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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 

 

 

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ritratto di Piero Boccadoro

Ed eccolo, infine, il 3°

Ed eccolo, infine, il 3° articolo di oggi.
3 contributi, 3 argomenti molto diversi l'uno dall'altro.
Sbizzarritevi e divertitevi a leggerli e commentarli.
Qui attendo con ansia l'opinione di delfino_curioso ;)

ritratto di delfino_curioso

L'opinione è che sono felice

L'opinione è che sono felice di vedere sempre più entusiasmo nei confronti di questo argomento!
È interessante leggere delle caratteristiche tecniche di questa o quella macchina, ma a mio avviso, è ancora più piacevole leggere delle reazioni e delle esperienze della gente riguardo ad un fenomeno ancora poco esplorato (a livello domestico).
E inoltre, a giudicare dalla foto postata, mi sembra che l'autore dell'articolo sia già arrivato ad un buon livello nella qualità delle stampe.... ;-)
Se posso permettermi, ho solo due osservazioni:
1) il firmware dovrebbe andare oltre il solo interfacciamento della scheda di controllo al PC, dato che comunque questa può funzionare anche senza il PC, leggendo il gcode da un supporto di memoria come una SD card;
2) purtroppo (o per fortuna, a seconda delle vedute), la stampa 3D non è esattamente "votata" all'open source ed al libero studio. Dal 1984, anno del primo brevetto in questo settore, la storia della stampa 3D è stata una lunga lista di copyright apposti sulle tecniche che man mano venivano inventate. Probabilmente ti riferisci al progetto RepRap che effettivamente viene ricondotto al primo grande tentativo (ben riuscito) di creare stampanti 3D low-cost secondo la filosofia open source. Tuttavia va però considerato che, vicino a queste iniziative in stile "makers" molto apprezzabili e interessanti, c'è un fiorente mercato di stampanti 3D che sta allargando ogni giorno di più il proprio volume di affari e che è più chiuso di un contenitore sottovuoto. Ottimi prodotti vengono sfornati da altrettanto valide aziende, come ad esempio ultimaker o Makerbot, che hanno i propri standard produttivi e di technical-support tutt'altro che "open".

Comunque, complimenti per i tuoi lavori (il polipetto mi sembra davvero eccellente...) e in bocca al lupo con la tua macchina, se vuoi continuare a condividere le tue esperienze penso che, oltre al sottoscritto, troverai altri amici qui del blog che avranno piacere di continuare a leggerti ;-)

ritratto di dodo

sono felice che tu sia felice :)

Crepi il lupo.
Ti ringrazio per il tuo commento (devo averti scosso l'anima per averti fatto scrivere un commento a mezzanotte e un quarto! :) ) e mi scuso perché in effetti mi sono lasciato prendere un po' la mano e sono stato impreciso.

In effetti per la questione del firmware esistono in commercio dei lettori esterni di sd card molto utili in quanto non serve avere per molte ore il pc collegato alla stampante (e soprattutto puoi mettere la stampante sul balcone per non impestarti casa di quell'odore terribile di ABS fusa, che è anche tossico). Personalmente ne ho testato uno realizzato da Bart Maijer che è compatibile con tutte e tre le board che vanno per la maggiore (Ramps, Megatronics e Minitronics) e va che è una meraviglia.

Hai ragione anche riguardo il business, ho voluto vedere solo il bicchiere mezzo pieno; tuttavia si può dire RepRap è una meravigliosa spina nel fianco per questo businnes chiuso.

ritratto di Antonello

Ha ragione delfino, quegli

Ha ragione delfino, quegli oggetti sono davvero belli!

ritratto di Piero Boccadoro

Avviso ai lettori

Dal momento che suppongo che tutti i lettori di articoli come questo possano trovare interessante la notizia, vi segnalo che questa mattina abbiamo pubblicato in esclusiva la prova di 3Doodler, la penna 3D.

Lo trovate qui: http://it.emcelettronica.com/abbiamo-messo-le-mani-su-3doodler-che-meraviglia-penna-3d

Buona lettura a tutti voi.

ritratto di Giorgio B.

Sei al limite dello

Sei al limite dello spam!

