di Roberta Lombardi
“Usare una stampante 3D non è facile come far partire la lavatrice.”
Questo mi disse Ivan Tarozzi, socio del RiminiLUG, quando gli chiesi se era il caso che ne acquistassi una per la scuola primaria in cui lavoro.
Il messaggio era chiaro: per usare una stampante 3D bisogna studiare e sperimentare, insomma dedicarci del tempo. Non avendo tempo da dedicare lasciai perdere, ma sono passati alcuni anni ed è arrivato il momento, per me e per altri soci del RiminiLUG, di confrontarsi con questa tecnologia, sfruttando l’esperienza sul campo di Ivan.
Attualmente le tecnologie di stampa 3D offrono soluzioni versatili e adatte a una vasta gamma di applicazioni nel settore della prototipazione e della produzione industriale.
A livello amatoriale, le stampanti 3D sono diventante meno costose, più affidabili e un po’ meno complicate da usare.
Le domande a cui ha cercato di rispondere Ivan durante la serata sono state: quale tipo di tecnologia è più adatto alle nostre esigenze? Quali materiali sono disponibili? Di che attrezzature abbiamo bisogno? Quali sono i costi per il dispositivo e i materiali? Quali software open source si possono utilizzare?
Tecnologie di stampa 3D e tipi di stampanti per la fusione della plastica
MODELLAZIONE A DEPOSIZIONE FUSA (FDM)
La modellazione a deposizione fusa è la forma di stampa 3D più diffusa tra gli hobbisti e le scuole.
Ci siamo concentrati, durante la serata, su questo tipo di tecnologia.
Le stampanti 3D FDM creano le parti fondendo ed estrudendo il filamento termoplastico, che un ugello di stampa deposita strato per strato su un piatto di stampa.
Le stampanti FDM cartesiane hanno l’estrusore che si muove a destra/sinistra e alto/basso secondo le coordinate cartesiane nei tre assi x, y, z (in alternativa, su alcuni modelli, è il piatto di stampa a muoversi) .
L’allineamento del piatto è importantissimo, così come è fondamentale l’utilizzo di materiali (lacca, colla stick, ecc.) per far aderire l’oggetto al piatto e impedirgli si spostarsi.
La modellazione a deposizione fusa può essere utilizzata con una vasta gamma di termoplastiche standard, ad esempio ABS, PLA, PETG e le loro varie miscele.
Il prodotto che si ottiene ha una risoluzione inferiore rispetto agli altri metodi di stampa.
STEREOLITOGRAFIA (SLA)
Inventata negli anni ’80, è stata la prima tecnologia di stampa 3D al mondo ed è ancora una delle tecnologie più diffuse a livello professionale. La stereolitografia utilizza un laser per polimerizzare la resina liquida in plastica dura: questo processo viene chiamato fotopolimerizzazione.
Gli oggetti prodotti con questa tecnica hanno una buona risoluzione, dettagli accurati e superfici più lisce.
SINTERIZZAZIONE LASER SELETTIVA (SLS)
Le stampanti 3D SLS utilizzano un laser ad alta potenza per fondere piccole particelle di polvere di polimeri. La polvere non fusa sostiene la parte durante il processo di stampa ed elimina la necessità di strutture di supporto dedicate. Le parti prodotte tramite stampa SLS sono ottime nelle produzioni industriali, perché equivalgono in robustezza a quelle create a iniezione.
Materiali disponibili
Per la Modellazione a Deposizione Fusa (FDM) si utilizza soprattutto il PLA (Acido Polilattico), una plastica biodegradabile costituita da risorse naturali rinnovabili e per questo rispettosa dell’ambiente.
Il PLA ha una buona resistenza meccanica e una bassa ritrazione, il che lo rende stampabile anche senza piatto riscaldato. È completamente atossico e inodore fino ad alte temperature, fattore molto importante se lo si usa in casa o nelle scuole. Il prezzo delle bobine è abbordabile.
È molto importante tenere le bobine in un contenitore chiuso dopo ogni utilizzo, per evitare che il PLA si “secchi”, perdendo elasticità.
Quale stampante 3D acquistare
Attualmente sul mercato esiste un’ampia gamma di stampanti 3D FDM “casalinghe”, che partono dai 100 euro di un kit per costruire una stampante fai da te. La Campustore 3.0 della mia scuola è costata circa 900 euro. Alcuni laboratori delle scuole superiori dispongono di stampanti WASP che costano 3000/4000 euro. Molto diffuse in scuole e Fablab sono anche le Ultimaker.
Software open source
- un SW per la modellazione 3D come Tinkercad, Sugarcad, Blender o Freecad
- uno slicer come Ultimaker Cura o PrusaSlicer.
Lo slicer progetta e mostra come avverrà la stampa, presentando gli spazi pieni e vuoti all’interno dell’oggetto. Fornisce anche dettagli sui tempi di stampa. Va configurato con il modello della stampante 3D da utilizzare e con la risoluzione di stampa che si vuole ottenere. Il file generato dallo slicer (GCODE) contiene le istruzioni per far muovere la stampante, per gestire le temperature di piatto ed estrusore, e per comandare l’estrusione del filamento. Questo file va quindi eseguito sulla stampante, o copiandolo su una SD da inserire nella stampante, o inviandolo via rete (per le stampanti più evolute che supportano tale modalità).
Si possono trovare tantissimi progetti 3D sul web. Un buon punto di partenza è thingiverse.com, dove si trovano file già pronti per la stampa. Ivan consiglia di scaricare tutti i files del progetto, cliccando su “Download all files”.
Un programma utile per visualizzare immagini 3D già pronte è Meshlab.
Per le stampanti sprovviste di interfaccia di rete/wifi esiste un interessante progetto open source chiamato Octoprint.
E’ possibile installare Octoprint su un computer, o ancora meglio su un Raspberry Pi (o schede simili), il quale verrà collegato via USB alla stampante.
Attraverso un normale browser web sarà quindi possibile accedere a tutte le funzioni di stampa, inviare files GCODE e tenere sotto controllo lo stato di avanzamento (anche utilizzando una webcam per rilevare eventuali problemi di stampa o creare timelaps), o notificare via telegram il completamento del lavoro.
I software slicer possono dialogare direttamente con Octoprint per inviare il codice GCODE che poi il Raspberri Pi invierà alla stampante via USB.
Questo articolo riassume a grandi linee la serata del 19 gennaio 2023, presso il laboratorio di Via Mantova.