Pubblicato su 13/03/2019

Tutto sugli ugelli per stampanti 3D (I): classificazione e raccomandazioni

Consigli

Nozzles impresora 3D FDM

Una delle grandi domande che si pongono gli utenti della stampa 3D è quali sono le differenze tra i diversi tipi di ugelli disponibili sul mercato, quale utilizzare in ogni occasione e quali suggerimenti per l'uso e la manutenzione dovrebbero essere considerati. In questo e in altri due articoli, cercheremo di spiegare e rispondere a tutte quelle domande che sorgono sugli ugelli degli estrusori delle stampanti 3D FDM/FFF.

3D Classificazione degli ugelli delle stampanti 3D

Nella classificazione di un ugello terremo conto di due delle caratteristiche principali: il materiale e il diametro di uscita.

Diametro di uscita

All'interno del diametro c'è una vasta gamma di misure che vanno da 0,20 mm (anche se ci sono già alcuni ugelli da 0,15 mm e 0,10 mm) fino a 1,2 mm.

Materiale

Ugello in ottone: è il materiale più utilizzato per gli ugelli degli estrusori, grazie alla sua elevata conducibilità e stabilità termica, nonché alla facilità di lavorazione e al prezzo economico. Il suo principale svantaggio è la rapida usura prima di materiali abrasivi che contengono fibre.

Nozzle Latón E3D-Online

Immagine 1: Ugello in ottone E3D-Online. Fonte: E3D-Online

Ugelli in acciaio temprato: Per risolvere questo problema di rapida usura degli ugelli in ottone, compaiono gli ugelli in acciaio temprato, essendo fino a 10 volte più resistenti all'usura e mantenendo le stesse qualità. Come inconvenienti, questi ugelli hanno una minore trasmissione del calore e, poiché contengono piombo, sono sconsigliati per realizzare parti a contatto con la pelle o con gli alimenti.

Nozzle Acero Endurecido E3D-Online

 Immagine 2: Ugello in acciaio temprato E3D-Online. Fonte: E3D-Online

Ugelli in acciaio inossidabile:  questo materiale è più duro dell'ottone e ha il vantaggio di non contenere piombo, un materiale che non è consentito per la fabbricazione di parti a contatto con la pelle o il cibo. Per questo motivo, gli ugelli in acciaio inossidabile sono indicati per la stampa 3D con filamenti omologati per queste applicazioni in modo che le parti finali non perdano la loro approvazione dalle normative FDA.

Nozzle Acero Inoxidable E3D-Online

Immagine 3: Ugello in acciaio inossidabile E3D-Online. Fonte: E3D-Online

Ugelli Ruby : L'Olsson Ruby è un ugello speciale, realizzato con un ugello in ottone con una punta intarsiata in rubino. Questa combinazione è ideale per una temperatura stabile, una durata pressoché infinita e una precisione di stampa senza pari.

Nozzle Olsson Ruby

Immagine 4: Ugello Olsson Ruby. Fonte: Olson Rubino

Raccomandazioni per selezionare l'ugello della stampante 3D

Una volta presentati i tipi di diametro di uscita e i materiali degli ugelli, la nostra raccomandazione è che ogni utente scelga il proprio ugello in base alle proprie esigenze, considerando le seguenti linee guida:

  • Se si utilizzano materiali convenzionali, come PLA o ABS  e pezzi di dimensioni intermedie, l'ideale è utilizzare un ugello in ottone da 0,40 mm. Se vuoi realizzare pezzi piccoli e con molti dettagli, ti consigliamo un Ugello in Ottone da 0,25 mm e altrimenti, per pezzi di grandi dimensioni, un Ugello in Ottone da 0,8 mm.
  • Se si utilizzano materiali abrasivi contenenti fibre, come  PLA Fibra di carbono , è necessario utilizzare un ugello in acciaio temprato da 0,50 mm, mai di diametro inferiore per evitare l'intasamento dell'estrusore. Se le lunghe stampe 3D sono realizzate con materiali molto abrasivi, l'ugello consigliato è l'Olsson Ruby.
  • Se vengono utilizzati materiali approvati per il contatto con la pelle e gli alimenti, l'unico ugello compatibile per mantenere questa qualità è un ugello in acciaio inossidabile da 0,40 mm. Per pezzi piccoli con molti dettagli consigliamo un ugello in acciaio inossidabile da 0,25 mm e altrimenti, per pezzi grandi un ugello in acciaio inossidabile da 0,8 mm.

