifold_Objects

http://en.wikipedia.org/wiki/Manifold

UNO SPIGOLI DIVIDE SEMPRE E SOLO DUE SUPERFICI

In questo caso lo spigolo appartiene a quattro diverse superfici, anche se non per intero

UNA FACCIA NON PUÓ APPARTENERE A DUE SOLIDI

In questo caso una superficie divide due volumi di due solidi diversi. Questo crea ambiguità su quale sia il volume interno e quale quello esterno.

ELIMINARE TUTTE LE SUPERFICI, GLI SPIGOLI O I VERTICI CHE NON APPARTENGONO A NESSUN SOLIDO

Anche se “a contatto” con il solido la superficie non divide il volume esterno da quello interno, quindi non appartiene al solido

EVITARE SPIGOLI NASCOSTIPer spigoli nascosti si intende tutti quei vertici in cui le superfici sembrano toccarsi ma in realtà non lo fanno.Per essere sicuri del risultato della stampa 3D serve rimuovere tutti gli spigoli nascosti

http://wiki.daap.uc.edu/groups/infocenter/wiki/354c5/

EVITARE SPIGOLI NASCOSTIIn Rhino 3D 4 si possono mostrare e correggere gli spigoli nascosti dal pannello che si apre con il comando ShowEdges

http://4.rhino3d.com/4/help/commands/edgeediting.htm

ESPORTAZIONE IN STL (WATERTIGHT)

Le stampanti 3D leggono il formato .STL Tutti i principali software esportano in .STL, oppure hanno plug-ins che lo fanno.Il file esportato deve essere perfettamente chiuso (watertight)

RISOLUZIONE DEL FILE .STL

Come succede per un raster, un file .STL è difficile da editare e ha una specifica risoluzione che va prevista fin dal principio

ESPORTAZIONE DELLA MESH

In Rhino 3D 4 i parametri importanti di esportazione sono i seguenti, i valori sono suggerimenti:- max aspect ratio: 6- min edge length: 0,1 (mm)- max distance, edge to surface: 0,1 (mm)- refine mesh: checked- Jagged seems: not-checked- Simple planes: checked

http://wiki.mcneel.com/rhino/meshsettings

CHECK DELLA MESH

Anche la mesh può avevre spigoli nascosti, buchi, elementi non manifold, etc.È sempre bene controllare eventuali problemi.In Rhino 3D 4, c'è il comando CheckMesh per verificare la qualità della mesh

http://4.rhino3d.com/4/help/commands/checkrepair-meshes.htm

DESIGN PER IL 3D PRINTING (DIY FDM)

BASE PIATTA

Il pezzo che stampo deve incollarsi saldamente al piano di partenza. Per fare ciò serve una base d'appoggio piatta.Si può tagliare il 3D con un piano per ottenerla, oppure modificare direttamente la mesh.


SOTTOSQUADRA ENTRO 45°

I pezzi stampati in FDM possono autoportare sottosquadra fino a 45°, oltre servirebbe usare un materiale di supporto.

http://blog.thingiverse.com/2010/05/18/design-for-no-support-1-45-degree-rule/

ANISOTROPIA MECCANICA

I pezzi stampati in 3D sono più resistenti se lo sforzo è parallelo agli strati, meno se tende a separarli (cioè sforza il punto di giunzione tra due strati consecutivi). Stampare a 45° è anche un sistema per avere pezzi meccanici resistenti in modo analogo a due sforzi perpendicolarihttp://technocraticanarchist.blogspot.it/2011/05/solid-prints.html

I PONTIIn alternativa a parti in sottosquadra si possono usare i ponti: superfici perfettamente orizzontali supportate solo alle estremità.

http://richrap.blogspot.it/2012/01/slic3r-is-nicer-part-2-filament-and.html

DIFETTI DEI PEZZI STAMPATI

PUNTI DI CONTATTO SOTTILI

Se i punti di contatto tra gli strati sono troppo piccoli è possibile che non ci sia superficie a sufficienza per far attaccare lo strato successivo. In questo caso l'estrusore si trascina facilmente via il materiale deposto, creando buchi.

http://www.flickr.com/groups/3d-print-failures/pool/

BUCHI SU SUPERFICI QUASI-PIANEQuando la curvatura della superficie tende a diventare orizzontale diminuisce la superficie di contatto tra uno strato e il successivo.Oltre un certo livello il filo non si attaccapiù come dovrebbe e viene trascinato via.

