Stampa 3D di una zattera – Perché e quando dovresti farlo

La stampa 3D è tanto una scienza quanto un’arte. Oltre a giocare con i modelli per produrre le stampe più belle, un professionista della stampa 3D ha anche bisogno di capire le sottigliezze della tecnologia per risolvere i problemi che si presentano di tanto in tanto.

Uno dei problemi più persistenti che i professionisti della stampa 3D incontrano è la deformazione o la curvatura. Fortunatamente, la comunità della stampa 3D ha escogitato vari modi per contrastare questo problema. Uno di questi è costruire la stampa con una zattera. Se questo vi confonde, allora continuate a leggere mentre discutiamo cos’è una zattera, quando è appropriato usare una zattera e le conseguenze che ne derivano.

Un po’ di background sul warping

Per capire perché stampare una zattera è diventata una pratica comune, dobbiamo capire il meccanismo che porta alla deformazione o all’arricciamento di una stampa. Il principio fondamentale che rende possibile la stampa FDM (Fused Deposition Modeling) è la capacità dei materiali termoplastici di conformarsi a forme diverse quando vengono riscaldati alla loro temperatura di fusione. In una stampante 3D desktop, questo processo di riscaldamento avviene nell’ugello dell’estremità calda, dopo di che il filamento fuso viene deposto sulla piattaforma di costruzione.

Appena il filamento esce dall’ugello, inizia a raffreddarsi. Il processo di raffreddamento continua dopo che il filamento è stato posato sulla piattaforma di costruzione, rendendo alla fine la stampa finale più durevole. Il problema è che il raffreddamento procede in modo non uniforme: gli strati esterni, essendo più esposti all’atmosfera, si raffreddano più velocemente. Questo tende ad accumulare stress sui bordi esterni della costruzione. Se la costruzione ha dei bordi taglienti, questi tendono a ricevere la maggior parte dello stress termico, con il risultato che questi angoli si “arricciano verso l’alto”.

Cos’è una zattera e qual è il suo scopo?

Le misure per evitare la deformazione si concentrano su due cose: ridurre lo stress termico dovuto al raffreddamento irregolare o migliorare l’adesione del primo strato alla piattaforma di costruzione. Ci sono probabilmente più di una dozzina di modi per raggiungere questi obiettivi, come la costruzione di un recinto per rallentare il processo di raffreddamento o l’uso di adesivi sul letto di stampa.

Di gran lunga, stampare una zattera è uno dei metodi più facili per evitare la deformazione. La maggior parte dei programmi di slicer ha una funzione pre-programmata per aggiungere rapidamente una zattera a un modello 3D esistente. Ma cos’è un raft, esattamente?

Un raft è una maglia orizzontale di filamento che viene depositata direttamente sulla piattaforma di costruzione. La tua stampa viene poi depositata sopra questo raft invece che sulla superficie della piattaforma. Avendo una superficie più ampia, un raft può aiutare una stampa ad aderire alla piattaforma di costruzione. Avendo il fondo della stampa in contatto con un altro strato di plastica, la contrazione dovuta al rapido raffreddamento è anche ridotta, riducendo così lo stress termico.

Nonostante l’aspetto semplice di una zattera, la maggior parte dei programmi di slicer permette di fare regolazioni fini su come la zattera sarà costruita per ottimizzare le sue prestazioni. Potete specificare quanto la zattera si estenderà dal fondo della stampa, quanto saranno spessi gli strati della zattera e quanto il primo strato della vostra costruzione sarà separato dalla zattera. La distanza di separazione è particolarmente difficile, in quanto implica un equilibrio tra il mantenere la tua costruzione legata alla zattera e il mantenerla abbastanza lontana in modo che la zattera possa essere facilmente rimossa dopo la stampa.

Come è diversa una zattera da una tesa e una gonna?

Se hai letto una discussione sulle zattere, allora probabilmente hai anche sentito parlare di gonne e tese. Questi sono tutti strettamente collegati, con uno che è preferito agli altri a seconda dell’applicazione e del particolare problema che si sta cercando di risolvere.

Le gonne sono uno dei modi più semplici per rallentare il raffreddamento del vostro primo strato. Invece di un intero strato, una gonna è semplicemente un singolo anello di filamento che attraversa il perimetro della base della costruzione. Non è in contatto con la costruzione stessa, il che elimina la complicazione di doverlo rimuovere in seguito. Lo scopo principale di uno skirt è quello di adescare l’estrusore in modo da poter stabilire un flusso regolare di filamento nel momento in cui l’estrusore arriva a stampare la tua costruzione. Puoi anche scegliere di costruire una gonna fatta di strati multipli, che blocca il flusso d’aria intorno alla stampa per rallentare il raffreddamento degli strati inferiori della costruzione.

Una tesa assomiglia molto a una zattera. La differenza è sottile: mentre un raft è un intero strato che si trova sotto la costruzione, un brim è uno strato che si estende semplicemente dai bordi della costruzione. È essenzialmente una gonna extra-larga che tiene giù i bordi della costruzione, aiutando così l’adesione del letto e prevenendo la deformazione. Un brim è spesso preferito a un raft poiché stampa più velocemente, consuma meno filamento e può essere rimosso più facilmente dalla costruzione finale.

