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come richiesto cerco qui di fare un piccolo "compendio" delle cose che ho imparato.
Stampanti 3d
Le stampanti 3d sono strumenti a controllo numerico che permettono modellare un oggetto
su 3 dimensioni, attraverso varie tecniche e vari materiali. Sono state usate per molti anni
nella prototipazione industriale, ma da qualche anno sono anche disponibili per usi hobbistici.
Le principali stampanti per usi hobbistici sono di due tipi:
1) quelle con tecnologia FDM (Fusion Deposition Modeling) sono le piu' diffuse. Praticamente funzionano estrudendo
attraverso un piccolo uggello un filamento di plastica fusa, e modellando uno strato sopra l'altro, sviluppano
pian piano l'oggetto 3d. Hanno una precisione che puo' arrivare al decimo di millimetro, e permettono quindi di creare
oggetti non precisissimi, ma a costi estremamente bassi e praticamente senza nessuna post-lavorazione
dell'oggetto.
2) quelle con tecnologia SLA (Stereo Lithography Apparatus) che utilizzano una resina che viene solidificata
da un laser a raggi UV. Hanno alcuni svantaggi: la stampante e' piu' costosa, anche la resina e' abbastanza costosa sicuramente piu' della plastica,
i pezzi prodotti vanno post-lavorati (puliti, fissati e colorati), i raggi UV possono essre pericolosi, e le resine e i liquidi di fissaggio sono tossiche.
Il vantaggio principale e' che si possono ottenere pezzi di una qualita' estremamente elevata, utilizzabili ad esempio
per miniature o addirittura gioielleria.
Ci sono anche altre tecnologie di stampa, ma le principali sono queste due. Io ho una stampante FDM.
La filosofia RepRap
La filosofia RepRap e' un concetto estremamente affascinante: replicating rapid prototyper.
quel "replicating" e' la chiave di tutto: teoricamente l'obiettivo ideale sarebbe una stampante che e' in grado di
stampare i pezzi per riprodurre una copia di se stessa!
https://en.wikipedia.org/wiki/RepRap_project
in pratica, nell'ambito della filosofia reprap esistono diversi progetti open source che permettono di autocostruirsi
delle stampanti 3d, stampando una buona quantita' di pezzi (non tutti) con un'altra stampante 3d. Da quello
che ne so, non esistono progetti open source SLA, sono tutte FDM.
La mia stampante che' una prusa 3i, ha un buon 40% di pezzi che sono stampanti da una stampante 3d,
e io stesso mi sono stampato una serie compelta di pezzi per sostituirli quando si rompono!
ovviamente esistono anche una serie di componenti (barre di ferro, viti, motorini passo-passo, schede di controllo arduino)
che non si possono stampare, ma si trovano facilmente in commercio.
Il forum https://reprap.org/forum/ (l'equivalente di bitcointalk.org
)e' pieno di info, ed esiste anche una sezione italiana, piena di gente appassionata e competente pronta ad aiutarvi.
Stampanti commerciali
Se non avete voglia di impazzire con dettagli tecnici ed autocostruzione, potete anche acquistare stampanti gia' fatte.
Ci sono stampanti da tutti i prezzi, a partire dalle cinesi da 200 euro fino a stampanti industriali da decine di miagliaia di euro
Per dare un'ordine di grandezza, con 500/1000 euro comprate un'ottima stampante FDM, e circa 2000 euro una buona stampante SLA
(pero' ribadisco entrambe le trovate cinesi a poche centinaia di euro, anche se poi si rompono o sono difettose suppongo siano cazzi vostri)
Parametri da considerare
Per pensare di acquistare/costruire una stampante, dovreste prima di tutto avere un'idea dell'utilizzo. Io ad esempio non ne
avevo la piu' pallida idea, quindi sono andato "a caso"
vi indico quelche parametro importante:
1) precisione che volete ottenere, per scegliere tra FDM e SLA. Se non vi serve una grande precisione, > 0.1 mm scegliete un FDM,
altrimenti sarete costretti ad una SLA, per appassionati di modellistica e miniture. Ricordatevi che la SLA richiede di posta lavorare
i pezzi con sostanze chimiche anche tossiche. Se non avete la passione da piccolo chimico, lasciate perdere.
