Stampa 3D | Guida passo dopo passo

La guida pratica per principianti e utenti!

M.Eng. Johannes Wild

• Editore: 3DTech
• Anno: 2021
• ISBN:
  9783949804656
• Argomento: Technik & Maschinenbau
• Categoria: Elektrotechnik & Telekommunikation

Questa guida pratica alla stampa 3D fornisce una solida base di conoscenze per la stampa 3D FDM e una guida passo-passo per la preparazione e la stampa di oggetti da soli.

L'autore del libro è un appassionato di stampa 3D e ingegnere (M.Eng.) e vi guida professionalmente dalle basi alle impostazioni avanzate. Dopo una breve introduzione ai concetti di base della stampa 3D e una guida all'acquisto di una stampante 3D, il libro fornisce spiegazioni pratiche su come utilizzare una stampante 3D e il software richiesto (software gratuito). Il software di affettatura utilizzato in questo concetto è il programma di affettatura gratuito Cura e il suo funzionamento è spiegato in dettaglio.

Numerose immagini supportano le spiegazioni del libro e creano una chiara e semplice introduzione alla stampa 3D. L'intero processo dal file (modello 3D) all'oggetto di stampa finito viene spiegato con esempi esemplificativi (scaricabili gratuitamente).

Anche se non possedete (ancora) una stampante 3D o non volete acquistare una stampante 3D, il contenuto del libro vi arricchirà di conoscenze su questa affascinante tecnologia. Avete anche la possibilità di utilizzare un fornitore esterno di servizi di stampa 3D o un Makerspace. Riepilogo del libro (formato breve):

1) Opzioni di stampa 3D

2) Consigli per l'acquisto di una stampante 3D

3) La prima stampa 3D

4) Software per la stampa 3D

5) Impostazioni avanzate

6) Passo dopo passo: "Slicing" e stampa di campioni

7) Materiali e accessori

8) Scansione 3D

9) Risoluzione dei problemi e manutenzione

Questo libro è generalmente rivolto a chiunque sia interessato alla stampa 3D. Non importa se è solo per informazioni sulla tecnologia o per l'applicazione e la realizzazione dei propri modelli. Tutti i processi sono spiegati in dettaglio e presentati in modo facilmente comprensibile. Questa guida pratica è ideale anche per gli stagnini, gli inventori, gli ingegneri, gli architetti, gli artisti, gli studenti, i giovani e altri.

Portata: ca. 60 pagine.

1 Motivazione

Probabilmente avete sentito delle storie interessanti sulla stampa 3D e avete visto delle foto incredibili di parti stampate in 3D che hanno suscitato in voi entusiasmo per l'argomento. Se così fosse, allora è giunto il momento di dare un'occhiata più da vicino a questa ingegnosa tecnologia. Rimarrete stupiti da ciò che è possibile nel mondo della stampa 3D. Rimarrete stupiti quando avrete tra le mani le vostre prime stampe. In questo libro, sarete guidati passo dopo passo attraverso le competenze di un ingegnere e di un utente di stampa 3D, imparando ad utilizzare una stampante 3D FDM e il software associato.

Tutto ciò di cui avete bisogno per iniziare a stampare in 3D viene spiegato in dettaglio, in modo da poter navigare in sicurezza nella giungla della stampa 3D. Imparerete a stampare oggetti che potrete scaricare gratuitamente online e a materializzare i vostri progetti, idee o prototipi. Questo libro è generalmente rivolto a tutte le persone tecnicamente interessate alla stampa 3D.

L'ideale sarebbe che si comprassero una stampante 3D. Ma non preoccupatevi, bisogna pagare molto. Le stampanti 3D di alta qualità che utilizzano il processo FDM sono disponibili per meno di 500 euro. Se non volete acquistare una stampante 3D, potrete comunque beneficiare di questo libro. Da un lato, dalla conoscenza dei processi e dei principi più importanti della tecnologia di stampa 3D. Dall'altro lato dalle possibilità di utilizzare un cosiddetto Makerspace o un fornitore esterno di servizi di stampa 3D.

Un "Makerspace" è un luogo dove di solito sono disponibili diversi dispositivi come stampanti 3D o scanner 3D per l'uso gratuito da parte dei membri. Questi locali, allestiti come officina, offrono lo spazio necessario e l'attrezzatura adeguata per la realizzazione dei propri progetti. Scoprite semplicemente online dove si trova il Makerspace più vicino nella vostra zona. Ma prima di tutto, alcune possibilità di stampa 3D. Date un'occhiata ad alcuni oggetti stampati nella Fig. 1.

