Pause nella stampa 3D: inserti e cambi di colore

Quando un utente di una stampante 3D FDM raggiunge un livello medio di competenza, cerca di aumentare la complessità dei pezzi stampati, sia in termini di funzionalità che di finitura. Ecco alcuni suggerimenti su come aumentare le prestazioni di una stampante 3D grazie a fermi programmati e inserti metallici.

Spegnimento programmato

L'arresto programmato è un'azione molto semplice che molti utenti hanno paura di eseguire. Il primo passo per eseguire un arresto è sapere esattamente a quale altezza (in millimetri) si desidera interrompere la stampa per qualsiasi motivo. A seconda del software di laminazione utilizzato, l'utente può trovarlo direttamente (numero di strato X) o indirettamente (X mm). In quest'ultimo caso, è necessario trovare il numero dello strato in cui si desidera interrompere la stampa e moltiplicarlo per lo spessore di ogni strato per ottenere l'altezza totale in millimetri.

Una volta nota l'altezza totale, ad esempio 14 mm, ci sono due modi per programmare l'arresto: direttamente nel GCode o nel software di laminazione.

Agli albori della stampa 3D, il GCode di un pezzo veniva modificato per programmare un arresto all'altezza desiderata. Per fare ciò, l'utente deve trovare l'altezza del layer (Layer) e nella riga successiva del codice inserire il comando M600. Questo comando è il cambio di filamento predefinito nelle stampanti 3D che utilizzano Marlin o derivati.

 Immagine 1: GCode con spegnimento dell'M600

Oggi esiste un altro metodo per eseguire un arresto in modo molto più semplice. Un software di laminazione come Cura3D dispone di un plugin per eseguire diversi tipi di fermate. Poiché questo rende molto semplice l'esecuzione di questa azione, i paragrafi seguenti illustrano i possibili tipi di fermate.

Cambio di filamento

L'arresto per cambio di filamento è un'azione ideale quando si desidera realizzare parti in diversi colori con un unico estrusore, anche se l'utente deve tenere conto, in fase di progettazione, che questo è valido solo per i cambi di colore lungo l'asse Z e a diverse altezze di strato. Per programmare il cambio di filamento con Cura3D, accedere a "Extensions ->Postprocessing -> Modify GCode" e selezionare "Filament Change", dove è necessario selezionare l'altezza del layer, la lunghezza di ritrazione e introduzione del filamento e la posizione in cui si desidera spostare l'HotEnd durante l'arresto. Questa configurazione può essere ripetuta tutte le volte che l'utente lo desidera.

 Immagine 2: Cambio di filamento con Cura3D. Fonte: Cura3D

Arresto all'altezza desiderata

Eseguire un arresto a una certa altezza è molto utile per introdurre qualche elemento all'interno del pezzo stampato, come altri pezzi stampati, magneti o dadi. L'inserimento di dadi all'interno di parti stampate è un'azione davvero interessante e produttiva nella produzione di parti funzionali. A tal fine, il progetto deve essere realizzato tenendo conto delle dimensioni del dado (lunghezza tra le facce sui due assi), del gioco necessario dell'alloggiamento e della posizione del dado stesso. Se la posizione del dado lascia spazi privi di materiale, cosa usuale quando il dado non è posizionato parallelamente alla base di stampa, si consiglia di stampare un pezzo da posizionare sopra il dado stesso, che riesca a occupare lo spazio libero fino all'altezza del layer su cui è stato realizzato il fermo. Nell'immagine seguente si può vedere quanto spiegato sopra; la parte viola è il pezzo di base, la parte ocra è il dado e la parte blu è il pezzo stampato per occupare lo spazio libero indesiderato.

Figura 3: Come inserire un dado in un piano inclinato. Fonte: Markforged

In Cura3D questo tipo di arresto viene programmato nella sezione: "Extensions ->Post-processing -> Modify GCode e selezionare "Pause at height". Sia con questo tipo di arresto che con "Change Filament", quando la stampante 3D raggiunge l'altezza selezionata, smette di stampare finché l'utente non riprende la stampa premendo uno dei pulsanti sullo schermo.

Inserto in metallo

Un'alternativa all'inserimento di dadi al centro dell'impronta è l'utilizzo di inserti metallici. Indipendentemente dal tipo di inserto, l'utente deve avere ben chiari i due fattori chiave degli inserti: la resistenza all'estrazione e la resistenza alla torsione. La resistenza all'estrazione è la resistenza dell'inserto a scivolare fuori dal suo alloggiamento quando si stringe la vite. È un valore che può essere aumentato aumentando la lunghezza dell'inserto. La resistenza alla rotazione è l'opposizione dell'inserto a ruotare su se stesso quando si stringe la vite. In questo caso la resistenza aumenta con l'aumentare del diametro del foro. Un altro aspetto da tenere in considerazione in modo generico è il diametro richiesto per ogni tipo e dimensione di inserto, ed è necessario consultare la scheda tecnica del produttore per ottenere il diametro del foro consigliato.

Tenendo conto di questi punti, due tipi di inserti sono comunemente utilizzati nella stampa 3D: gli inserti filettati a caldo e gli inserti filettati autofilettanti  

Inserti filettati a caldo

Questi inserti vengono utilizzati con materiali termoplastici che fondono a basse temperature. Il metodo di utilizzo è molto semplice e richiede solo un saldatore o un'altra fonte di calore, che riscalda l'inserto al contatto. La geometria di questi componenti è progettata in modo tale che, quando la plastica si scioglie sulle pareti del foro, si forma un forte legame che impedisce all'inserto di scivolare fuori o di girare su se stesso.

 Figura 4: Inserimento a caldo dell'inserto. Fonte: Markforged

Questi inserti sono ideali per la maggior parte dei pezzi e dei materiali utilizzati nella stampa 3D FDM.

Bussole o inserti autofilettanti tipo ensat

Alcuni materiali utilizzati nella stampa 3D SLS e in resina fondono a temperature più elevate o non si comportano in modo stabile quando vengono riscaldati. In questi casi, si raccomanda l'uso di inserti filettati autofilettant (boccola Ensat).

Questo tipo di inserto consente connessioni a vite con elevata capacità di carico e temperatura. La forma conica all'estremità inferiore, insieme a una scanalatura di taglio, crea automaticamente la filettatura nel foro. Per inserirli, sono necessari solo un bullone del diametro interno dell'inserto e due dadi per formare un controdado.

 Figura 5: Sistema a ghiera. Fonte: Norelem

Per questi due tipi di inserti esiste anche uno strumento speciale, consigliato agli utenti che eseguono regolarmente questo tipo di lavorazione.

Conclusione

Seguendo i suggerimenti di cui sopra, ogni utente di stampanti 3D può ampliare il proprio campo di applicazione aumentando la funzionalità dei propri pezzi.