Quando si dovrebbe stampare un raft?

Nonostante i numerosi vantaggi di usare un raft, non tutte le situazioni lo richiedono. Dopo tutto, non vorreste consumare inutilmente il vostro prezioso filamento stampando una zattera quando non è necessario. Ci sono particolari scenari in cui una zattera potrebbe essere utile.

Quando si usano materiali inclini alla deformazione

Ci sono solo alcuni materiali di filamento che sono più inclini alla deformazione di altri. Una dicotomia conveniente per mostrare questo è tra PLA e ABS: mentre stampare con una zattera è raramente fatto con PLA, è una misura che è più comune quando si usa ABS. Anche con altre misure per prevenire la deformazione, come l’applicazione della colla ABS su un letto riscaldato, la stampa con una zattera è ancora altamente raccomandata.

Quando stai sperimentando una scarsa adesione al letto

Il più grande vantaggio di usare una zattera è la grande superficie che fornisce alla costruzione di aderire alla piattaforma di costruzione. Gli strati inferiori di un raft sono comunemente stampati spessi e lenti, risultando in una maglia solida molto forte. Questo è particolarmente utile quando il tuo progetto non ha una base completamente piatta, il che ci porta al prossimo punto.

Quando il tuo modello ha scarso contatto con la piattaforma di costruzione

Mentre i modelli per la stampa FDM sono solitamente orientati deliberatamente per avere una base più ampia possibile, ci sono momenti in cui questo non è possibile. Se avete un progetto con gambe strette, allora potete facilmente rinforzare queste gambe con una zattera. Oltre a migliorare l’adesione al letto aumentando la superficie di contatto tra la stampa e la piattaforma di costruzione, una base più ampia aiuta anche a sostenere il peso del resto della stampa.

Qual è lo svantaggio di stampare un raft?

Stampare un raft non è il tipo di cosa che vorresti fare con ogni singola stampa. Ci sono diverse buone ragioni per cui vorresti trattenere la stampa di una zattera quando non è necessaria.

Filamento sprecato

Nonostante la sua utilità, la zattera non è ancora una parte della tua costruzione. Una volta che avete rimosso il raft, è praticamente materiale di scarto. Mentre fare una singola stampa con un raft non sembra un grosso problema, moltiplicandolo per le decine di stampe che si possono fare con una singola bobina si traduce in un sacco di filamento sprecato. È semplicemente poco pratico usare una zattera quando non è necessario.

Povera finitura della superficie inferiore

Se usate un letto riscaldato in vetro, probabilmente apprezzate come le stampe vengano via con superfici inferiori perfettamente lisce. Quando si usa una zattera, si perde questo vantaggio cruciale. Proprio come la superficie della vostra stampa, la superficie superiore della zattera è lontana dall’essere perfettamente piatta. Questo si tradurrà in una stampa con una superficie inferiore relativamente ruvida. Se post-processate il vostro lavoro per ottenere una finitura perfettamente liscia, allora usare una zattera sarà solo più lavoro per voi.

Difficile da rimuovere

La ragione principale per evitare le zattere quando non sono necessarie è il fatto che possono essere molto difficili da rimuovere. Dal momento che la zattera sarà legata alla tua stampa usando lo stesso meccanismo che lega insieme gli strati della tua stampa, rimuoverla non è di solito così semplice come “staccarla”. Potreste aver bisogno di usare una spatola o anche un coltello X-Acto e l’uso di questi strumenti può danneggiare la vostra stampa. Le stampe con supporti sottili o stretti sono particolarmente vulnerabili a questo problema.

Il nostro consiglio è di valutare attentamente se una zattera sarà necessaria per la vostra stampa prima di andare avanti e usarne una. Un disegno con una base larga e piatta tipicamente non avrà bisogno di una zattera. Si può anche ricorrere a metodi più conservativi, come l’uso di qualche forma di adesione al letto o la regolazione della temperatura del letto riscaldato.

Pensieri finali

L’uso di zattere per migliorare l’adesione al letto e ridurre la deformazione è una pratica consolidata nel campo della stampa 3D. È così utile che i programmi di slicer in genere sono dotati di opzioni per aggiungere facilmente una zattera a un progetto esistente. Tuttavia, non dovrebbe essere trattato come la soluzione “go-to” quando si tratta di progetti o materiali che sono inclini a deformarsi.

L’utilizzo di una zattera introduce un’altra serie di problemi che dovrete affrontare. Capire il materiale e conoscere la migliore combinazione di velocità di stampa, temperatura di stampa, temperatura del letto e metodi di adesione del letto che porteranno a una stampa di alta qualità è ancora la soluzione più sostenibile per un problema di deformazione. Quando tutti questi sforzi falliscono ancora, allora vai avanti e stampa quella zattera.

Image from eyeknownuffin on Flickr.