Per i non addetti ai lavori, la stampa 3D è un'operazione semplice. È come aprire un documento e premere "stampa", giusto? In realtà, la stampa 3D è immensamente tecnica e richiede una notevole conoscenza per creare, un prodotto completo in stampa 3D. Questo blog esplora alcuni dei termini tecnici più comuni della stampa 3D, tra cui le complessità della produzione additiva, del CAD, del G-Code, degli estrusori e altro ancora.
La fabbricazione additiva, nota anche come stampa 3D, si riferisce alla creazione di oggetti tridimensionali aggiungendo materiale strato per strato. Come suggerisce il nome, si tratta di un processo additivo piuttosto che sottrattivo come la lavorazione CNC. Esistono diverse tecnologie di produzione additiva, tra cui la stereolitografia (SLA), la sinterizzazione laser diretta dei metalli e il processo MJF. La produzione additiva offre flessibilità, velocità e la possibilità di creare geometrie complesse che altrimenti sarebbero difficili o impossibili da realizzare con i metodi di produzione tradizionali.
Build Platela superficie all’interno della stampante su cui viene costruito la parte.
Il CAD (Computer-Aided Design) si riferisce all'utilizzo della tecnologia informatica per creare, modificare, analizzare o ottimizzare progetti. Il software CAD consente a progettisti, ingegneri, architetti e altri professionisti di produrre oggetti in 2D e 3D.
La deposizione si riferisce al processo di aggiunta di materiale strato per strato per costruire un oggetto tridimensionale. Questa tecnica prevede il deposito di strati successivi di materiale su un disegno o modello digitale creato con un software CAD. Un filamento termoplastico viene inserito in un ugello riscaldato nelle tecnologie di stampa 3D basate sulla deposizione, come la modellazione a deposizione fusa o la fabbricazione a filamento fuso. Il materiale viene fuso ed estruso sulla piastra di costruzione dell'oggetto o sugli strati precedenti secondo percorsi precisi determinati dal modello digitale. Man mano che ogni strato viene depositato, si fonde o si solidifica con gli strati precedenti, formando gradualmente la parte finale.
L'estrusore è il meccanismo responsabile della fusione e del deposito del materiale di filamento sulla piastra di costruzione per creare l'oggetto strato per strato, un componente critico nella stampa a deposizione come la FDM (Fused Deposition Modelling).
Filamento è il materiale utilizzato come sostanza principale per la creazione di parti (utilizzando la stampa a deposizione), alimentato nell'estrusore di una stampante 3D. I filamenti sono di vari tipi e composizioni, come ABS, PETG, TPU e Nylon.
G-Code una serie di istruzioni o comandi in un linguaggio standardizzato che indica alla stampante 3D (FDM) come creare una parte. Una sequenza di codici alfanumerici che controllano il movimento, la velocità, la temperatura e altri parametri necessari per produrre una parte stampata in 3D. Generati dal software di slicing (che converte un modello 3D in uno strato stampabile). I comandi specifici per i codici G guidano l'estrusore e la piastra di costruzione della stampante, includendo le istruzioni per i movimenti lungo gli assi X, Y e Z, le velocità di estrusione, le temperature di riscaldamento e raffreddamento, le velocità della ventola e altre impostazioni rilevanti per il processo di stampa. Ecco un esempio di come potrebbero apparire alcuni comandi in codice G:
- G0/G1 – Spostamento in una posizione specifica a una certa velocità
- G28 – Home tutti gli assi (ritorno al punto di riferimento)
- G92 – Imposta la posizione corrente sulle coordinate specificate
- M104 – Impostazione della temperatura dell'estrusore
- M140 – Impostazione della temperatura del letto
- M106 – Controllo della velocità del ventilatore
Heated Bed è una piattaforma su cui l'oggetto da stampare viene costruito strato per strato. Viene riscaldato a temperature specifiche, solitamente comprese tra 50 e 100 gradi Celsius o superiori, a seconda del materiale di filamento utilizzato. Lo scopo principale è quello di prevenire la deformazione e migliorare l'adesione tra il primo strato della stampa e il letto stesso.