2) dimensioni piatto e massima altezza. questi parametri indicano le dimensioni massime di un pezzo stampabile.
Nelle FDM e' normale un piatto 20x20 o anche 30x30 e un'altezza di 20 o 30 centimetri.
Nelle SLA di solito le misure sono piu' piccole (10x10 o 15x15 per il piatto e relative altezze)
3) tempi di stampa: considerate che una stampa dura tanto, il pezzo viene realizzato a strati di uno o due decimi di
millimetro alla vota, quindi per fare un millimetro di altezza ci vogliono 5 o 10 strati!
Per stampare un pezzo da 10x10x10 un po' complesso ci vogliono svariate ore di stampa con una normale FDM, quindi in ogni caso
non immaginatevi di stampare pezzi enormi.
4) possibilita' di errore: Se durante il processo di stampa si verifica un qualsiasi errore (manca la corrente, finisce
la plastica, si blocca qualcosa) il pezzo e' da buttare. Se stavate stampando da 3 ore, sono 3 ore buttate.
quindi di nuovo: Non pensate di fare pezzi enormi, piu' il pezzo e' grande meno e' probabile portare a termine
correttamente la stampa. Spezzate i pezzi in piccole parti da assemblare. QUesto per dire che in ogni caso
e' inutile pensare a stampanti con piatti enormi.
5) materiali: nelle FDM normalmente si usano due tipi di plastiche: PLA o ABS (anche se ora si trovano tanti altri materiali)
Ogni materiale ha le sue particolarita':
PLA si stampa facilmente, pero' e' poco resistente alla temperatura e gia' a 60 gradi si deforma, che sembra molto
ma al sole d'estate e' facile che cose esposte all'esterno si deformino.
ABS e' piu' resistente, ma e' piu' "stronzo" da stampare, ha bisogno di un piatto riscaldato, puzza parecchio
durante la stampa, e la qualita' del pezzo finito e' inferiore, insomma sarebbe bene avere una stampante chiusa per stampare ABS,
inoltre non tutte le stampanti sono attrezzate per stampare ABS.
invece le resine per le SLA sono fornite dai costruttori, e come ho detto vanno post lavorate, non credo ci sia una gran scelta,
ma la questione varia da costruttore a costruttore.
Come ottenere un file da stampare in formato stl
per stampare, ci vuole un file in 3d in formato stl (Standard Tessellation Language).
Il formato stl va bene per la stampa, ma poco per essere "editato", ossia a parte ingrandirlo e rimpicciolirlo, ci potete fare ben poco.
per ottenere questi stl ci sono diversi modi.
1) Andate su un sito tipo http://thingiverse.com , ossia un repository di stl gia' fatti. Ce ne sono un'infinita',
e c'e' un'infinita' di gente che ne condivide costantemente. Se cercate un modellino, una miniatura, o un
soggetto artistico, probabilmente lo trovate gia' fatto. Basta googolare un po con "stl 3d" e vi rendete conto che
ce n'e' una quantita' sterminata.
qualche buon anima mette a disposizione i formati originali, ossia i file nei formati sorgenti del programma che hanno usato per il progetto.
(autocad, solidwork, inventor, freecad, openscad....) se avete i sorgenti e il programma con cui sono stai fatti, allora potete modificare il progetto come vi pare,
se avete solo l'stl siete vincolati ad usare l'oggetto cosi' com'e' con ben poche possibilita' di modifica.
Se dovete fare una cosa specifica, ad esempio un pezzo di ricambio per un vostro elettrodomestico che si e' rotto,
oppure stampare il modellino del busto di vostra moglie, questo metodo, cioe' sperare di trovarlo su internet, non funziona
e ve lo dovrete fare da soli, con uno dei due metodi seguenti.
2) Disegnate il vostro pezzo/modellino con un programma 3d, e poi lo esportate in formato stl.
Di programmi di disegno 3d ce ne sono una marea, moltissimi a pagamento. autocad, solidwork, inventor, catia...
la gran parte sono programmi per disegno cad industriale, che costano cifre ridicolmente alte
(migliaia di dollari a licenza....) ma fortunatamente ce ne sono anche free,
Di quelli free veramente efficaci posso citare: openscad, freecad, blender. Ce ne sono altri, ma con questi ci fate praticamente tutto,
e tutti e tre sono in grado di esportare in stl (approfondiremo dopo gli ambiti di utilizzo)
3) Fate uno scan 3d di un oggetto gia' esistente (metodo che va bene SOLO per realizzazioni artistiche, NON per pezzi
tecnici che hanno bisogno di precisione). Per farlo si puo' usare un vecchio microsoft Kinect (io uso quello) oppure acquistare
uno scanner 3d per qualche centinaio di euro.
