Profili e parametri di stampa 3D: come scegliere le impostazioni di stampa per realizzare una parte in 3D
Come ottenere una buona qualità di stampa con le impostazioni di stampa 3D
È possibile, quando si acquisiscono esperienza e conoscenza dei parametri di stampa, ottenere una buona qualità di stampa tramite il corretto setting delle impostazioni di stampa 3D. Potresti aver appena ricevuto la tua stampante 3D ed essere in procinto di stampare una parte. Accedi al tuo software di slicing e sullo schermo apparirà un lungo elenco di parametri. Quali impostazioni determineranno una qualità elevata? Come velocizzare i tempi di stampa?
Conoscere approfonditamente i diversi parametri di stampa può fornire maggiore chiarezza sulla loro influenza sul risultato finale, consentendo quindi una migliore esperienza di stampa. Ecco una breve guida per ottenere una buona qualità di stampa!
Cosa sono i profili nella stampa 3D?
I profili nella stampa 3D sono il set di parametri che definiscono le impostazioni della macchina per stampare una parte, attraverso l’uso di un software di slicing. Al variare delle impostazioni dello slicer, i risultati ottenuti potrebbero essere diversi.
Poiché ogni materiale e ogni stampante sono diversi, le impostazioni di stampa 3D dovranno essere regolate al fine di ottenere una buona qualità di stampa. Anche a seconda della geometria del file 3D, alcune impostazioni dovranno essere ottimizzate.
Tra i parametri di stampa 3D che possono essere impostati in un software di slicing ci sono:
- diametro del nozzle;
- altezza layer;
- numero di perimetri;
- percentuale di riempimento (infill);
- informazioni sul materiale (temperatura della camera, temperatura di estrusione, ecc.).
Cos’è lo slicing nella stampa 3D
Lo slicing nella stampa 3D è quella fase del processo che permette di discretizzare un modello tridimensionale di un oggetto in sezioni, al fine di creare un *.gcode. Il *.gcode è l'insieme delle istruzioni che vengono fornite alla stampante 3D.
In breve, lo slicing è la conversione digitale di una geometria in un set di istruzioni macchina tramite un software. Grazie allo slicing, le stampanti 3D sanno come stampare gli oggetti.
Tra le impostazioni più comuni date dal *.gcode alla stampante, ci sono:
- movimenti dell’estrusore;
- livellamento del piano;
- spostamenti del piano di stampa;
- alimentazione del filo;
- temperatura della camera;
- temperature del nozzle.
Cosa c’è da sapere sul diametro del nozzle di una stampante 3D
Il nozzle nella stampa 3D è la punta dell’estrusore da cui il filamento polimerico fuso fuoriesce per formare una parte solida. Più piccolo è il diametro del nozzle, meno materiale verrà depositato e maggiore sarà il tempo di stampa. Dunque, bisogna trovare un compromesso tra risoluzione e velocità.
Inoltre, il diametro del nozzle ha un’influenza sull’altezza layer. Difatti, questa deve essere regolata in base al rapporto con il diametro dell’ugello. Questo perché, subito dopo l'estrusione, la parte piatta nella punta del nozzle preme delicatamente sul filamento fuso allo scopo di fondere meglio gli strati. Di conseguenza, l'altezza layer non può essere superiore al diametro del nozzle. Insieme ai parametri precedenti, se la stampante è dotata di motori passo-passo, potrebbe essere necessario considerare i cosiddetti magic numbers.
I magic numbers della stampa 3D: l’influenza sull’altezza layer
I magic numbers nelle stampanti 3D sono le specifiche altezze layer che permettono l’allineamento del motore dell’asse Z con le proprietà della madrevite, al fine di garantire un processo di stampa più fluido e accurato. Essi sono utilizzati per evitare il disallineamento tra altezze layer e i punti sui motori della stampante. Questo comporterebbe eventuali imperfezioni di stampa, identificabili visualizzando lateralmente un componente stampato.
Le stampanti ARGO di Roboze sono dotate di motori brushless per la movimentazione dell’asse Z. Questo porta ad un processo fluido senza bisogno di calcolare il magic number ideale.