L'Infill si riferisce alla struttura interna di una parte stampata. In genere è rappresentato come un modello di linee, griglie, triangoli o altre forme. È possibile regolare la densità di riempimento, specificando quanto spazio interno viene riempito con il materiale. Questa soluzione viene adottata al posto di stampare un oggetto completamente solido, che utilizzerebbe molto più materiale e richiederebbe molto più tempo. La scelta del riempimento dipende dai requisiti di stampa specifici. Se un pezzo richiede un alto livello di integrità strutturale o deve sopportare un peso elevato, potrebbe beneficiare di percentuali di riempimento più elevate per una maggiore resistenza. La regolazione della densità di riempimento consente di bilanciare la resistenza, l'uso del materiale e il tempo di stampa.
Jams i blocchi durante il processo di stampa si verificano quando il filamento (il materiale utilizzato per la stampa) si blocca nell'estrusore, nell'ugello o in un'altra parte del sistema di alimentazione della stampante 3D, interrompendo il processo. Diversi fattori contribuiscono al blocco come i problemi del filamento (grovigli, nodi o irregolarità), i problemi dell'estrusore (intasato o parzialmente bloccato), le impostazioni di stampa e i problemi meccanici.
Kapton Tape è un nastro adesivo resistente al calore, comunemente utilizzato nella stampa 3D (FDM). Si tratta di un nastro in file di poliimmide in grado di resistere a temperature elevate, in genere da 200 a 300 gradi Celsius (o addirittura superiori in alcuni casi). Il nastro Kapton viene spesso applicato al letto di stampa, in particolare nelle stampanti che non dispongono di un letto riscaldato integrato per i materiali che richiedono temperature più elevate. Lo scopo principale del nastro è quello di fornire una superficie piatta, durevole e resistente al calore su cui far aderire i primi strati della stampa. In questo modo si evita la deformazione e si favorisce una migliore adesione, soprattutto con materiali come l'ABS che tendono a deformarsi se il letto di stampa non è sufficientemente riscaldato. Il nastro Kapton ha un'eccellente conducibilità termica, che gli consente di distribuire il calore in modo uniforme sulla superficie di stampa.
L'altezza del Layer si riferisce allo spessore verticale di ogni strato che compone un oggetto stampato. Quando si utilizza la stampa 3D, il pezzo viene costruito in una stampante strato per strato. L'altezza del layer determina lo spessore di ciascuno di questi strati. Quindi, se l'altezza del layer è impostata a 0,2 mm, ogni strato della parte stampata avrà uno spessore di 0,2 mm. Layer con altezze minori consentono di ottenere dettagli più precisi, ma possono aumentare i tempi di stampa perché la stampante deve crearne di più per costruire il pezzo finale.
Il microstepping
è una tecnica utilizzata per ottenere un controllo più fine e un movimento più fluido dei componenti della stampante, in particolare dei motori passo-passo responsabili del movimento della testina di stampa o della piattaforma di costruzione.
I motori passo-passo funzionano dividendo un'intera rotazione in passi, che sono posizioni discrete in cui il motore può muoversi. Ogni passo corrisponde a un movimento angolare fisso. Il microstepping divide ulteriormente questi passi discreti in posizioni intermedie più piccole, invece di spostare il motore da un passo completo al successivo. Il microstepping consente frazioni di passi, creando incrementi di movimento più piccoli.
Ad esempio, se un motore passo-passo ha 200 passi completi per giro, il microstepping può dividere ogni passo completo in incrementi più piccoli, ad esempio 16 micropassi per passo completo. Ciò significa che ora ci sono 3.200 micropassi in un giro completo (200 passi completi × 16 micropassi).
Il microstepping può essere vantaggioso per diversi motivi: movimento fluido, maggiore precisione e riduzione del rumore del motore passo-passo.
