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Stampante 3D FDM: ottimizzazione rapporto qualità/tempo

Come agire su orientamento, supporti, riempimento, raft, velocità, altezza strati per ottimizzazione il rapporto qualità/tempo di una stampa stampa 3D FDM.
Come agire su orientamento, supporti, riempimento, raft, velocità, altezza strati per ottimizzazione il rapporto qualità/tempo di una stampa stampa 3D FDM.
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Per ottenere un buon risultato non è mai sbagliato dare del tempo in più alla stampa aumentando magari i supporti, il riempimento o anche lo spessore dei layer. Potremmo però volere ottenere un pezzo in tempi ridotti, per fare ciò è a volte necessario scendere a compromessi sulla qualità finale.
In questo capitolo mostreremo alcuni metodi e le rispettive situazioni per diminuire il tempo di stampa pur mantenendo una buona qualità.

Orientamento della stampa

Una delle prime cose che normalmente ci vengono richieste dal programma di slicing è l’orientamento del modello sul piano di stampa. Questa scelta, a prima vista banale, può risparmiarci molte fatiche e soprattutto tempo utile.
Tramite il comando "ruota", possiamo posizionare il pezzo in modo tale che i supporti siano minimi. Immaginando di dover stampare un pezzo a forma di “L”, quale di questi due orientamenti mostrati in figura ci permetterà di ottenere il modello nel minor tempo possibile?

La risposta è ovviamente la seconda. Questo è dovuto al fatto che stampando il pezzo nel primo orientamento sarebbero stati creati anche dei supporti facilmente evitabili, aumentando il tempo totale. Scegliendo la seconda opzione risparmieremo quindi sia tempo che materiale.

Quantità di supporti

Seguendo questa logica possiamo muovere nello spazio tridimensionale virtuale il pezzo per capire quale posizionamento ci permetterà di limitare il numero di supporti.
Come detto in precedenza una minor quantità di supporti comporterà:

  • una minor quantità di materiale estruso condizione che implica un minor scarto e spreco;
  • un minor tempo di stampa mantenendo la stessa qualità del prodotto finale.

Riempimento

Ogni volta che stampiamo dobbiamo avere bene a mente il fine per cui utilizzeremo la nostra stampa: è un pezzo meccanico che sarà sottoposto a stress? Un oggetto ordinario che useremo poche volte senza grandi sforzi? Oppure un prototipo dimostrativo? Un modello da esposizione?
A seconda della risposta possiamo ipotizzare quale tipologia di riempimento sia la più consona e quanto densa dovrà essere affinché il modello sia adatto allo scopo.

  • Un'alta percentuale di riempimento, unita ad un pattern complesso ("Octet", "Cross 3D" e "Gyroid"), ovviamente porterà a un tempo di realizzazione maggiore, in cambio otterremo una più alta resistenza.
  • Se il fine a cui miriamo è puramente dimostrativo possiamo assestarci su valori di densità più bassi e pattern più semplici ("Lines", "Triangles" e "Concentric").

Nelle impostazioni di stampa il riempimento è definito in percentuale dove 100% indica un pezzo totalmente pieno e 0% totalmente vuoto. Definire un valore standard per una stampa meccanica o dimostrativa non è possibile dato che questo valore cambia a seconda di molti fattori: forma del modello, stampante utilizzata, materiale scelto, scopo del modello.
Per avere un’idea generale, in ogni caso, basti sapere che non è quasi mai consigliabile (con rare eccezioni) stampare un pezzo pieno al 100%, dato che con valori come ad esempio il 50% abbiamo già un’ottima resistenza. Inoltre bisogna ricordare che il riempimento interno funge come supporto di una eventuale chiusura superiore, ed è quindi sconsigliato stampare un modello vuoto. Nel caso in cui ci fosse uno strato di chiusura superiore nel modello dovremo avere una minima percentuale di riempimento anche nei modelli a fine dimostrativo.

Raft: quando utilizzarlo?