Come preparare un file stl per la stampa: lo slicer
Una volta ottenuto il nostro file stl, lo si passa in un software che si chiama slicer, ossia un programma che letteralmente
taglia a fettine il nostro modello 3d (da qui il nome slicer) e crea una serie di istruzioni da fornire alla stampante per
creare ogni fettina. In pratica lo slicer e' una sorta di "driver" della stampante, che produce il codice macchina
(gcode) eseguibile direttamente dalla stampante. Lo slicer deve avere una serie di informazioni per funzionare correttamente:
modello della stampante, tipo di plastica, temperature di estrusione, velocita' di stampa, dimensione delle slice,
e cosi' via, un'infinita' di parametri. Fortunatamente esistono dei software free, ad esempio slic3r e repetier host,
che hanno delle configurazioni preimpostate che funzionano con le principali stampanti.
Inoltre se comprate una stampante commerciale, ovviamente il fornitori vi dara' anche lo slicer adeguato per
la vostra stampante.
Stampare davvero
Non pensate che il processo sia semplice come stampare un foglio di carta. In realta' la stampa 3d e' piu' un'arte che una scienza.
Vi elenco alcuni problemi pratici che esistono in fase di stampa:
1) aderenza del pezzo al piatto di stampa: Il primo strato che viene stampato deve aderire bene al piatto di stampa, in quanto
tutto il resto del pezzo viene "costruito" sopra al primo strato. Se il primo strato si stacca dal piatto durante la stampa, tutto il pezzo e' fottuto.
Ricordate che il processo puo' durare diverse ore, quindi non e' cosi' strano che il pezzo si stacchi. Esistono vari metodi per fare aderire
bene il pezzo, ma uno dei migliori sembra (non ridete) l'uso della lacca per capelli da donna! si, io spruzzo un velo di lacca
per capelli sul piatto prima di inizare ogni stampa, ed e' effettivamente il metodo piu' efficace ed economico per fare aderire bene il pezzo!
2) usare rotoli di plastica "buona". La plastica da stampa e' venduta in rotoli di un filamento a spessore 1.75 mm. Se la platica non e' buona,
questo spessore puo' variare, e se diventa troppo grosso in certi punti (diciamo 2 mm) si incastra dentro l'estrusore e vi costringera' a smontare tutto per
"sturarlo" a mano. Un filamento di plastica secca si spazza facilmente, e se si spezza mentre sta stampando il pezzo, il pezzo e' fottuto.
insomma, non lesinate sulla plastica, un rotolo da 1kg costa 20 euro e ci stampate una vita.
3) i supporti. Immaginate di stampare un omino a braccia aperte. La stampa parte dai piedi, e sale pian piano, con ogni strato appoggiato sullo stato sottostante.
Quando arrivate alle braccia... le braccia non sono appoggiate da nessuna parte, e quindi la plastica delle braccia semplicemente cade giu'. (sperodo aver reso l'idea).
Per i pezzi con alcune parti "sporgenti" il programma di slicer aggiuge AUTOMATICAMENTE dei supporti, ossia delle strutture che non sono presenti nell'stl
proprio per supportare la stampa di parti che altrimenti non avrebbero appoggio. Ovviamente questi supporti a fine stampa vanno tolti manualmente.
La parte supporti e' veramente odiosa, in quando alcuni slicer aggiungono supporti che poi sono difficili da togliere, in quanto deriscono troppo al pezzo.
Non e' raro dover intervenire manualmente sui supporti creati dallo slicer, ma in questo caso ci vuole esperienza per capire se e come intervenire. Sappiate
che la parte supporti e' una di quelle che io odio di piu'!
4) come "trasmettere" la stampa. Alcune stampanti si presentano come server di rete, potete passare il pezzo direttamente alla stampante via rete.
