Come rilevare e risolvere problemi legati alla piattaforma di fabbricazione

Per ottenere la migliore qualità nelle parti e evitare il rischio di fallimento, è essenziale regolare e calibrare correttamente la piattaforma di stampa, oltre a controllarne lo stato regolarmente.

I principali sintomi di un problema legato alla piattaforma di costruzione di solito includono:

• Problemi di adesione.

• Altezza del primo strato irregolare.

• Mancanza di estrusione nel primo strato.

A loro volta, questi sintomi sono generalmente causati da:

• Un livellamento impreciso della piattaforma.

• Una superficie della piattaforma non piana.

• Una distanza inadeguata tra il nozzle e la base.

• Problemi di uniformità sulla superficie riscaldata.

• Uno stato inadeguato della superficie di adesione.

Ogni volta che si rileva un problema che potrebbe essere correlato alla base di stampa, questi punti dovrebbero essere verificati e corretti se necessario.

1. LIVELLAMENTO DELLA PIATTAFORMA

Questo è uno dei compiti di manutenzione più comuni. La frequenza con cui è necessario verificare e regolare dipende in gran parte dalla qualità e dalla costruzione di ogni stampante.

Immagine 1: Effetto del livellamento della base sull'altezza del primo strato. Fonte: Stemfie.org

Il processo di livellamento della piattaforma consiste nel regolare l'altezza in almeno tre punti fino a ottenere una superficie parallela al piano di movimento XY della testina di stampa 3D. Esistono molteplici modi per regolare il livello della piattaforma, ma il più comune è tramite 3 o 4 viti posizionate agli angoli. Alcuni produttori includono assistenti nel software della stampante che semplificano questa operazione, mentre in altri casi deve essere eseguita manualmente. Ecco i passaggi da seguire:

1. Pulire la superficie della base di stampa e assicurarsi che non ci siano residui di plastica o adesivo. Pulire anche la testina e verificare che non ci sia una goccia di plastica sulla punta.

2. Posizionare un pezzo di carta o un calibro di 150 μm in un punto vicino alla prima vite di regolazione.

3. Spostare la testina fino a quel punto e abbassarla a quota 0 in Z.

4. Regolare la vite finché la carta o il calibro sia intrappolato tra la testina e la base, ma possa scivolare con una leggera resistenza.

5. Ripetere il processo per i punti successivi.

6. Dopo aver regolato tutte le viti, verificarle nuovamente e riregolarle se necessario.

7. La piattaforma sarà livellata quando, dopo aver verificato tutti i punti, non sarà necessario riregolarne nessuno.

Attualmente, ci sono anche stampanti 3D che non consentono il livellamento manuale della piattaforma in quanto incorporano sistemi di autolivellamento o livellamento automatico. In realtà, questi sistemi (come BLTouch, SuperPINDA, ecc.) servono per compensare le imperfezioni della piattaforma, regolando in Z l'altezza della testina in modo che mantenga una separazione costante da tutta la superficie della piattaforma. Questo sistema consente anche di compensare piccoli errori di livellamento, ma, ad eccezione delle stampanti con una struttura robusta, è consigliabile disporre sia del livellamento manuale che di quello automatico.

È importante notare che, nelle stampanti che non dispongono di un sistema di autolivellamento o di un'opzione manuale per regolare l'altezza del sensore di fine corsa in Z, la separazione tra la testina e la base è determinata dallo spessore della carta o del calibro utilizzato per il livellamento. In questi casi, è consigliabile utilizzare calibri tarati con uno spessore tra 150 μm e 200 μm.

2. PIANARITÀ DELLA PIATTAFORMA

La pianità dovrebbe essere verificata e regolata (se possibile) sempre su una piattaforma correttamente livellata.

Immagine 2: Effetto di una base con scarsa pianità sul primo strato. Fonte: Stemfie.org

Il modo migliore per verificare se ci sono problemi di pianità è stampare un motivo a strisce con una altezza di 1 strato sulla base e verificare se in alcune zone la striscia viene schiacciata o non aderisce. Per quanto riguarda la regolazione della pianità, possono verificarsi tre situazioni:

• Stampanti con regolazione di pianità meccanica: Questi sono casi meno comuni. Queste stampanti 3D di solito includono piattaforme in alluminio con un modello di viti regolabili distribuite lungo la piattaforma. Stringendo o allentando queste viti, si creano piccole deformazioni che compensano gli errori di pianità. Sono spesso complessi da regolare e poco efficaci, a meno che non siano utilizzati per correggere leggeri avvallamenti. In genere si trovano nelle stampanti 3D industriali di grande formato.

