Il volume di costruzione nella stampa 3D FDM

Attualmente sul mercato sono disponibili stampanti 3D FDM con volumi di costruzione molto variabili. Dalle stampanti con basi di 15 x 15 cm fino a basi di 50 x 50 cm. Esiste la convinzione generale che maggiore sia il volume di costruzione, migliore sia la stampante. Questo si basa sul ragionamento che tutto ciò che può essere stampato su una stampante piccola può essere fatto anche su una grande, ma non viceversa.

Sebbene inizialmente ciò sia corretto e sembri che una stampante di grande volume non abbia svantaggi rispetto a una piccola, analizzando più dettagliatamente gli aspetti tecnici di ciascuna stampante, emergono alcune importanti compromissioni che potrebbero favorire le stampanti 3D FDM di piccolo volume.

Immagine 1: Creality CR10 S5 con base da 50 cm. Fonte: Creality

Innanzitutto è necessario analizzare la base di costruzione. Le basi di piccole dimensioni presentano livelli di planarità molto superiori rispetto a quelle di dimensioni maggiori, perché la loro produzione è più semplice. Inoltre, per evitare deformazioni, maggiore è la dimensione della base, maggiore dovrebbe essere lo spessore, ma ciò non sempre avviene. Ciò provoca che mentre il livellamento di una base di 20 x 20 cm è molto semplice, nelle basi di 30 x 30 cm o 40 x 40 cm è comune trovare differenze di altezza significative tra il centro e gli angoli. Ciò è particolarmente evidente nelle basi in alluminio, poiché maggiori dimensioni implicano anche maggiori deformazioni durante il riscaldamento.

Tutto ciò rende più difficile ottenere uno strato di stampa di qualità, il che è fondamentale per garantire un'adesione adeguata con determinati materiali. Alcune stampanti professionali di grandi dimensioni come Raise3D Pro2 e Pro2 Plus includono punti di ancoraggio aggiuntivi rispetto agli angoli, che permettono di compensare queste deformazioni migliorando la planarità.

Immagine 2: Vista posteriore della base di costruzione di una Raise3D Pro2. Fonte: Filament2Print

Tuttavia, i problemi delle stampanti di grandi dimensioni rispetto a quelle piccole non si limitano a una base meno piana. Una base più grande implica anche percorsi di movimento della testina di stampa più lunghi, il che si traduce in cinghie e guide più lunghe. Una maggiore lunghezza delle cinghie di trasmissione comporta una perdita di precisione nel posizionamento, mentre le guide o rail più lunghi possono presentare deformazioni e difetti di linearità.

Per compensare tutto ciò, le stampanti di grandi dimensioni richiederebbero design specifici e componenti di migliore qualità con tolleranze di fabbricazione più ridotte. Tuttavia, ciò non è di solito comune, quindi si potrebbe dire che la precisione di una stampante 3D FDM diminuisce in base alla sua dimensione.

Immagine 3: Stampante industriale di piccole dimensioni Zortrax M200 Plus. Fonte: Zortrax

Un'altra convinzione diffusa è che anche se i pezzi prodotti sono di piccole dimensioni, una stampante 3D con una base più grande permetterà di stampare più pezzi contemporaneamente. Questo è corretto, tuttavia presenta più svantaggi che vantaggi. I tempi di stampa nella stampa 3D FDM sono proporzionali al numero di copie stampate contemporaneamente. Ciò significa che la differenza di tempo tra produrre 10 pezzi in una volta e produrre due volte 5 pezzi è trascurabile, aumentando solo il tempo necessario per rimuovere i primi pezzi e avviare la seconda produzione. Tuttavia, presenta un importante inconveniente: la probabilità di errore aumenta con la durata del lavoro. La probabilità di errore in una produzione di 12 ore è sempre maggiore rispetto a una produzione di 6 ore. Inoltre, se è necessaria una maggiore produzione, è sempre una soluzione migliore acquistare due stampanti di piccole dimensioni che lavorano in parallelo anziché una di grande formato, poiché i tempi e le perdite in caso di errore si riducono della metà.

Al momento di selezionare una stampante 3D FDM, non si dovrebbe scegliere in base alla dimensione massima possibile all'interno del budget, ma piuttosto in base alla dimensione minima che soddisfa i requisiti più comuni delle dimensioni delle parti per l'utente. Se il 95% delle parti può essere prodotto su una base di 20 x 20 cm, sarebbe consigliabile considerare l'acquisto di una stampante di piccole dimensioni e produrre le parti di dimensioni maggiori separatamente per poi assemblarle successivamente.