Disegnare per la Stampante 3D

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Nei post precedenti abbiamo imparato come disegnare in 3D. Per stampare il nostro disegno non dobbiamo fare altro che salvarlo in un formato standard, Stereo Lito Grafico (STL). Un oggetto in formato STL è trasformato in una superficie formata solo da triangoli. Mia nonna Alda usava preparare delle grandi coperte di lana molto colorate. Le realizzava creando a maglia dei rettangoli colorati che poi univa tra di loro. Immaginate di prendere una delle calde coperte di mia nonna, ma realizzata con triangoli al posto dei quadrati. Usiamo poi la coperta per avvolgere interamente la figura che abbiamo disegnato. La coperta di triangoli è chiamata anche mesh di triangoli.

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123D Design, come quasi tutti i CAD, può salvare un disegno nel formato STL, utilizzando la voce Export STL che troviamo nel menu principale.

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Per stampare la nostra creazione è necessario un ultimo passo: dobbiamo affettare il file STL e creare gli strati da passare alla stampante. Un programma abbastanza semplice da utilizzare e molto diffuso è ReplicatorG. ReplicatorG affetta i solidi come se fossero salami. Le fette sono descritte da un linguaggio chiamato Gcode. I Gcode sono istruzioni che vengono inviate alla stampante e che si traducono in movimenti o altre operazioni come spingere il filo nell’estrusore o a quanto scaldare la plastica.

Disegnare per la stampa

Terminato il disegno, la cosa più importante da verificare è che l’oggetto sia unico e che non presenti dei fori, cioè sia a tenuta d’acqua. A volte questi problemi nascono quando ci sono intersezioni, estrusioni, fusioni. Ricordiamoci sempre di fondere i solidi con la funzione Combine, in modo che l’oggetto sia interamente solidale. Esistono dei programmi come MeshLab, in grado di rilevare la presenza di fori e di altri problemi e di correggerli automaticamente.

In teoria non tutti i disegni sono stampabili. La stampante deposita uno strato sopra l’altro e non è possibile depositare il materiale nel vuoto oppure superare un certo angolo critico.

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Ogni livello può sporgere di un poco rispetto al livello successivo. Per questo motivo è possibile realizzare struttura a sbalzo con angoli non eccessivi. Nella figura seguente i solidi sono stati colorati secondo il grado di criticità: quello in verde lo stamperemo senza problemi, con quello giallo siamo al limite e quello rosso potrebbe presentare una serie di barbe e difetti.

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In realtà è possibile stampare anche un oggetto che abbia degli sbalzi o delle parti sporgenti. I programmi come ReplicatorG offrono la possibilità di creare delle strutture di supporto alle parti sporgenti. Terminata la stampa, le strutture di supporto sono poi facilmente eliminabili sbriciolandole.

Sul piano orizzontale si possono raggiungere precisioni di qualche decimo di millimetro. Ai fini pratici, per via delle tolleranze è difficile avere dettagli inferiori al millimetro. Il discorso è differente per lo spessore dei layer (cioè degli strati orizzontali) che possono variare da 0.15 a 0.3 millimetri. Più il layer è sottile e migliore è la finitura dell’oggetto.

Per questo motivo, se dobbiamo realizzare oggetti che si combinano o parti meccaniche è bene tenere presente queste informazioni e lasciare almeno un millimetro di “aria” tra gli elementi. È possibile stare più stretti, ma probabilmente poi dovremo rifinire a mano le parti stampate.

Parametri di stampa

Mentre si progetta, è bene tenere presenti le caratteristiche della stampante. Vediamo insieme alcuni parametri fondamentali. Possiamo decidere come e se riempire gli oggetti. C’è un parametro che si chiama Infill: esprime la percentuale di riempimento dell’oggetto. Con un valore del 100% avremo un bel solido di plastica massiccia; il valore tipico è del 20%. Può sembrare poco, ma il risultato sarà comunque resistente e avremo risparmiato un bel po’ di plastica.

I solidi sono racchiusi da una superficie esterna chiamata Shell. Se desideriamo una maggiore rigidità, possiamo chiedere a ReplicatorG di realizzare più Shell (di solito se ne impostano due o tre).

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Avremo un effetto cipolla formato da più strati concentrici. Nella foto del triangolo possiamo notare almeno tre passaggi sui bordi dell’oggetto.

Quando la plastica si raffredda troppo rapidamente, si ritira, e l’oggetto si deforma. Per questo motivo le stampanti sono dotate di un piano riscaldato che è tenuto a una temperatura costante di 80/90°C. Possiamo intervenire sulla temperatura, ma a volte quest’accorgimento non basta e le nostre creazioni si arricciano comunque.

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È possibile limitare i danni creando una struttura di appoggio che migliora l’aderenza e il raffreddamento. Questa struttura si chiama Raft ed è generata da ReplicatorG (non dobbiamo disegnarla noi!). Nella figura seguente si vede il Raft: una specie di maglia a trama larga che è posta sotto all’oggetto.

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Se neppure il Raft funziona, si possono aggiungere dei piccoli dischi chiamati “orecchie di topo” sugli angoli del perimetro. Le orecchie di topo dobbiamo aggiungerle noi. Io solitamente creo dei cilindri di qualche centimetro di diametro e spessi 0.2 millimetri, in modo che occupino non più di uno strato orizzontale.

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Per migliorare l’aderenza si spruzza il piano riscaldante con della lacca. Personalmente ho provato a utilizzare anche dello scotch di carta da disegnatore, con ottimi risultati.

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Approfondisci l’argomento sul wiki o sul mio libro 123D Design per la stampa 3D.

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