Alcune stampanti hanno un lettore di micro sd per passare l'oggetto da stampare. Usate sd buone, se a meta' stampa
non riesce a leggervi la scedina, la stampa e' fottuta.
Altre stampanti hanno una interfaccia usb, e la stampa viene passata direttamente dal PC, non buferizzata! Questo e' il caso peggiore, perche' spesso e volentieri se il PC
e' windows, dopo due o tre ore di stampa si inventera' qualcosa per sputtanarvi la stampa, tipo: si mettera' in stand-by, decidera' di fare gli aggiornamenti, andra'
in blu screen, o insomma fara' una cosa qualsiasi alla windows per rompervi il cazzo. NON stampante un oggetto via interfaccia USB usando windows
(possibilmente, non usate proprio una stampante 3d con interfaccia USB)
5) la qualita' dei pezzi. Se vi progettate un pezzo da soli, quasi mai azzeccherete la qualita' del pezzo al primo tentativo.
se progettate un pezzi, siate preparati a fare almeno due o tre tentativi prima di avere un pezzo di qualita' accettabile.
ad esempio anche in un pezzo semplice come le monete per il decimo anniversario del forum, ho dovuto fare tre tentativi prima di ottenere
un pezzo con un buon effetto: la prima moneta era troppo piccola di dimatro e non si leggeva bene, la seconda si leggeva meglio ma
non mi piaceva la proporzione del simbolo bitcoin, e al terzo tentativo ho avuto un risultato che mi soddisfaceva. Insomma, dovete
essere pazienti.
6) Brim. Se il pezzo ha una base piccola e si sviluppa abbatanza in altezza, dovete aggiungere una "base" fittizia per migliorare l'aderenza,
altrimenti state certi che ad una certa altezza il pezzo si stacca dal piatto. Aggiungere il brim e quanto farlo grande sono opzioni che
potete dare allo slicer MA dovete decidere voi.
7) calibrazione. La stampante deve essere in bolla (sopratutto se una SLA) e perfettamente calibrata. Bisogna spesso ricalibrarla.
se avete una stampante con la calibrazione automatica, tanto meglio, altrimenti dovete imparare a ricalibrarla a mano, agendo su piccole viti
e usando programmi per calibrarla.
8 ) resistenza del pezzo: Per risparmiare plastica, l'interno del pezzo non viene riempito, ma viene creata una struttura a nido d'ape chiamata infill.
Se il pezzo non deve essere resistente, ad esempio e' un pupazzetto, basta un infill basso, tipo 20% o meno. Se il pezzo deve sopportare sforzi,
bisogna riempirlo di piu'. La scelta dipendera' dalla vostra esperienza, e' un parametro che dovrete assegnre allo slicer. Inoltre considerate che la
resistenza meccanica del pezzo sugli assi x-y (la base) e' molto piu' alta rispetto all'asse y, quindi cercate di fare in modo di stampare sull'asse x-y
la parte del pezzo che avra' piu' sollecitazioni meccaniche (e cio' dipende come lo orienterete nel programma di slicing, e dalla forma del pezzo)
Credo che per le SLA il problema della resistenza meccanica del pezzo prodotto sull'asse Z sia meno sentito, ma non so in che misura.
9 ) manutenzione. Essendoci in ballo plastica fusa, oppure resine liquide, diversi motorini, molte parti in movimento, ed essendo fondamentalmente attrezzi hobbistici,
e' facile che la stampante si fermi: si puo' ostruire l'uggello (mi e' successo diverse volte), disallineare il laser, si puo' rompere il piatto (che in molti modelli
e' una lastra di vetro) si puo' rompere un pezzo (molte parti sono in plastica) ecc... dovreste imparare a fare un po' di manutenzione da soli,
oppure acquistare una stampante che abbia un centro manutenzione. Non sperate che non si rompa mai.
e cosi' via per un sacco di dettagli. Insomma ho aggiunto questi punti per farvi capire che non e' che arriva la stampante e sarete
in grado di stampare la qualunque, ma invece dovrete impratichirvi e cominciare a conoscere il vostro strumento, per ottenere pian piano
il massimo di quello che puo' dare, e non vi demoralizzate al primo disastro!
I PROGRAMMI DA USARE
indichero' qui solo i programmi free, non uso programmi a pagamento.