Il valore consigliato per l’altezza layer nella stampa 3D generalmente si aggira tra il 15% e il 75% del diametro del nozzle:
- Al di sotto del 15% il tip potrebbe ostruirsi poiché il materiale non viene tirato con forza sufficiente dal motore;
- Intorno al 15% il processo diventa più lento e non ci sono vantaggi significativi in termini di qualità;
- Con valori intorno al 75% la qualità superficiale inizia a peggiorare;
- Oltre il 75% il foro di estrusione potrebbe ostruirsi a causa dell’alta pressione e dell’alta viscosità del polimero che inizia ad espandersi, portando aria all’interno.
Dunque, l’altezza layer ottimale è generalmente attorno al centro di questo intervallo.
Altezza layer e dimensione del nozzle: ci sono diverse dimensioni degli ugelli?
I nozzle di una stampante possono avere diverse dimensioni, determinate dal diametro del nozzle stesso. Il nozzle più utilizzato è lo 0,4 mm, in quanto permette un buon livello di dettaglio senza compromettere la velocità di stampa. Tuttavia, le stampanti Roboze sono dotate di quattro diversi diametri di nozzle: 0,25 mm, 0,4 mm, 0,6 mm, e 0,8 mm, in base alle necessità di stampa.
Regolare i parametri di stampa non è un gioco da ragazzi. Modificando i parametri del software, un’alta qualità della stampa non può essere assicurata.
L’influenza di un nozzle più grande in una stampa, con la conseguente diversa altezza layer, si nota da un tempo di stampa inferiore e una più bassa risoluzione della geometria.
Parametri di stampa 3D ideali: quali sono le conseguenze delle diverse impostazioni di stampa 3D?
Per comprendere quali sono le conseguenze delle diverse impostazioni di stampa, ci vuole una certa esperienza nel campo della stampa 3D. Per questo motivo, Roboze fornisce i parametri di stampa ideali per le quattro diverse dimensioni del nozzle. In questo modo, per stampare devi solo selezionare la dimensione del nozzle e il file, il software genererà il *.g code con impostazioni predefinite.
Gran parte del lavoro è fatta da Roboze: con i parametri di stampa già forniti, si può stampare pressoché qualsiasi cosa. Per alcune richieste particolarmente customizzate, l’operatore avrà bisogno di personalizzare ulteriormente i profili di stampa 3D per rispondere a specifiche necessità. Il team Roboze lavora al fianco di ciascuno dei suoi clienti per personalizzare le impostazioni di stampa. Dopo questi trainings, i clienti acquisiscono un know-how avanzato sulla stampa 3D, diventando indipendenti nel loro flusso di lavoro per produrre parti perfette.
L’infill nella stampa 3D: quanto influisce sulla stampa?
La percentuale di riempimento è uno dei parametri di stampa da impostare nel software di slicing. Esso determina la quantità di materiale che l’utente vuole avere all’interno della parte, sapendo che i perimetri di contorno, che formano l’esterno dell’oggetto 3D, verranno comunque stampati all’esterno dell’infill. Questo riempimento può assumere diverse forme, come ad esempio:
- A Griglia;
- Triangolare;
- Esagonale;
- Concentrica;
- A Zig-zag;
- Giroidale.
La tecnologia FFF è una delle poche soluzioni che permettono l’implementazione dell'opzione di riempimento. Significa che le parti possono essere non completamente piene, portando ad un maggiore risparmio di peso, ma mantenendo le superfici funzionali. Poiché la percentuale di riempimento è una misura della densità della parte interna degli oggetti 3D da produrre, di conseguenza, minore è il riempimento, minori saranno le proprietà meccaniche della parte.
Generalmente, è consigliabile un riempimento molto basso per prototipi estetici e dimensionali, mentre un riempimento maggiore per parti funzionali soggette a carichi più elevati.
Influenza della temperatura di stampa sulla qualità dei materiali
La temperatura è una delle impostazioni più importanti da regolare durante la stampa. Generalmente dipende dal materiale da stampare. La temperatura di estrusione per la stampa di polimeri deve essere superiore alla Tm, la temperatura di fusione, per avere un materiale fluido che possa modellarsi nella forma desiderata. Allo stesso tempo, la temperatura di estrusione non dovrebbe essere troppo alta: in tal caso, può degradare i componenti dell'estrusore e il polimero estruso potrebbe diventare troppo fluido per essere gestibile, portando a una scarsa qualità delle parti.