L'ugello è la parte responsabile del deposito e della modellazione del filamento fuso per creare gli strati che formano il pezzo finale. L'ugello è generalmente realizzato in ottone o in altri materiali resistenti al calore ed è collegato all'estremità calda della stampante 3D. Sono disponibili in varie dimensioni, da 0,2 mm a 1 mm o più di diametro. La dimensione dell'ugello influisce sul livello di dettaglio, sulla velocità di stampa e sulla portata del materiale. Gli ugelli più piccoli sono adatti a stampe intricate che richiedono dettagli precisi. Gli ugelli più grandi possono accelerare il processo di stampa.
Overhang si riferisce a una parte di un oggetto stampato che si estende orizzontalmente o diagonalmente oltre lo strato precedentemente stampato senza alcun supporto sottostante. In sostanza, si tratta di un'area in cui la stampante deposita il materiale a mezz'aria senza alcun supporto strutturale da parte dello strato sottostante. Possono rappresentare una sfida perché il filamento fuso tende a scendere o ad abbassarsi quando viene stampato a mezz'aria. Senza un supporto adeguato, queste sezioni potrebbero non essere stampate con precisione. La maggior parte delle stampanti 3D è in grado di gestire piccole sporgenze senza supporto aggiuntivo fino a un certo angolo (di solito 45 gradi) senza compromettere la qualità di stampa. Tuttavia, quando l'angolo di sporgenza aumenta oltre la capacità della stampante di stampare senza supporto, diventano necessarie strutture di supporto.
Le strutture di supporto sono elementi aggiuntivi prodotti per fornire un sostegno temporaneo alle sporgenze durante il processo di stampa. Questi supporti vengono poi rimossi manualmente o dissolti una volta completata la stampa.
Il livellamento del letto di stampa assicura che la superficie di costruzione della stampante 3D sia perfettamente allineata e parallela al piano di movimento dell'ugello. Si tratta di regolare il letto di stampa per garantire che si trovi alla distanza corretta dall'ugello della stampante su tutta l'area del letto. Un letto di stampa livellato è essenziale per garantire l'adesione e l'altezza costante dello strato. Se il letto è irregolare o troppo lontano o troppo vicino all'ugello, può causare problemi di adesione, con conseguente scarsa qualità di stampa o stampe non riuscite. Un corretto livellamento del letto contribuisce inoltre a mantenere un'altezza di strato costante su tutta la superficie di costruzione, garantendo uniformità e precisione del pezzo stampato.
Il controllo qualità è una serie di processi e misure attuate per garantire che gli oggetti stampati soddisfino determinati standard, specifiche e caratteristiche desiderate. In Protolabs utilizziamo e offriamo una vasta gamma di controlli e certificazioni di qualità, come la ISO 13485 per le parti mediche, l'analisi delle polveri e la tracciabilità dei materiali, l'ispezione di qualità e molto altro ancora. Scoprite qui gli altri processi di controllo della qualità.
Raft Con struttura di supporto si intende una struttura supplementare stampata sotto il pezzo vero e proprio. Si tratta di uno strato o di una serie di strati aggiuntivi che fungono da fondamenta alla parte stessa. Viene stampata direttamente sul letto di stampa e costituisce una base stabile per i primi strati. Queste strutture contribuiscono a migliorare l'adesione, a fornire supporto per le sporgenze, a livellare e a calibrare.
Slicer è un software che converte un modello 3D (in genere in formato STL o OBJ) in istruzioni (codice G) che la stampante 3D può comprendere ed eseguire. Taglia il modello 3D in sottili strati orizzontali, generando una serie di istruzioni per la stampante su come costruire ogni strato per creare l'oggetto finale stampato. Il software dello slicer consente agli utenti di regolare vari parametri e impostazioni che influenzano il processo di stampa, tra cui l'altezza degli strati, la velocità di stampa, la densità di riempimento, le strutture di supporto, la fascia o la gonna e la temperatura di stampa.