Materiali convenzionale
Materiali abrasivi		 Materiali FDA
Tipo de nozzle Ottone Acciaio difficile  
Olsson Ruby		 Aciaio inossidabile
Diámetro (mm) 0.25 - 0.40 - 0.80 0.50 - 0.80 0.25 - 0.40 - 0.80
 Tabella 1: diametro dell'ugello consigliato

Una volta chiarite le tipologie di ugelli, bisogna tenere conto di un parametro molto importante della configurazione della stampa 3D che risente di questa componente, come ad esempio l'altezza del layer. Questo parametro è fondamentale per ottenere la corretta combinazione tra finitura e durata della stampa 3D.

Per cominciare, dobbiamo sapere che il valore massimo consigliato per l'altezza dello strato è l'80% del diametro di uscita dell'ugello utilizzato. Minore è l'altezza dello strato, migliore è la finitura superficiale ma maggiore è la durata della stampa e viceversa. Nella tabella seguente riportiamo i valori di altezza consigliata e massima dello strato per ogni diametro di uscita dell'ugello.

Diametro uscita dell'ugello Altezza dello strato max consigliato
0.25 mm 0.2 mm
0.4 mm 0.32 mm
0.6 mm 0.48 mm
0.8 mm 0.64 mm
1 mm 0.8 mm
1.2 mm 0.96 mm
Tabella 2: altezza massima raccomandata dello strato

Perché questo parametro sia efficace al 100% è necessario che il livellamento e la calibrazione della base rispetto all'ugello siano esatti. Puoi visitare il nostro articolo "Livellamento e calibrazione della base della stampante 3D " per vedere come viene eseguito questo processo.

Nei prossimi due articoli continueremo con il tema degli ugelli, spiegando quando cambiare l'ugello e come evitare e risolvere l'intasamento degli ugelli.

Non esitate a lasciare i vostri consigli o domande nei commenti.

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Commenti(16)

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      Gabriel mar 20, 2019

      Muy buena información.... excelente página...

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        Filament2print mar 21, 2019

        Muchas gracias ;), intentamos dar la mayor y mejor información en cada artículo!!!

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      Antoni abr 2, 2019

      Muy buena info, falta un nozzle el de titanio.

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        Filament2print abr 3, 2019

        Efectivamente Antoni ,existen nozzles de titanio y también de tungsteno, pero son para aplicaciones muy específicas.
        Muchas gracias por tu apoyo y por comentar.

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      Kaira jun 26, 2019

      Nozzles are used by most of the welding industries. Nozzles are classified into a different category based on their size and shape. Nozzles are basically a material that is made from a variety of metals i.e. Brass, Stainless Steel, Hardened Steel, Specialty materials like tungsten and ruby, etc.

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      César Vargas nov 2, 2019

      Buena información...cada vez aprendiendo más sobre este fascinante tema....muchas gracias, valioso el aporte.

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      David Galva nov 16, 2019

      Excelente página y foro! Estoy haciendo pruebas con nozzle de diferente diámetro. Me gustaría dieran un poco más recomendaciones en diferentes tamaño de nozzle, como:
      - Velocidad Recomendada
      - Flujo
      - Temperaturas
      Muchas gracias !

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      Nate mar 9, 2020

      Muy bueno el artículo solo tengo una pregunta, cambie la boquilla de mi impresora a acero inoxidable (.6) en una ender 3, y tengo una altura de capa de .3, las primeras 3 o 4 capas me las hace perfectas pero despues no se pegan, y se hace una bola de filamento después, quiero saber a que se debe... Y si debo cambiarla a una punta de laton de nuevo, imprimo a 45mm/s y la temperatura me lo hizo con 225,215,200 °C

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        Filament2print mar 9, 2020

        Hola Nate,

        No entendemos exactamente la problemática. De todos modos revisa que la configuración que tienes de impresión sea igual para las primeras capas que para el resto de impresión, ya que normalmente en el slicing se suelen emplear distinas configuraciones para las primeras capas.

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      Uli ZL abr 11, 2020

      Excelente artículo, aunque tengo una duda.
      Tengo entendido que incluso algunas boquillas de latón poseen plomo
      Poseo una ENDER 3 Pro ¿Las boquillas son de latón (doradas), tienen este inconveniente de tener plomo?

