Le ritrazioni: configurazione e ottimizzazione

Durante la stampa, l'estrusore spinge il filamento verso l'hotend, dove si fonderà ed estruderà attraverso l'apertura dell'ugello. Durante questo processo, si crea una pressione all'interno dell'ugello che forza l'uscita della plastica attraverso di esso.

Tuttavia, una volta che l'estrusore smette di tirare il filamento, la pressione nell'ugello rimane, causando una piccola quantità di plastica fusa che continua a uscire fino a quando la pressione all'interno e all'esterno si eguaglia.

Questo fenomeno fa sì che, durante i movimenti in cui non dovrebbe essere estruso materiale, continui a uscire una piccola quantità. Questo provoca la comparsa di piccole gocce sulla superficie del pezzo e fili sottili.

Immagine 1: Effetto di una cattiva configurazione della ritrazione (sinistra) e una corretta (destra) Fonte: Filament2print

Per evitare ciò, le stampanti 3D FFF utilizzano un meccanismo noto come ritrazione. Prima di eseguire un movimento di spostamento, l'estrusore ritira una piccola quantità di filamento, rilasciando la pressione all'interno dell'ugello. Quando il movimento di spostamento è completo e inizia uno di estrusione, l'estrusore spinge un'altra piccola quantità di filamento per riempire l'ugello e ripristinare la pressione interna.

Quando si tratta di ottimizzare al massimo la qualità di stampa, è molto importante configurare correttamente i parametri di ritrazione per ogni materiale.

Parametri di ritrazione

I parametri di ritrazione di base sono:

• Distanza di ritrazione: È la lunghezza del filamento che l'estrusore ritirerà. Il suo valore, oltre al tipo di materiale, dipenderà dalla distanza tra l'estrusore e l'hotend. Nei sistemi con estrusore diretto, il valore sarà compreso tra 0,4 mm e 1,2 mm, mentre nei sistemi Bowden varierà da 2 mm a 10 mm. Una regola per calcolare un valore iniziale di distanza di ritrazione in un sistema Bowden è utilizzare l'1% della lunghezza del tubo Bowden. Ad esempio, per un sistema Bowden con un tubo da 40 cm, verrà utilizzata una distanza di ritrazione di 4 mm. È importante consultare le specifiche dell'hotend, poiché molti produttori indicano una distanza di ritrazione massima per il loro hotend. Superare questo valore probabilmente causerà un intasamento.
• Velocità di ritrazione: È la velocità a cui il motore dell'estrusore ritirerà il filamento. Velocità troppo basse non eviteranno la comparsa di gocce sulla superficie del pezzo, mentre velocità troppo alte possono causare morsetti al filamento. Il valore di questa velocità, in generale, sarà compreso tra 25 mm/s e 45 mm/s, con 30 mm/s come valore più comune nei sistemi diretti e 40 mm/s nei sistemi Bowden.
• Distanza di rientro: È la quantità di filamento che l'estrusore estruderà dopo la ritrazione del filamento. Di solito si utilizza lo stesso valore della distanza di ritrazione del filamento. In alcune circostanze potrebbe essere necessario utilizzare un valore diverso, specialmente nei sistemi Bowden. Se dopo aver eseguito una ritrazione si nota una piccola goccia sulla superficie del pezzo, sarà necessario ridurre questo valore, mentre se si osserva un piccolo vuoto sarà necessario aumentarlo. In generale, dovrebbe essere aumentato o diminuito di circa il 5-10%. Alcuni software utilizzano il termine "distanza di reset", che rappresenta l'incremento o la riduzione rispetto al valore di ritrazione. Ad esempio, una distanza di reset di 0 utilizzerà la stessa distanza di ritrazione e di rientro, mentre un valore di -0,2 utilizzerà come distanza di rientro la distanza di ritrazione meno 0,2 mm.
• Velocità di rientro: È la velocità a cui il filamento viene estruso durante il movimento. In generale, si utilizzerà lo stesso valore della velocità di ritrazione o un valore leggermente inferiore.