Scherzo, hai fatto bene. L'ho divorato quell'articolo.

ritratto di coccosi

Ottimo articolo, ha suscitato

Ottimo articolo, ha suscitato tutto il mio interesse dato che anche io come te ho guardato i video di Giacomo Moro ed assieme ad un mio amico ho costruito una stampante Prusa.
Attualmente stiamo tentando di estrudere qualche pezzo semplice, tipo cubo o parallelepipedo con risultati un po' scarsi! Ma non si demorde! :)

ritratto di dodo

Ti sono vicino

Ti sono vicino, anch'io all'inizio ero un po' demoralizzato dai risultati scarsissimi l'unico modo per migliorare è smanettarci :)
Ti posso solo dire di cercare la giusta temperatura, settare bene i parametri di slicing e stare molto attento alla struttura (tirare bene i bulloni, tendere le cinghie, rispettare le varie misure, il piatto deve essere in bolla, ecc). grazie mille per aver letto l'articolo

ritratto di slovati

Veramente un ottimo articolo,

Veramente un ottimo articolo, complimenti! Personalmente sono sempre più interessato al mondo delle stampanti 3D, che mi sembra si stia evolvendo a velocità impressionanti.
Pensate di pubblicare altri articoli in merito? Io sono molto interessato al mondo delle macchine CNC in generale, e vorrei cominciare a fare qualcosa di pratico in questa area. Mi piacerebbe approfondire anche il tema relativo agli aspetti del software (CAD/CAM, formati STL e G-CODE, firmware in grado di interpretare il G-CODE, ecc.).
La "fame" di conoscenza è molta..

ritratto di dodo

Grazie

Un sentito ringraziamento per aver letto l'articolo e aver commentato.
In effetti il mondo cnc è davvero vasto ed intrigante e sicuramente scriverò altri articoli in merito (sto prendendo seriamente in considerazione la realizzazione di una fresa cnc e di uno scanner 3d).
Molto probabilmente scriverò anche qualcosa riguardo la parte software.
Per quanto riguarda la tua fame di conoscenza l'unico modo di colmarla è fare qualcosa di pratico; io ti suggerisco di iniziare dalla stampante 3d perché troverai moltissime guide, tutorial e persone disposte ad aiutarti (io per primo); le altre macchine cnc, invece, non sono così comuni e rischi di non trovare così tanto materiale.

ritratto di Boris L.

Quando dici comuni intendi

Quando dici comuni intendi anche supportate?
Potresti suggerire dei modelli? (anche io non ne so molto ma son curioso)

ritratto di dodo

Informazioni

Con "non sono così comuni" volevo dire che mentre le stampanti 3d si stanno diffondendo molto agilmente e c'è una considerevole quantità di persone che ne posseggono una, per quanto riguarda le frese cnc sono molte meno le persone che, per hobby, ne hanno realizzata una.
Di conseguenza se cerchi nel web troverai una quantità infinita di modelli e varianti di stampanti 3d ma solo un paio di frese cnc.

Non mi riferivo al fatto del supportabile, non credo ci siano grossi problemi in questo ambito anche se, ripensandoci, è possibile che usando un sistema operativo diverso da Windows rischi di non trovare i software giusti (ad esempio il programma che va per la maggiore per controllare le frese cnc, pantografi, taglio laser e idraulico è Mach3 questo è disponibile solo per Windows). Non ti scoraggiare ci sono molti altri programmi altrettanto validi (è mal che vada puoi sempre ricorrere ad un emulatore).

Per quanto riguarda i modelli la fresa che volevo realizzare io non ha un nome vero e proprio (la chiamano progetto fresa a 3 assi), la puoi trovare sul sito cncproject dove puoi scaricarti anche il progetto.

Una valida altrernativa a questa fresa può essere quella di comprare la struttura (Proxxon MF70) di un pantografo non cnc e convertirla in cnc. Il vantaggio di questa opzione è che la struttura è molto solida è sicuramente migliore di quella fai da te tuttavia ha lo svantaggio di essere molto piccola.

ritratto di Xewer

Articolo degno di attenzione!

Sig.Dodo, conoscevo già le potenzialità delle stampanti 3D che descrive nell'articolo, in quanto cerco di tenermi sempre informato.

Oggi esistono molte stampanti "fai da te" ma quello che mi piace molto del Suo progetto è la realizzazione è soprattutto la Sua capacità dimostrata nel risolvere i problemi di messa a punto del progetto, (non penso sia facile) inoltre vedendo i campioni di stampa mi sembra di notare una discreta definizione, ma anche una notevole dimestichezza con il CAD da parte Sua (quindi complimenti doppi).

Da ultimo, ma a mio parere molto importante il fatto che Lei abbia predisposto la possibilità di auto replicazione delle parti della stampante (peculiarità già esistente, ma che pochi produttori mettono a disposizione) pone il Suo intento e soprattutto la Sua persona in quella speciale categoria filantropica riservata a quelli che pensano a divulgare le proprie conoscenza, anteponendo il principio della collaborazione solidale prima ancora di ogni forma di guadano.

Per questo motivo sono convito che il mio voto riguardo il Suo progetto sia più che meritato, spero che riceva moltissimi consensi.