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        Filament2print abr 12, 2020

        No podemos asesorarle en esta duda ya que no conocemos las boquillas que tienen las impresoras que menciona. Un saludo

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      Greg Gallacci mar 11, 2021

      Lead.
      Take a sample of soil from anywhere in North America and there will be detectable levels of lead present.
      The State of California passed laws basically making garden dirt a toxic carcinogen.
      The simple presence of lead in some piece of metal means next to nothing, unless that metal item is eroding into the pieces being made.
      Suppose a brass nozzle (most alloys of brass have some detectable lead, where most alloys of steel do not!) with 0.001gram of lead is being used...how much brass would have to be worn away to end up as a dangerous concentration in a single printed part?
      A lot!
      The damage to the nozzle would be significant after one print...
      Stainless steel, with the various alloys, is a different medical problem!
      Iron, nickle, chromium and manganese are used to make stainless; medical implants cannot use nickle in ANY concentration!
      Is there a nickle-free stainless nozzle out there?
      Ask folks who have worked repairing medical equipment; the list of incompatible materials is long, and includes 'free machining brass'...up to 3% lead by weight!
      I like the dept of the article, but Cali-fornication of facts distorted a few things.
      Me?
      Associates degree, biomedical equipment repair.
      4+ years at major Hospital fixing everything between the wall-plates and the patient.

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        Filament2Print mar 12, 2021

        Hello Greg,

        Thank you very much for your comment, at filament2print we love that you delve into the issues we are dealing with and that you contribute discussion that will make us all learn.

        I would like to provide a little more information and another point of view on why steel and not brass nozzles should be used in medical printing.
        The main problem does not stem from the metal alloys (at least not directly), but from wear and tear and derived by-products.

        First of all, it should be pointed out that the toxicity mechanisms of lead and nickel are very different. The problem with lead is the bioaccumulation that produces serious poisoning that must be treated with chelating agents, while the main problem with nickel in implants is its ionic release that produces a phenomenon known as metallosis (it is not exclusive to nickel, it can also be caused by chromium, cobalt, molybdenum and even titanium ions) and that causes the revision of the prosthesis or implant.

        In the case of lead, as you comment, the amount released is so low that it is highly unlikely that it can cause severe toxicity. And you are also correct that practically all steels contain considerable percentages of nickel, even surgical steels. I am not aware of the current state of US legislation, but in Europe as far as I know, the use of nickel-alloyed steels is authorized in implants (not in the case of components subjected to continuous wear such as acetabular components of hip replacement).

        But, if lead from nozzles is not a problem and nickel can be, why is it more advisable to use steel?

        The reason has to do with how the body reacts to the products derived from the wear of the nozzle.

        I will try to explain it with an example:

        Suppose we want to make an implant in 3D printing using a biocompatible and biodegradable plastic. We print one implant with a brass nozzle and another with a stainless steel one. We assume that both will contain micro and nano particles derived from the wear of the nozzle, however in the case of brass the quantity will be several orders of magnitude higher.

        We implant both and they begin to biointegrate and biodegrade. During this process the metallic particles begin to be released (in higher concentration in the case of brass). Once exposed, brass particles quickly oxidize releasing ions, while stainless steel particles remain inert. And this is where the problem comes, the appearance of concentrations of metal ions in the environment of the implant (brass nozzle) can trigger an immune reaction that causes the rejection of the implant, while the stainless steel microparticles will have a bio-inert behavior (the probability that they erode or degrade to the point of releasing nickel ions is very low, and even in this case the amount of ions released would be negligible), so they will generally be eliminated by macrophages or precipitate and the organism will form a fibrotic capsule around it, so the chances of implant rejection will be very low.

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      Lucas Andres Martinez ago 16, 2021

      La rosca de los Nozzles son todas iguales o segun la marca de la impresora/hotend cambian?
      Muchas Gracias

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        Filament2print ago 17, 2021

        Hola, Lucas. La rosca de los nozzles varía tanto en el paso como en la longitud de rosca. Existen distintos tipos como el nozzle V6, el nozzle MK8 o el nozzle MK10 entre otros. Cada impresora 3D será compatible con un tipo de nozzles. Un saludo!

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