La mia esperienza con la stampa 3d

Stampate 3D

Con questo articolo voglio raccontare la mia esperienza con la stampa 3D, un argomento che seppur molto trattato, spesso, sembra lontano dalle nostre vite e pertanto non merita di essere approfondito adeguatamente. Penso non ci sia nulla di più sbagliato ed ora vi spiego perchè.

Mi sono appassionato a questo intrigante “mondo” la scorsa estate guardando i video di un Youtuber di nome Giacomo Moro che aveva realizzato questo magnifico progetto e dava delle ottime dritte per creare una stampante fai da te con un costo inferiore ai 500 euro.

Dopo qualche ricerca nella rete ho iniziato a fare i primi ordini sul sito ReprapWorld e quest’inverno ho terminato con successo la mia stampante, una Reprap Prusa I2.

Le prime stampe non sono state dei successi però dopo aver preso dimestichezza con un po’ di settaggi sono arrivato ad una qualità di stampa discreta.

    

Come funziona una stampante 3D?

L’idea di fondo è quella di fondere un filamento di materiale plastico ed estruderlo su un piatto di stampa mobile. Per fare ciò servono dei motori che muovano l’hot bed (il piatto di stampa) e l’estrusore (l’ugello da cui fuoriesce la plastica fusa) lungo i tre assi dello spazio.

Si creano così degli strati di plastica fusa (i cosiddetti layers) e, strato su strato, si riesce a costruire un oggetto tridimensionale.

L’elettronica si riassume in:

  • 5 motori passo-passo (Nema17),
  • 2 termistori (sonde di calore),
  • 3 end-stop,
  • una resistenza
  • una scheda elettronica per controllare i componenti sopraelencati (io ho scelto Arduino Mega 2560 abbinato a RAMPS 1.4).

La struttura è composta in buona sostanza da barre filettate e parti plastiche stampate con un'altra stampante 3D; questo perché RepRap è un progetto Open Source che dà la possibilità a chiunque di creare una stampante 3D a basso costo che può autoreplicarsi per diffondersi più agilmente.

                 

Infine, per poter stampare serve un software CAD (Computer Aided Design) per poter disegnare l’oggetto e un software CAM (Computer Aided Manufacturing) per poter trasformare il disegno in istruzioni macchina comprensibili alla stampante.

Le parti principali della stampante.

L’hot bed, come ci suggerisce il nome, è un piatto di stampa riscaldato da una resistenza; esso ha la funzione di stabilizzarsi sulla giusta temperatura per mantenere saldamente incollato il pezzo in fase di stampa; per ovviare ai costi si può sostituire con una lastra di acciaio armonico anche se non sempre si ottengono gli stessi risultati.

I materiali da estrudere sono moltissimi (ABS, PLA, Nylon, HIPS, PVA, Taulman, etc.) e giorno dopo giorno ne vengono sperimentati di nuovi; personalmente ne ho testati solo due, ABS e PLA.
L’ABS è un materiale con delle ottime proprietà meccaniche (migliori del PLA), ha un punto di fusione che si aggira sui 230 gradi (necessita di hot bed con una temperatura di almeno 110 gradi) ed è tossico.
Il PLA, invece, è un materiale atossico, permeabile, biodegradabile e fotosensibile (se esposto per molto tempo alla luce non potrà più essere estruso), il suo punto di fusione si aggira attorno ai 185 – 190 gradi (non necessita di hot bed, tuttavia se la stampante ne è fornita la temperatura va settata su 60 gradi).

Gli end stop sono degli interruttori che vanno posizionati nei punti in cui le parti mobili “finiscono la loro corsa” (urtano contro lo scheletro della stampante) per fermare i motori prima di bruciarli.

L’estrusore è la parte fondamentale, il cuore della stampante, poiché sulle sue caratteristiche grava la qualità della stampa; esso è composto da un meccanismo spingente (ha la funzione di trascinare il filamento verso l’hot end) e l’ugello metallico ove il filamento viene fuso (hot end). La qualità dell’oggetto stampato ed il calibro del filamento sono vincolati al diametro dell’ugello (nozzle) che generalmente può essere di 0.5 mm oppure 0.25 mm (per stampe con maggiore definizione). 