Programmi di slicing
slic3r https://slic3r.org/ slic3r e' il programma di slicing che uso di piu', perche' lo trovo estremamente completo e versatile.
ha solo (a mio avviso) un grande difetto: e' pessimo nel creare i supporti. Quando devo stampare un pezzo con
molti supporti complicati, non uso slic3r.
cura https://ultimaker.com/it/software/ultimaker-cura cura e' lo slicer fatto da ultimaker, un produttore di stampanti, fortunatamente e'
GPL e free. Come opzioni lo trovo piu' "giocattoloso", ossia piu' adatto ad un utonto, pero' fa sicuramente meglio i supporti rispetto a slic3r.
quando devo stampare un pezzo con molti supporti uso cura.
Programmi di disegno 3d
questa sezione e' per gente non professionista del disegno 3d. Ovviamente se di lavoro disegnate con un cad 3d,
sapete usare il vostro strumento (per esempio autocad) per disegnare e saprete gia' come fare. Unica nota:
il vostro software deve essere in grado di esportare in STL, ma credo non sia un problema al giorno d'oggi.
openscad https://www.openscad.org/ openscad e' il mio preferito. praticamente il 90% dei miei pezzi l'ho fatto usando openscad.
se dovete creare un pezzo tecnico, non troppo complesso, da sviluppare velocemente, openscad e' il vostro programma.
La caratteristica secondo me UNICA e' che openscad non si usa disegnando con la solita interfaccia grafica, ma
si usa... programmando, ossia scrivendo righe di codice.
Se siete hobbisti e vi capita di mettere mano al disegno 3d saltuariamente, riprendere in mano dopo mesi
un programma di cad con tutti le sue sterminate opzioni non e' semplice, probabilmente ci vuole mezz'ora/un'ora solo per
orientarsi dentro ai menu (se basta), con openscad questo problema non esiste, basta programmare, e le primitive
di programmazione sono cosi' semplici e intuitive che in 5 minuti siete operativi.
Per farvi un esempio, vi faccio vedere un pezzo che ho disegnato (anzi e' piu' corretto dire programmato)
proprio ieri sera, ci avro messo un'oretta. Mi servivano sei angolari per assemblare delle lastre di plexiglass, ma il problema
e' che le lastre devono essere a 60 gradi di inclinazione. In commercio si trovano tantissimi angolari, ma tutti
a 90 gradi. Alla fine ho deciso di farmelo da solo.
questo e' il codice, una ventina di righe di codice stile c:
------------------------
spessore=2;
spessore_plex=5.1;
larghezza=40;
altezza=40;
difference()
{
translate ([-(spessore*2+spessore_plex),-spessore,0]) prisma(larghezza, altezza);
translate ([-(spessore*2+spessore_plex+.2),-spessore-.1,-1]) prisma(10, altezza+10);
rotate([0,0,60]) translate ([5.8, 0, spessore]) cube ([larghezza+10, spessore_plex, altezza+10]);
rotate([0,0,0]) translate ([2.9, 0, spessore]) cube ([larghezza+10, spessore_plex, altezza+10]);
}
module prisma(lato, h)
{
linear_extrude(height = h , twist=0 )
{
tmp=lato * sqrt(3/4);
polygon(points=[[0,0],[lato,0],[lato/2,tmp]]);
}
---------------------------------------------
e questo e' il risultato (non stampato, e' ancora un disegno 3d)
Sfido chiunque che non faccia disegno 3d in modo professionale e quindi con una grande manualita' sui programmi di cad,
a fare un pezzo del genere in un'ora con qualsiasi altro programma!
freecad https://www.freecadweb.org/
freecad e' un classico programma di cad 3d con interfaccia grafica, si possono fare pezzi anche di notevole complessita',
c'e' una marea di documentazione etutorial ed e' gratuito. Allora perche' non uso questo? Inizialmente avevo iniziato a disegnare con freecad,
e per farlo avevo investito una buona settimana per imparare il prgramma, e diciamo che in quel modo ero riuscito ad ottenere qualche valido risultato.
Il problema e' stato che poi per qualche mese non ho piu' dovuto disegnare nulla e quando l'ho dovuto riprendere in mano, dramma: non mi ricordavo piu' un tubo.
