Piccoli dettagli e pareti sottili. Limitazioni della tecnologia FDM

Quando si progettano e preparano pezzi per la stampa 3D, è molto importante considerare il limite di risoluzione della propria stampante. È consigliabile evitare elementi di dimensioni inferiori, poiché la qualità di stampa di questi elementi sarà molto bassa e, in molti casi, il software di laminazione li ignorerà.

Come conoscere il limite di risoluzione di una stampante 3D FDM

Tutte le stampanti FDM hanno due risoluzioni: una per X e Y e un'altra per Z. La risoluzione in X e Y dipende direttamente dal nozzle utilizzato, tuttavia non corrisponde esattamente al suo diametro, ma alla larghezza dell'estrusione.
Ad esempio, un nozzle da 0,4 mm produce in genere una larghezza di estrusione di 0,48 mm, quindi la risoluzione sugli assi X e Y sarebbe di 0,48 mm.
Nozzle più piccole aumenteranno la risoluzione di stampa, mentre quelle più grandi la ridurranno. Ad esempio, una boccola da 0,25 mm avrà una risoluzione di 0,3 mm, mentre con una da 0,6 mm la risoluzione sarà di 0,72 mm.

La larghezza effettiva dell'estrusione di una stampante deve essere determinata praticamente misurando con un calibro lo spessore di un perimetro stampato; tuttavia, per una stampante correttamente calibrata, sarà approssimativamente il 20% maggiore del diametro del nozzle.

La risoluzione nell'asse Y corrisponde all'altezza dello strato e può essere variata durante la configurazione della laminazione.

Quando si parla di piccoli dettagli, è necessario distinguere due tipi: pareti sottili e piccoli dettagli.

Le pareti sottili sono quelle con uno spessore inferiore alla larghezza dell'estrusione e quindi non possono essere stampate con una singola estrusione.

I piccoli dettagli sono quelli che, nonostante siano al di sopra della risoluzione della stampante, sono problematici da chiudere nei perimetri o da raffreddare, a causa delle loro dimensioni ridotte.

Come configurare la stampa di pareti sottili durante la laminazione

È importante tenere presente che per impostazione predefinita, tutti i software di laminazione escluderanno dal gcode qualsiasi parete con uno spessore inferiore alla risoluzione della stampante, quindi la stampante non le stamperà direttamente.

Immagine 1: Pezzo con una parete con uno spessore inferiore alla risoluzione della stampante, prima e dopo la laminazione. Fonte: creazione propria.

Tuttavia, esiste una soluzione per evitare che il software escluda queste pareti e cerchi di stamparle. La maggior parte dei laminatori ha un parametro che consente di regolare la larghezza minima di estrusione. Quando questo parametro è impostato su un valore inferiore alla larghezza dell'estrusione, il software prenderà questo valore come risoluzione minima e cercherà di stampare qualsiasi parete con una dimensione compresa tra questo valore e la larghezza dell'estrusione. Per farlo, regolerà proporzionalmente il flusso di estrusione.

È importante tenere presente che configurare valori bassi in questo parametro comporta rischi. Stampare con flussi di estrusione inferiori all'ottimale può causare inconsistenza dell'estrusione, una perdita significativa di precisione e persino fallimenti di stampa. Inoltre, se l'altezza della parete è elevata, si corre il rischio di inclinazione. È consigliabile effettuare test per determinare il valore minimo che può essere configurato in modo sicuro. È anche importante lavorare con velocità di stampa basse.

Immagine 2: Pareti di 0,92 mm, 0,48 mm e 0,30 mm dopo la laminazione. Fonte: creazione propria.

Come configurare la stampa di piccoli dettagli durante la laminazione

Contrariamente al caso delle pareti sottili, il software di laminazione predefinito non escluderà la stampa di piccoli dettagli.
Ciò può essere problematico, poiché sono questi elementi che presentano un rischio maggiore di fallimento.

Per ridurre al minimo il rischio di fallimento, è molto importante stampare questi elementi a velocità molto basse e, nel caso di materiali come il PLA o il PETg, utilizzare il ventilatore strato al massimo.

Per quanto riguarda la configurazione dei piccoli dettagli, ciascun software li tratta in modo diverso. Il solo parametro comune che influisce su questo tipo di elementi è la riduzione della velocità nei layer il cui tempo di stampa è molto basso (15-45 s). È consigliabile attivarlo sempre con una soglia di circa 30 s per ABS/ASA e 15 s per PLA e PETg.

Simplify3D consente di configurare una lunghezza minima di estrusione per singole estrusioni, quindi qualsiasi piccolo dettaglio che richieda distanze di estrusione inferiori a questo valore sarà escluso dalla laminazione.

Contrariamente ad altri laminatori, Ideamaker ha una sezione specifica per i piccoli dettagli. Questa funzione consente di assegnare un diametro minimo per dettagli e fori e di applicare una riduzione della velocità per essi.

Immagine 3: Sezione di configurazione dei piccoli dettagli in Ideamaker. Fonte: Raise3D.com

Considerazioni finali

Quando si crea un design per la stampa FDM, è necessario conoscere la risoluzione massima della stampante 3D con cui verrà realizzato e cercare di evitare elementi con dimensioni vicine a questo limite di risoluzione.

Nel caso in cui sia necessario stampare piccoli dettagli o pareti sottili, è importante tenere presente i seguenti consigli:

• Verificare la configurazione delle pareti sottili del laminatore e la funzione dei piccoli dettagli nel caso in cui sia disponibile. Una configurazione inadeguata causerà l'esclusione dalla laminazione e quindi la mancata stampa sul pezzo finale.
• Utilizzare una velocità di stampa bassa. Se il laminatore utilizzato consente di ridurre la velocità solo per i piccoli dettagli, selezionare questa funzione, poiché eviterà un aumento eccessivo del tempo di stampa. Nel caso in cui questa funzione non sia disponibile, sarà necessario ridurre la velocità complessiva di stampa. La riduzione dipenderà dal tipo di stampante, dal materiale utilizzato, dalla temperatura di stampa e dall'efficienza del ventilatore strato, quindi dovrà essere determinata per ogni caso specifico in modo indipendente.
• Raffreddare il pezzo il più rapidamente possibile per evitare deformazioni significative negli strati.

Va comunque considerato che lavorare al di sotto della risoluzione ottimale della stampante comporta una considerevole perdita di qualità e un rischio di fallimento del pezzo.