P.S. Nel caso sia interessato a sviluppare una stampante 3D Low Cost commerciale, può contattarmi in qualsiasi momento, magari ne possiamo parlare.

ritratto di dodo

Sei troppo gentile, mi hai commosso :)

Ti ringrazio di cuore per la tua gentilezza, ho apprezzato moltissimo il tuo commento.

Mi piacerebbe molto parlarti riguardo lo sviluppo di una stampante 3d low cost commerciale; ti lascio la mia mail (gionatanblack@yahoo.it)

Grazie ancora e tanti auguri di buona Pasqua.

ritratto di Xewer

Stampante Low Cost

Gentile Dodo,

Grazie per la risposta. Sono interessato ad aprire un discorso con Lei per la realizzazione di una 3D prototipo con lo scopo di inserirla in un eventuale mercato.

Da parte mia ho delle strutture necessarie per realizzare le parti meccaniche e tutto l'insieme della stampante, ho anche le sufficienti conoscenze tecniche per quanto riguarda la progettazione di tali parti per es. telaio, snodi, aste di scorrimento e via dicendo fino ad ottenere un prodotto affidabile ed esteticamente interessante.

Al contrario non sono molto pratico nel settore software e programmazione, ma credo che per questo settore Lei sia molto esperto.

Il passo successivo sarebbe di sentirci telefonicamente e improntare un discorso di collaborazione per valutare la possibilità di realizzare un prodotto accessibile sia nel prezzo, sia nella facilità di utilizzo, magari con software open source, incluso un sistema operativo come per esempio Ubuntu, (tanto per non essere obbligati alle dipendenze dei soliti noti: Windows, Apple ecc.).

Lei pensa che è possibile realizzare una stampante con un'area di stampa di almeno 500 X 500 mm o di più? Magari a 2 o più colori? L'obiettivo sarebbe quello di mettere a disposizione stampante e software open source a laboratori start up, scuole e piccole aziende che intendono sviluppare nuove idee.

Se anche Lei la pensa in questi termini, mi faccia sapere dove e come la potrei contattare. Nel caso le lascio il mio numero: 339.4532500

Rimango in attesa di sue istruzioni.

Grazie ancora e Buona Pasqua.

ritratto di Xewer

Ma per dare il voto a questo progetto?

Come si fa a votare questo progetto?
Non ho FB, Twitter e Google Plus come potrei esprimere il voto?

Grazie.

ritratto di dodo

Problema di votazione

Sinceramente sono nella tua stessa situazione in quanto non ho account FB, Twitter e Google Plus e non ti saprei aiutare però chiedo subito a Piero e ti farò sapere con un commento.

ritratto di dodo

Problema di votazione

Piero mi ha risposto: "purtroppo il regolamento è chiaro: non si può votare senza una account Facebook, Twitter o Google Plus.".

ritratto di Piero Boccadoro

Abbiamo previsto una modalità

Abbiamo previsto una modalità di votazione basata su piattaforme social in maniera tale da garantire la più ampia partecipazione.
Eravamo consapevoli che taluni avrebbero potuto rimanere fuori da alcune piattaforme ma che nessuno utilizzasse alcuna di queste sinceramente non lo avevamo considerato.
Posso chiederti come mai non le usi?
Neanche Google hai?

ritratto di Xewer

Social Network

Buon giorno a tutti e a Lei Piero,

Mi spiace non poter votare, se non attraverso social network un articolo che trovo utile e interessante.

Purtroppo non uso i social network perché non ho tempo di dedicare a chat che mi obbligherebbero a passare tempo al PC. Probabilmente le piattaforme che leggo solo saltuariamente saranno anche interessanti per coloro che ne sentono la necessità, ma credo che si può vivere bene anche senza.
Gli argomenti trattati nei social network non sono sempre interessanti (salvo eccezioni) al contrario il tempo che dovrei dedicare a chattare è sempre prezioso e magari posso dedicarlo a cose più utili, impegnandomi nel sociale o nella ricerca scientifica

Utilizzo Google e non solo, esclusivamente come motore di ricerca, oltre non vado perché non ne ho le capacità.

Grazie a tutti.

ritratto di dodo

Social Network

Buon giorno e buona Pasqua,
vorrei contattarti riguardo la creazione di una stampante 3d low cost tuttavia non so come fare in quanto, se non possiedi un e-mail, il modulo di contatto di questo sito è inutile.
Come posso contattarti Xewer?

ritratto di Xewer

Mia mail

Buon giorno,

Può inviarmi la mail al mio indirizzo: sauro@xewer.com.

Le ho anche inviato il mio cell. Oppure può scrivermi una mail indicando un nr. dove La posso chiamare.

Grazie ancora è cordiali saluti.

ritratto di dodo

Nuovo articolo

Buon giorno,
se vi interessa l'argomento CNC non potete perdervi il mio nuovo articolo:)

 

 

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