Morale, ci ho dovuto impegare un'altra giornata per ritornare a muovermi con un minimo di agilita' dentro il programma. E cosi' e' stato
per altre due volte, finche mi sono rotto il cazzo, cioe' ogni volta metterci cosi' tempo per ricordare come si usa il programma prima
di poter iniziare a disegnare e' una cosa che a me non piace.
In sintesi, se il programma di cad lo usate spesso, e quindi la manualita' vi rimane, oppure avete buona memoria ed anche dopo
un bel po' di tempo che non lo usate siete in grado di muovervi agevolmente, allora forse il vostro programma di disegno 3d
e' freecad, che sicuramente vi permettera' di ottenere pessi piu' complessi e raffinati rispetto a openscad.
Altra funzione interessantissima che ha freecad (e che a volte uso) e' la possibilita' di modificare (anche se con diverse limitazioni)
direttamente gli stl, funzione abbastanza rara nei programmi di disegno 3d. Quindi se avete un stl che piu' o meno vi piace,
e vorreste fare qualche modifica, provate con feecad, potreste (forse) riuscirci!
Sempre nell'ambito stl, alcuni stl che si trovano in giro hanno dei problemi, i vertici non collimano, la superfice non e' chiusa...
insomma non ottemperano alle caratteristiche che deve avere un stl stampabile e quando li sottoponete allo slicer questo
vi segnala degli errori e non procede. Freecad ha una funzione di riparazione automatica degli stl, che potrebbe venirvi comoda
per rendere stampabile un stl problematico. A me e' capitato di usare questa funzione, ed alcune volte mi ha permesso di "riparare"
stl di oggetti che lo slicer mi indicava errati.
blender https://www.blender.org/ menre openscad e freecad vanno bene per il disegno tecnico, se siete
interessati a realizzazioni artistiche (pupazzetti, miniature, soprammobili ecc) blender e' il software adatto. il pro e' che con blender ci fate di tutto,
da un disegno 2d ad un intero film animato tipo pixar. il contro e' che blender e' un vero mostro: per fare un esempio, ogni volta
che ci entro non solo mi perdo tra le sterminate praterie di menu', ma manco mi ricordo come si fa a muovere il pezzo con il mouse,
perche' in quel programma nulla e' banale. Inoltre io sono artisticamente negato, e quindi non mi e' mai interessato piu' di tanto
approfondire. Non sono quindi la persona adatta ad insegnarvi ad usare blender, posso solo indicarvi che potrebbe essere
la vostra soluzione per realizzazioni artistiche. Ma in questo caso preparatevi ad investire una quantita' importante di tempo (settimane)
per imparare ad usarlo decentemente.
SCANNER 3d
Se volete riprodurre oggetti gia' esistenti, allora la strada e' uno scanner 3d. Attenzione, questa strada NON va bene
per oggetti tecnici, che debbono avere una certa precisione. E' indicata per modellini e realizzazioni artistiche.
ciclop https://reprap.org/wiki/Ciclop/it ciclop e' uno scanner 3d open source.
Se avete pazienza potete farvelo da soli. Se non avete pazienza potete comprarlo per poco piu' di 100 euro.
In questo caso i software da usare sono horus per pilotare lo scanner, ed eventualmente meshlab per "sistemare"
l'oggetto scanerizzato, poi solita trafila slicing e stampa.
Per scannerizzare oggetti piccoli e' una figata: https://www.youtube.com/watch?v=d3takfUcrYY
kinect se dovete scanerizzare oggetti piu' grandi, vi consiglio di trovare un kinect 360 (non il nuovo kinect,
quello della xbox 360). Utilizzando i driver kinect 360 per windows (esistono, io li ho installati!) e dei software controllo,
potete scanerizzare oggetti piu' grandi, tipo una persona. L'uso tipico e' fare il "busto" in 3d vostro e di vostra moglie e/o fidanzata
fotogrammetria la fotogrammetria e' una tecnica che permette partendo da diverse foto 2d
prese da tutti i lati di un oggetto, di ricostruire informazioni 3d dell'oggetto. Ve lo cito solo come possibilita',
ai tempi feci degli esperimenti ma con nulli o scarsissimi risultati. Magari i software si sono perfezionati, od ero scarso io...
se avete voglia curiosita' googolate, esistono software free per fare dei tentativi.