http://www.flickr.com/photos/eokgnah/8077025349/sizes/l/in/pool-1820557@N22/

RISOLUZIONE DEI BUCHI

Si possono ridurre i difetti dei buchi aumentando la percentuale di riempimento. Questo perchè il filamento ha più punti d'appoggio su cui ancorarsi e, di conseguenza, si riducono gli slittamenti

http://www.flickr.com/photos/richrap/6233893718/sizes/l/in/pool-1820557@N22/

GLI SLITTAMENTIPuò succedere che un motore “perda passi”.Poiché la macchina non può accorgersene, continua a stampare anche se gli strati non sono più allineati come dovrebbero


I DISTACCAMENTICi sono molte ragioni per cui gli strati potrebbero staccarsi tra loro: una temperatura troppo bassa, un errore nella velocità di estrusione e persino una bassa qualità del filo

http://www.flickr.com/photos/lanthan/6870988541/in/pool-3d-print-failures

I DISTACCAMENTI

Quando si stampa su un piano non riscaldato usando l'ABS, spesso il ritiro stesso del materiale strappa il pezzo dalla sua base.Questo ha come conseguenza che gli angoli (soprattutto) si deformino

http://reprap-art.blogspot.it/2012/09/whiteant-3d-printer-build-full-bed-test.html

LE BAVEÈ molto comune, soprattutto con alcune macchine, che durante la stampa si creino dei filamenti tra un pezzo e l'altro.Questi dipendono solamente dal fatto che non viene completamente interrotta l'estrusione del filo

http://www.flickr.com/photos/13659531@N03/6334203975/sizes/l/in/pool-1820557@N22/

SCARSA ESTRUSIONESe non viene estruso materiale a sufficienza (per diversi problemi, dal SW alla qualità del filamento) il pezzo risulta irregolare e molto fragile

http://www.flickr.com/photos/13659531@N03/6334203993/in/pool-3d-print-failures

LE DISTORSIONI

Spesso sono dovute ai settaggi della temperatura. Se il filamento non raffredda in tempo prima del passaggio successivo può essere deformato dall'estrusore

http://www.flickr.com/photos/saltedguy/7294953194/sizes/l/in/pool-1820557@N22/

IL MATERIALE DI SUPPORTOI supporti consentono di ottenere forme complesse con sottosquadra accentuati.Spesso i supporti sono fatti con lo stesso materiale di stampa, lasciando difetti estetici sulla superficie

http://www.protoparadigm.com/blog/2012/01/printing-with-support-extreme-overhangs/

ESEMPIO DI STAMPA

Semisfera stampata dal polo

Semisfera stampata dall’equatore

ESEMPIO:

UN TAVOLO

In questo esempio è possibile vedere i più comuni difetti ed errori di progettazione

PUNTI DI ATTACCO

La superficie di contatto è troppo piccola e l'estrusore si trascina via il materiale deposto

PUNTI DI ATTACCO

- soluzione-

Ogni volta che ci sono problemi di adesione con il piano si può inserire il Raft, un piano di costruzione che facilita l'adesione del materiale

LE BAVE

Essendo quattro elementi separati, tra le gambe del tavolino la stampante lascia bave di trascinamento.

I PONTI

Il piano del tavolino inizia tutto allo stesso livello ma gli unici supporti sono gli attacchi delle gambe.Questo non da superficie di contatto a sufficienza e il filo tende a staccarsi

I DISTACCAMENTI

Proprio perchè il contatto tra gli strati è minimo, è facile che il pezzo tenda a rompersi

LA RISOLUZIONE

Se il pezzo contiene elementi troppo piccoli per la macchina spesso non vengono stampati. A volte invece vengono male interpretati e stampati in modo non accettabile

POSSIBILI SOLUZIONIIl pezzo deve essere disegnato in modo diverso. In particolare sono state ingrandite le gambe e la scritta, oltre ad una modifica che consente la stampa del pezzo capovolto

POSSIBILI SOLUZIONIIl bordo attorno al tavolo è alla stessa altezza della scritta e i ponti in questo caso toccano sia il primo che la seconda, dando molto più sostegno al piano a sbalzo


http://wiki.mcneel.com/rhino/home

http://4.rhino3d.com/4/help/


FONTI PRINCIPALI


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