 

Figura 1: Oggetti di esempio di stampa 3D: Vaso, figure, murale 2D, giocattoli

Lasciate correre la vostra immaginazione! Con questo libro potrete stampare molti altri grandi oggetti in futuro. Adesso avete certamente ricevuto un po' di ispirazione per l'inizio. Ecco perché, dopo un po’ di motivazione, c'è ora una piccola introduzione teorica alle basi della stampa 3D, in modo da poter iniziare a stampare il prima possibile.

 

2 Introduzione alla stampa 3D

2.1 Metodi e funzioni di stampa 3D

La tecnologia delle stampanti 3D presentata e utilizzata in questo workshop si chiama "FDM" o "FFF". L'abbreviazione FDM sta per "Fused Deposition Modeling" (modellazione della deposizione fusa), tradotto approssimativamente, poichè sfrutta lo strato fuso. Il cuore della stampante 3D FDM è un ugello con un elemento riscaldante, la cosiddetta "Hot End" (vedi fig. 2), che fonde il filamento - il materiale di stampa - e deposita strato dopo strato sulla piattaforma di stampa o sullo strato precedentemente stampato. In questo modo, l'oggetto stampato cresce strato per strato.

Figura 2: "Hot-End" della stampante 3D Creality CR-10

Come materiale di stampa viene solitamente utilizzato un filo di plastica. Il PLA è a volte il più facile da stampare e molto popolare.

Il PLA è una plastica ottenuta da fonti rigenerative, ad esempio l'amido di mais, ed è quindi biocompatibile e sicura per gli alimenti. Altre materie plastiche come l'ABS sono più difficili da usare, ma hanno proprietà meccaniche migliori. Lo spessore dello strato viene solitamente selezionato in un intervallo compreso tra 0,1 mm e 0,4 mm, in modo che la qualità di stampa aumenti con uno spessore dello strato inferiore. Quanto più basso è lo spessore dello strato, tanto più lungo è il tempo di stampa.

Per garantire che la stampa aderisca bene alla piattaforma di stampa e non si allenti durante la stampa, si raccomanda una piattaforma riscaldato nell'intervallo di circa 60° Celsius. Alcuni appassionati della stampa 3D utilizzano ancora tutti i tipi di ausili, come nastro adesivo, stick di colla, lacca per capelli o piastre di stampa permanenti per ottenere una buona adesione. Tuttavia, con impostazioni ben coordinate e una piattaforma di stampa calibrata, di solito funziona senza ausili. Tuttavia, quando si tratta della piattaforma di stampa, c'è un suggerimento da parte degli addetti ai lavori:

Per dare all'oggetto da stampare una superficie perfettamente piana, si utilizza uno specchio come base di stampa. Perché uno specchio? Perché gli specchi devono essere resi molto piatti per creare un'immagine speculare senza distorsioni..

La testina di stampa può muoversi attraverso tutte e 3 le direzioni spaziali per mezzo dei cosiddetti motori passo-passo. In questo modo è possibile stampare quasi tutte le forme immaginabili (vedi fig. 3).

Figura 3: Uno dei diversi motori passo-passo della stampante 3D

Oltre al processo FDM, esistono altri processi di stampa 3D utilizzati principalmente nel settore industriale, come la sinterizzazione laser selettiva e la stereolitografia, o in breve "SLS" e "SLA". In questi processi, una polvere di plastica, resina liquida o anche polvere di metallo viene fusa in componenti solidi con un laser. Le stampanti, come quelle dei produttori Formlabs, Sintratec o EOS, ad esempio, utilizzano questi processi. Queste stampanti 3D sono generalmente più complesse e costose del processo FDM, per questo motivo sono solo brevemente menzionate in questo libro.