Immagine 2: Sezione di configurazione deile rotrazioni in diversi software di laminazione. Fonte: Filament2print

Oltre a questi parametri di base, ce ne sono altri che influenzano la qualità della parte:

• Distanza minima dopo la ritrazione: È la distanza minima di spostamento prima della quale verrà eseguito una ritrazione. Evita ritrazioni non necessarie quando lo spostamento è molto piccolo.
• Alzare, Alzare in Z o Z-Hop: Se si imposta un valore diverso da 0, l'hotend si alzerà della distanza indicata durante la ritrazione e tornerà giù dopo lo spostamento. Questa funzione aiuta a evitare segni sulla superficie della parte e impedisce la comparsa di fili. Di solito, un valore compreso tra il 100% e il 200% dello spessore dello strato è sufficiente.
• Pulisci durante la ritrazione, rullaggio, pulizia dell'ugello: Esegue un piccolo movimento dell'hotend durante la ritrazione per pulire l'ugello e nascondere la cucitura. In alcuni software è una casella da spuntare, mentre in altri è possibile impostare il valore.

Non tutti i software includono tutti questi parametri e alcuni di essi possono comportarsi in modo diverso da un software all'altro. Prima di modificare i valori dei parametri di ritrazione, è necessario consultare il manuale del programma per capire come ognuno di essi si comporta.

Calibrare i parametri di ritrazione

Dato che ci sono molti parametri coinvolti, ottenere una combinazione adeguata direttamente è complesso. Sarà quindi necessario effettuare una serie di prove per fasi fino a ottenere i valori appropriati. Sarà necessario regolare i parametri di ritrazione in modo indipendente per ciascun materiale, e per farlo dovremo aver già determinato la temperatura di stampa corretta per ciascun materiale e il flusso di estrusione ideale.

Innanzitutto, dovremo ottenere la giusta distanza e velocità di ritrazione, lasciando gli altri parametri disattivati o con i loro valori predefiniti.

I valori ottimali di velocità e distanza di ritrazione sono i valori più bassi che evitano la comparsa di fili durante i movimenti di spostamento. Per determinarli, seguiremo i seguenti passi:

• Impostare una bassa velocità di ritrazione, preferibilmente 25 mm/s.
• Configurare un valore intermedio per la distanza di ritrazione: 0,8 mm per estrusori diretti, lo 0,75% della lunghezza del tubo per estrusori Bowden.
• Successivamente, stampare un test di ritrazione. È possibile trovarne diversi creati in noti repository di file.
• Verificare il risultato:
• Se non compaiono fili, ridurre la distanza di ritrazione della metà.
• Se compaiono fili, aumentare la distanza di ritrazione del 50%
• Ripetere il processo le volte necessarie fino a ottenere un risultato soddisfacente.

In ogni caso, non si dovrebbero utilizzare distanze superiori a 3 mm negli estrusori diretti o superiori al 5% della lunghezza del tubo nei sistemi Bowden. Se non è possibile ottenere un risultato accettabile entro questo intervallo, dovremo aumentare la velocità di ritrazione di 5 mm/s e ripetere il processo. Non è consigliabile utilizzare velocità di ritrazioni superiori a 40 mm/s, quindi se una volta raggiunta questa velocità non si è ancora ottenuto un risultato soddisfacente, dovremo selezionare la combinazione che offre i migliori risultati.

È possibile che con alcune stampanti e filamenti non sia possibile eliminare completamente i fili, anche con la migliore combinazione di velocità e distanza di ritrazione. In questi casi, è consigliabile attivare altre funzioni come "Alzare in Z", "Pulire durante la ritrazione", "Rullaggio" o "Pulizia dell'ugello", che aiuteranno a ridurre al minimo o eliminare i fili.

Problemi legati a una cattiva configurazione delle ritrazioni

Le conseguenze di valori eccessivamente alti o bassi dei parametri di ritrazione sono molto diverse. Mentre valori troppo bassi di velocità e distanza di ritrazione hanno conseguenze puramente estetiche (comparsa di fili e gocce sulla parte), la configurazione di valori troppo elevati tende a causare blocchi nella parte interna del "heatbreak". Questo perché se la ritrazione è troppo lunga, l'estremità fusa del filamento raggiungerà la zona fredda del "heatbreak", espandendosi e bloccandolo.

Se dopo aver configurato le ritrazioni si osserva la comparsa di blocchi, specialmente durante stampe lunghe, è necessario ridurre leggermente la distanza di ritrazione.