Negli ultimi anni si stanno diffondendo gli estrusori multipli ovvero degli estrusori in grado di estrudere in una stessa stampa due o più filamenti diversi; ciò è reso possibile affiancando due o più comuni estrusori mobili (di solito Bowden extruder) che si alternano durante la stampa. 

Software.

Per iniziare consiglio, come software CAD, google sketchup (un software freeware molto semplice ed immediato con delle enormi potenzialità) o blender mentre per quanto riguarda il software CAM: Printrun e Repetier-Host, anch’essi, molto semplici, si appoggiano a Slic3r e Skeinforge per lo slicing (conversione in linguaggio macchina, Gcode) dei progetti 3D.  

Il firmware è un altro tasto dolente della stampante 3D, è un codice creato per poter interfacciare la board di controllo (nel mio caso Arduino) con il PC ed eseguire i comandi del software CAM sull’hardware della stampante; sono codici generalmente scritti in C o affini che l’utente deve modificare in base alle caratteristiche della sua stampante (dimensioni della stampante, direzione degli assi, posizione degli end stop, velocità motori, Baud rate, passi dei motori, ecc.) e caricare sulla board di controllo.

Progetti.

Ci sono infiniti progetti attuabili con una stampante 3D, tant’è che esiste Thingiverse, un intero sito dedicato ad essi e alla loro condivisione. Le idee più incredibili in cui mi sono imbattuto sono:

  • The Liberator (una pistola calibro 38 di plastica, disegnata e realizzata da Defence Distributed),
  • Lyman Filastruder (un estrusore di filamenti creato per riciclare scarti di stampa e pellet),
  • fresa cnc (Computer Numerical Control),
  • scanner 3D e protesi per i disabili.

La stampa 3D non si ferma qui; moltissime persone ogni giorno lavorano a dei progetti molto ambiziosi in questo ambito. Negli Stati Uniti, si studia il bio-printing ovvero la stampa di veri e propri organi che in un futuro, non troppo lontano, rivoluzioneranno la scienza medica. In Italia l’associazione Wasp Project si è prefissata il compito di cambiare il mondo ed è riuscita a costruire delle stampanti in grado di estrudere i materiali più impensabili tra cui ceramica e argilla; grazie ad esse sta lavorando alla realizzazione di case a basso costo per i più bisognosi.

 

In conclusione, la stampa 3D sta irrompendo nella nostra vita e grazie alle idee di persone comuni continua ad avere incredibili risvolti nel progresso tecnico e scientifico; l’aspetto lodevole di questa invenzione è che essa non è asservita al mercato ma, al contrario, segue la filosofia Open Source del libero studio.

 

Edoardo 

23 Comments

  1. dodo 18 aprile 2014
  2. Xewer 18 aprile 2014
  3. Xewer 18 aprile 2014
  4. dodo 19 aprile 2014
  5. dodo 19 aprile 2014
  6. dodo 20 aprile 2014
  7. Piero Boccadoro Piero Boccadoro 20 aprile 2014
  8. Xewer 20 aprile 2014
  9. Xewer 20 aprile 2014
  10. dodo 20 aprile 2014
  11. Xewer 20 aprile 2014
  12. Piero Boccadoro Piero Boccadoro 5 aprile 2014
  13. delfino_curioso delfino_curioso 5 aprile 2014
  14. dodo 6 aprile 2014
  15. Antonello 8 aprile 2014
  16. Piero Boccadoro Piero Boccadoro 8 aprile 2014
  17. Giorgio B. 9 aprile 2014
  18. dodo 2 giugno 2014
  19. coccosi 13 aprile 2014
  20. slovati 14 aprile 2014
  21. dodo 16 aprile 2014
  22. dodo 16 aprile 2014
  23. Boris L. 17 aprile 2014

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