Il percorso utensile si riferisce al percorso o alla traiettoria specifica che la testina di stampa (o l'estrusore) segue mentre deposita il materiale per creare ogni strato di un oggetto stampato. Il percorso utensile determina il modo in cui la stampante attraverserà ogni strato, compresi i modelli di riempimento, il perimetro (pareti esterne), gli strati superiore e inferiore e le strutture di supporto. L'ottimizzazione del percorso utensile è fondamentale per ottenere stampe accurate con la finitura superficiale, la resistenza e la precisione dimensionale desiderate.
La polimerizzazione UV è una tecnica di post-elaborazione utilizzata prevalentemente nei processi di stampa 3D a base di resina, come la stereolitografia. Questo processo e altri processi simili utilizzano una resina fotopolimerica liquida che si solidifica o polimerizza quando viene esposta a specifiche lunghezze d'onda di luce ultravioletta (UV).
Dopo il completamento di una stampa 3D a base di resina, l'oggetto in genere non è ancora completamente solidificato. Rimane in uno stato semi-solido e può presentare un eccesso di resina non polimerizzata sulla superficie. La polimerizzazione UV espone l'oggetto stampato a una luce UV aggiuntiva per indurire e solidificare completamente la resina, assicurando che l'oggetto raggiunga le sue massime proprietà meccaniche e diventi completamente polimerizzato.
La polimerizzazione UV migliora la resistenza, la durata e la finitura superficiale delle parti stampate in 3D.
La viscosità si riferisce alla misura della resistenza al flusso di un materiale. La viscosità ha un effetto diverso a seconda del servizio di stampa 3D utilizzato. Ad esempio, la modellazione a deposizione fusa (FDM) influisce sulla fluidità del materiale attraverso l'ugello dell'estrusore della stampante; i filamenti con una viscosità più elevata possono faticare a scorrere, causando intasamenti ed estrusioni incoerenti. Una bassa viscosità può portare a un flusso eccessivo, a stringere o a cadere tra le sezioni. Nei metodi di stampa a base di resina, come la stereolitografia (SLA), la viscosità influisce sul modo in cui il materiale si diffonde sulla piattaforma di costruzione e si solidifica quando viene esposto alla luce. Le resine con una viscosità più elevata tendono a diffondersi meno, con conseguenti stampe meno dettagliate o difficoltà a ottenere superfici lisce. Le resine con una viscosità più bassa possono scorrere più facilmente, consentendo di migliorare i dettagli nelle stampe più complesse, ma causando potenzialmente traboccamenti o imprecisioni se non vengono controllate in modo appropriato.
Warping è una deformazione o un sollevamento indesiderato dei bordi o degli angoli di un oggetto stampato durante il processo di stampa o dopo il completamento. Si verifica quando alcune aree della stampa si contraggono o si sollevano dal letto di stampa, dando luogo a una forma finale deformata o distorta. Diversi fattori contribuiscono alla deformazione, tra cui le fluttuazioni di temperatura, la scarsa adesione del letto di stampa, la stampa su ampie superfici piane e le alte temperature di stampa. La deformazione può essere attenuata utilizzando diverse tecniche, come l'uso di un letto di stampa riscaldato, una copertura, l'uso di ausili per l'adesione e l'ottimizzazione delle impostazioni di stampa.
L'asse X è uno dei tre assi principali che definiscono il movimento e il posizionamento della testina di stampa o dell'estrusore. L'asse X è tipicamente l'asse orizzontale che va da sinistra a destra, perpendicolare agli assi Y e Z.
L'asse Y come l'asse X, è uno degli assi principali di una stampante 3D. L'asse Y è in genere l'asse orizzontale che va dalla parte anteriore a quella posteriore della stampante, perpendicolare agli assi X e Z.
L'asse Z come gli assi X e Y, è uno degli assi principali di una stampante 3D. L'asse Z è in genere l'asse verticale che corre verso l'alto e verso il basso perpendicolarmente agli assi X e Y.
Ci sono molti altri termini di stampa 3D che probabilmente sentirete; per saperne di più, visitate il nostro glossario.