Abbiamo accennato a questa opzione sui problemi di adesione nel capitolo “Stampante 3D FDM: problematiche comuni (pt.1)”.
Il raft è un insieme di layer sottostanti al modello che permettono di aumentare l’adesione al piatto di stampa e diminuire il fenomeno del warping, creando una specie di piedistallo per il pezzo.
Tra tutte le opzioni di adesione questa è sicuramente la più efficace e dovrebbe sempre essere presa in considerazione quando si hanno problemi di questo tipo. Tuttavia è anche la più dispendiosa a livello di tempo impiegato e materiale utilizzato. Essendo proporzionale alla dimensione del modello stesso, i tempi possono cambiare anche considerevolmente, per cui è sempre bene capire quando vogliamo utilizzarlo. Nel caso di una stampa molto lunga che non vogliamo fallisca, allora utilizzarlo può essere sensato, anche se ciò vuol dire aumentare i tempi di stampa. Se invece vogliamo optare per la velocità, allora possiamo utilizzare un semplice brim, ovvero un’estensione del primo strato che aumenta il vuoto creato tra il modello e il piatto.
Normalmente il raft viene utilizzato perlopiù con modelli di grandi dimensioni, dato che questi posso staccarsi dalla superficie con maggiore facilità.

Velocità di stampa

Per quanto possa sembrare banale anche la velocità di stampa è un fattore cruciale. Un errore comune è pensare che aumentarla non abbia conseguenze sul pezzo finale. Un modello stampato a velocità troppo elevate può presentare seri problemi di ghosting, stringing, sottoestrusione, adesione al letto di stampa e tra gli strati.
Per poter utilizzare velocità maggiori un’opzione è utilizzare un sistema bowden, il quale, grazie alla sua massa ridotta, causa meno vibrazioni con il suo movimento. Inoltre, se il modello che stiamo stampando non presenta molti dettagli, possiamo aumentare ancor più la velocità.
Al momento della scrittura di questo articolo le velocità di stampa più comuni oscillano tra i 40 mm/s ed i 60 mm/s, ma, a seconda della situazione, possono variare di molto, fino a superare anche gli 80 mm/s. Tuttavia, per i principianti sarebbe consigliato non superare quest’ultimo valore fino a quando non avranno un po’ più di esperienza.

Altezza degli strati

Decidere con quanto dettaglio vogliamo creare il modello è sicuramente la modifica più intuitiva che possiamo fare e può incidere di molto sul tempo totale di stampa.

Anche in questo caso la scelta spetta all'utente, questi può decidere di stampare un modello ben definito in tempi maggiori o un modello più grezzo in tempi molto minori. Per esempio, nella figura sopra, potete notare la netta differenza tra la barca a sinistra, stampata con layer alti 0.18mm, e quella di destra, a 0.33 mm. Ciò si riassume non solo in una migliore qualità percepita ma anche in un considerevole risparmio di tempo in quanto la prima, mantenendo intatte dimensioni e gli altri parametri, impiega per la realizzazione ben un'ora e cinque minuti contro i 33 minuti della seconda. Questo perché un'altezza minore degli strati implica un numero maggiore di essi, in questo caso 239 per la prima contro i 131 della seconda.
Solitamente se il pezzo risulta molto semplice e senza dettagli significativi si può tranquillamente optare per una definizione minore, in quanto, essendo i dettagli assenti, non si avranno particolari differenze con un’impostazione di stampa più dettagliata.

Conclusioni

Con questo concludiamo il nostro discorso sull'ottimizzazione del rapporto qualità/tempo. Tutti i valori analizzati nell'articolo sono fondamentali per una buona riuscita del vostro progetto. A questo punto non rimane che sperimentare voi stessi quale sia la combinazione migliore per ottenere il risultato che cercate, tenendo a mente che ogni modifica di un valore incide comunque anche sugli altri.
Ultimo consiglio, ma non meno importante, è quello di regolare ogni fattore aumentandolo, o diminuendolo, poco alla volta per evitare danni alla stampante.

Anticipazioni

Nel prossimo articolo tratteremo nello specifico l'utilizzo e l’ottimizzazione dei supporti di stampa, questi ultimi sono un elemento fondamentale da padroneggiare per ottenere risultati soddisfacenti.


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