Torniamo alla nostra stampante FDM: ora il filamento, che è avvolto su una bobina in una struttura simile a un filo, deve naturalmente raggiungere prima la testina di stampa e l'ugello. Questo si ottiene trasportandolo tramite un altro motore passo-passo, che afferra il filamento con una ruota dentata e lo sposta verso o lontano dall'ugello (vedi fig.4). I ventilatori collegati all "Hot-End" forniscono sia il controllo della temperatura che il raffreddamento della plastica liquefatta e quindi la solidificazione nella forma stampata. Questa stampante ha un solo ugello, quindi un solo colore può essere utilizzato in un lavoro di stampa, a meno che non venga utilizzato un filamento a colori misti. Tuttavia, esistono anche i cosiddetti "estrusori doppi", come il Creality CR-X. "Doppio estrusore" significa che la stampante 3D ha due ugelli e quindi due tipi o colori di filamenti possono essere elaborati in un unico oggetto di stampa.

Figrua 4: Motore per il trasporto del filamento dalla bobina all'ugello della stampante 3D

Prima di iniziare la prima stampa in proprio, possiamo darvi alcuni consigli per l'acquisto di stampanti FDM.

Avvertenza legale: Tutte le seguenti raccomandazioni e interpretazioni riflettono le mie opinioni ed esperienze personali. Non ho rapporti commerciali con i seguenti produttori di stampanti o di filamenti. Questo vale anche per tutti gli altri prodotti presentati, compresi i software di stampa 3D.

2.2 Consigli per l'acquisto di una stampante 3D

Come accennato nell'introduzione, le stampanti 3D di alta qualità sono disponibili a meno di 500 €. Un esempio è il Creality CR-10 (vedi Figura 5). Il CR-10 può essere ordinato direttamente in Cina, il che funziona bene, ma spesso richiede molto tempo. Fortunatamente, ora ci sono anche buone offerte da aziende di vendita per corrispondenza su Amazon, Ebay, ecc.

La serie CR-10 è stata molto apprezzata dalla comunità della stampa 3D e credo che sia all'altezza di questo elogio. La qualità di stampa è eccezionale e il prezzo è, a seconda del modello, relativamente economico a circa 400 - 800 €. Un altro vantaggio è l'ampio spazio di installazione con una piattaforma di stampa di 30 x 30 cm e un'altezza di stampa di 40 cm. Pertanto questa stampante è la mia chiara raccomandazione per l'acquisto. Anche la stampa 3D è spiegata in questo tutorial utilizzando questa stampante.

Figura 5: Stampante 3D Creality CR-10 con specchio come piattaforma di stampa

Tuttavia, le nozioni di base insegnate in questo libro sono ampiamente applicabili a tutte le stampanti 3D FDM, quindi se si decide di acquistarne un'altra, non è un problema. Ora anche ci sono altre versioni del CR-10 originale.

Alcuni esempi sono il CR-10S e il CR-10S Pro. Questi offrono alcuni utili aggiornamenti, come il sensore di filamento, due assi z motorizzati, una calibrazione automatica della piattaforma di stampa e altre utili modifiche. Esiste anche una versione CR-10 con una superficie di stampa di 50 x 50 x 50 cm.

Altre stampanti 3D consigliate sono i dispositivi del produttore Makerbot degli USA. Per il cosiddetto replicatore, ad esempio, devono pagare circa 2000 €. I dispositivi sono anche progettati per uso hobbistico e semi-professionale.

Oltre a Makerbot, i modelli di stampanti 3D Ultimaker sono tra i pionieri della stampa 3D e Ultimaker è uno dei produttori leader in questo campo. Questi apparecchi possono anche raggiungere una qualità di stampa molto elevata e sono quindi elencati come seconda raccomandazione d'acquisto. Per un Ultimaker è necessario un budget di circa 2000 - 5000 €. Dai Paesi Bassi, la serie di stampanti 3D Builder Desktop è conosciuta con i suoi modelli "Small", "Medium" e "Large" a partire da circa 2500 €. Un'altra stampante FDM degna di nota è la "Dremel Idea Builder", il cui prezzo è dell'ordine di 1500 €.

Naturalmente ci sono molti altri produttori di stampa 3D con i loro prodotti. Per un orientamento sul mercato delle stampanti 3D dovrebbe essere sufficiente. In conclusione, la serie CR-10 con i modelli più recenti come il CR-10S o il CR-10S Pro ...

Indice dei contenuti

• Indice
• 1 Motivazione
• 2 Introduzione alla stampa 3D
• 3 Introduzione al software di stampa 3D
• 4 Impostazioni avanzate e altri esempi
• 5 Filamenti e materiali
• 6 Risoluzione dei problemi della stampante 3D
• 7 Scansione 3D