Allo stesso tempo, nelle stampanti dotate di camera calda, come quelle della serie ARGO, l'ambiente di stampa può essere portato ad una temperatura che favorisca la cristallizzazione del materiale. Una stampante 3D che stampa PEEK dovrebbe avere una temperatura della camera superiore alla Tg, la temperatura di transizione vetrosa, per raggiungere la cristallizzazione nel materiale. Solo in questo modo si può evitare un post-processing termico come la ricottura (annealing). Infatti, se la camera si trova a una temperatura inferiore alla temperatura di transizione vetrosa, la struttura polimerica del PEEK rimane nel suo stato vetroso e non è abbastanza viscoso o elastico da consentire una migliore adesione per far avvenire la cristallizzazione.
Influenza dei parametri di stampa sulle applicazioni di stampa 3D
I parametri di stampa influiscono sulle proprietà delle parti stampate in 3D, come:
- Risoluzione;
- velocità di stampa;
- precisione;
- proprietà meccaniche.
I parametri ideali vanno scelti in base all’applicazione e alle esigenze specifiche della stampa 3D.
I quattro parametri di stampa 3D delle soluzioni Roboze sono:
- Ultra-quality
- Diametro del nozzle: 0,25 mm
- Materiali: PEEK e Carbon PEEK
- Serie: Xtreme
- Vantaggi: altissima risoluzione, ideale per componenti a parete sottile e parti estetiche. Processo più dimensionalmente stabile
- Applicazioni: parti molto piccole, connettori elettrici, cover per chip, contenitori microfluidici, morsettiere
- Industrie principali: elettrica e chimica
- Quality
- Diametro del nozzle: 0,4 mm
- Materiali: PEEK, Carbon PEEK, Ultem9085, Carbon PA, Functional-Nylon, PC-Lexan, PP, Flex-TPU, ABS, ABS-ESD, Ultra-PLA
- Serie: Xtreme, ARGO
- Vantaggi: alta risoluzione e buon compromesso tra risoluzione e velocità di stampa
- Applicazioni: piccole parti, guarnizioni
- Industrie principali: beni di consumo, energy, marina
- Speed
- Diametro del nozzle: 0,6 mm
- Materiali: PEEK, Carbon PEEK, Ultem9085, Carbon PA, Functional-Nylon, PC-Lexan, PP, Flex-TPU, ABS, ABS-ESD, Ultra-PLA
- Serie: Xtreme, ARGO
- Vantaggi: tempi di stampa ridotti e porosità inferiore
- Applicazioni: parti di media grandezza, staffe, attrezzaggi, alloggiamenti
- Industrie principali: Machinery & Manufacturing
- Ultra-fast
- Diametro del nozzle: 0,8 mm
- Materiali: Carbon PA
- Serie: Xtreme
- Vantaggi: tempi di stampa molto bassi e porosità inferiore, con conseguenti proprietà meccaniche più elevate. I tempi di produzione sono estremamente ridotti rispetto a soluzioni simili presenti sul mercato
- Applicazioni: parti di grandi dimensioni, tooling, jigs & fixtures
- Industrie principali: aerospace, automotive
Come si stampa utilizzando un software di slicing 3D?
A settembre del 2021, Roboze ha rilasciato Prometheus, la soluzione software che contiene l'insieme di parametri di stampa da utilizzare su tutte le stampanti Roboze. I parametri di stampa approvati da Roboze sono già preimpostati in Prometheus e l'utente deve semplicemente importare il file *.stl e procedere con lo slicing e la creazione del *.gcode. Essendo un Cross Browser, Prometheus funziona sia su Chrome che su Microsoft Edge, quindi può essere utilizzato su altre piattaforme oltre a un semplice computer. Poiché i parametri ottimali sono già preimpostati nel software, in pochi click l'utente può stampare utilizzando un software di slicing come Prometheus.
Questo software user-friendly è costantemente aggiornato con gli ultimi set di stampa, in modo da essere sempre al passo con le ultime novità e gli aggiornamenti sui materiali.