Stampa 3D con supporti

Una delle principali limitazioni della tecnologia di stampa 3D FFF è la necessità di stampare ogni strato sopra il precedente, senza la possibilità di creare ponti, sbalzi o pareti con forti pendenze.

Per risolvere questo problema, è comune utilizzare delle strutture di supporto stampate che fungono da base di sostegno per gli elementi precedenti. Queste strutture sono conosciute come supporti.

Immagine 1: Supporti in pezzi stampati in 3D. Fonte: 3DHubs

Parti dei supporti

I supporti sono composti principalmente da quattro parti:

• Supporto: È la struttura che serve da supporto per gli strati a sbalzo.
• Supporto denso: Si chiama supporto denso agli ultimi strati del supporto in contatto con il pezzo. Il suo nome deriva dal fatto che questi strati hanno una densità maggiore rispetto al resto del supporto. Si tratta di un parametro opzionale che migliora il supporto del pezzo fornendo una maggiore superficie di contatto, senza aumentare significativamente il consumo di materiale.
• Separazione orizzontale: È lo spazio tra le pareti laterali del supporto e quelle del pezzo. Evita che il pezzo aderisca lateralmente ai supporti.
• Separazione verticale: È lo spazio tra la faccia superiore del supporto e quella del pezzo.

Tipi di supporti

In base al materiale in cui sono realizzati, i supporti possono essere classificati in solubili e non solubili. Nel caso di stampanti con un unico estrusore, i supporti devono sempre essere realizzati nello stesso materiale del pezzo. Quando si dispone di un doppio estrusore, i supporti possono essere realizzati in un materiale diverso da quello del pezzo. In questi casi, è comune utilizzare un materiale solubile in solventi in cui il pezzo non si scioglie (vedi il post sui filamenti solubili per i supporti).

Parametri di configurazione dei supporti

L'uso di un materiale solubile o meno influenzerà la configurazione dei supporti, quindi è importante conoscere i diversi parametri e come influiscono sul comportamento dei supporti.
Ogni software di laminazione può includere parametri specifici non disponibili in altri programmi, quindi è consigliabile consultare il manuale del software in uso. Tuttavia, ci sono una serie di parametri comuni a tutti che consentono di configurare qualsiasi tipo di supporto:

• Soglia di supporto o aggetto: Si tratta dell'angolo massimo della parete a partire dal quale verranno creati i supporti. Di solito si utilizzano valori compresi tra 30 e 60. Altezze di strato ridotte consentono di stampare pendenze maggiori senza supporti, mentre altezze di strato elevate possono richiedere supporti anche con pendenze ridotte.
• Tipo/Modello di riempimento: Il riempimento è configurato come una struttura a bassa densità. I modelli selezionabili sono simili a quelli utilizzati nel riempimento del pezzo. Quelli unidirezionali (linee) saranno più veloci e facili da rimuovere, ma possono essere meno stabili su pezzi alti, mentre quelli bidirezionali (griglie) forniscono una maggiore stabilità ma possono essere più difficili da rimuovere, soprattutto in fori piccoli.
• Densità del supporto: È il rapporto tra spazio vuoto e materiale nei supporti. Una maggiore densità produce supporti più stabili, ma a scapito di un maggiore consumo di materiale e di difficoltà nella rimozione. Di solito si utilizzano valori inferiori al 30%.
• Numero di strati di supporto denso: È il numero di strati in contatto con il pezzo e che avranno una densità maggiore rispetto al resto del supporto. È consigliabile utilizzarne almeno 3.
• Densità del supporto denso: È la densità degli ultimi strati di supporto a contatto con il pezzo. Di solito si utilizzano valori superiori al 30% con supporti non solubili e superiori all'80% con supporti solubili.
• Separazione verticale: È la distanza tra l'ultimo strato del supporto e il primo strato del pezzo. Di solito si utilizza il valore equivalente a uno strato quando si utilizzano supporti non solubili e zero quando si utilizzano supporti solubili.

Nel caso di stampanti con doppio estrusore, è possibile selezionare diversi estrusori per il supporto e per il supporto denso. Questo è di grande aiuto per risparmiare materiale solubile (di solito a costo più elevato) e tempo nella solubilizzazione dei supporti. A tal fine, è consigliabile selezionare lo stesso estrusore che stampa il pezzo per il supporto e l'estrusore con il materiale solubile solo per il supporto denso. In questo modo, sciogliendo questa interfaccia, il resto del supporto si staccherà facilmente dal pezzo senza la necessità di scioglierlo. Con questa configurazione, è consigliabile utilizzare almeno 5 strati di supporto denso con una separazione pari a zero.

Problemi comuni con i supporti solubili

I materiali solubili, e in particolare quelli solubili in acqua, tendono a presentare maggiori difficoltà durante la stampa. Alcuni dei problemi comuni sono:

• Umidità: Questo riguarda solo i materiali solubili in acqua. Questi materiali sono particolarmente sensibili all'umidità, quindi devono essere conservati in condizioni adeguate. Inoltre, è consigliabile utilizzare scatole ermetiche o essiccatori durante la stampa, poiché possono assorbire umidità in poche ore. La conseguenza più comune di un filamento di supporto umido sono gli intasamenti nell'hotend.
• Scarsa adesione: È molto importante selezionare un materiale di supporto compatibile non solo in termini di temperatura, ma anche di adesione. Quando si stampa uno sbalzo, il supporto funge da base, quindi una scarsa adesione provocherà un fallimento simile a quello causato dai problemi di adesione alla base di stampa. Nel caso dei filamenti solubili in acqua, l'umidità provoca anche una perdita di adesione del materiale, particolarmente comune nel PVA.
• Intasamenti: Come accennato in precedenza, una delle principali conseguenze di un filamento di supporto umido sono gli intasamenti, ma non è l'unica causa. Mantenere l'hotend a temperature elevate senza stampare per lungo tempo può anche causare intasamenti. Per questo motivo, quando i cambi di estrusore non sono frequenti, è consigliabile abbassare la temperatura dell'estrusore inattivo di 30°C.

Nota: In questa guida vengono affrontati i concetti in generale senza concentrarsi su una marca o un modello specifico, anche se possono essere menzionati in qualche momento. Possono esistere differenze significative nei procedimenti di calibrazione o regolazione tra diverse marche e modelli, quindi è consigliabile consultare il manuale del produttore prima di seguire questa guida.