• Stampanti con autolivellamento: Le stampanti che includono sensori di autolivellamento consentono di compensare efficacemente i difetti di pianità nella base e piccoli errori di livellamento. Si tratta di una soluzione sempre più comune in tutte le stampanti FDM e riduce notevolmente il lavoro di calibrazione. Esistono vari tipi di sensori, ma quelli universali compatibili con tutti i tipi di basi sono quelli a contatto, come il BLTouch, ed è per questo che diventano sempre più comuni. Nel caso dei sensori ottici, capacitivi o induttivi, è necessario tenere presente che non sono compatibili con tutti i tipi di basi e la loro precisione dipende in gran parte dalle proprietà della base utilizzata.

• Stampanti senza sistema di autolivellamento né regolazione di pianità meccanica: Anche se sempre meno comuni, molte stampanti 3D della fascia più economica non dispongono di un sistema di autolivellamento. In questi casi, è consigliabile utilizzare basi di vetro, poiché presentano deviazioni di pianità minori. Se si verificano difetti di pianità significativi in queste stampanti, l'unico modo efficace per compensarli è utilizzare il raft durante la stampa.

Video 2: Sistema di autolivellamento tramite contatto di Raise3D. Fonte: Raise3D

3. DISTANZA TRA LA BASE E LA TESTINA

Oltre a livellare correttamente la piattaforma, è importante assicurare una distanza adeguata tra la testina e la base.

Immagine 3: Distanza corretta tra la base di stampa e la testina. Fonte: Stemfie.org

In generale, quando si effettua il livellamento manuale della piattaforma, si regola anche la distanza tra la testina e la base. In alcuni casi, nelle stampanti che dispongono di un sistema per regolare l'altezza del sensore in Z, è possibile effettuare una regolazione fine per variare l'altezza della testina, il che è consigliabile quando si cambia la testina con un'altra con diametro diverso. Nei sistemi con sensore di autolivellamento, la distanza tra la testina e la base dipende dall'altezza di attivazione configurata nel firmware. Alcune stampanti 3D consentono di regolare questa distanza in tempo reale, mentre in altre è necessario impostarla correttamente durante la configurazione iniziale della stampante 3D. Anche se è possibile regolare l'altezza del primo strato nella configurazione del software di slicing, alcuni software di slicing includono automaticamente una compensazione di estrusione, il che significa che se si imposta un'altezza del primo strato al 150%, anche il fattore di estrusione sarà al 150%. Per questo motivo, è consigliabile regolare correttamente la distanza tra la testina e la base, indipendentemente dalla possibilità di effettuare compensazioni nel software.

4. UNIFORMITÀ DELLA TEMPERATURA SULLA BASE

Nel caso di molti materiali come l'ABS o il Nylon, una temperatura adeguata sulla base è essenziale per garantire una buona adesione. Pertanto, problemi di uniformità della temperatura sulla superficie della base possono causare una scarsa adesione nelle zone più fredde o più calde.

Immagine 4: Termografie della base di diverse stampanti 3D. Fonte: Thomas Sanladerer

Nel caso in cui non si riesca a ottenere adesione su una base con una superficie in buone condizioni e correttamente calibrata, è possibile provare a posizionare il pezzo in diverse posizioni sulla base o aumentare leggermente la temperatura. A causa della tolleranza alle temperature dei materiali, i problemi di adesione per questa causa non sono comuni, sebbene possano verificarsi con materiali che presentano una forte contrazione durante il raffreddamento e una scarsa adesione, come nel caso del nylon.

5. STATO DELLA SUPERFICIE DI ADESIONE

L'adesione del primo strato dipende anche in gran parte dalla compatibilità tra il materiale di stampa e il materiale e lo stato della base. La base deve essere sempre pulita e priva di difetti come scanalature o graffi profondi. Per le basi con rivestimenti testurizzati o in plastica (Buildtak, PEI, ecc.) che possono usurarsi, è consigliabile verificare il loro stato prima di iniziare la stampa. In questi casi, per prolungare la vita utile di questi componenti, è consigliabile variare la posizione delle parti in ogni stampa in modo che l'usura sia uniforme. Nel caso si utilizzino soluzioni di adesione liquida (come Magigoo, 3DLAC, ecc.), è importante pulire completamente la superficie prima di applicare una nuova dose. Se viene applicata direttamente sulla dose precedente, polvere e sporcizia rimarranno intrappolati, riducendo le prestazioni del prodotto.

Nota: Questa guida tratta concetti in generale e non si focalizza su un marchio o modello specifico, anche se può essere menzionato 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.