Tutto quello che c’è da sapere sulle conchiglie nella stampa 3D

Forse una delle cose più interessanti della stampa 3D con tecnologia FDM è il grado di controllo che questa tecnologia offre all’utente. Non solo si ha la libertà di scegliere il materiale del filamento da utilizzare per qualsiasi modello 3D, ma si può anche modificare il modello per soddisfare le proprie esigenze. Un aspetto di un modello 3D che si può modificare è il “guscio”.

In parole povere, il guscio è la parete di un oggetto stampato in 3D. Sono una parte essenziale del design e determinano molte delle caratteristiche della stampa finale. Qual è il miglior spessore di guscio da usare e quali fattori devono essere considerati nella scelta dello spessore del guscio?

Cosa sono i gusci di stampa 3D?

Può non essere immediatamente ovvio, ma la maggior parte degli oggetti stampati in 3D in FDM sono per lo più cavi all’interno. Questa è una misura che permette di risparmiare sul costoso materiale di filamento e sul tempo di stampa, rendendo così la stampa 3D un’impresa più economica. Tuttavia, questo mezzo per risparmiare tempo e costi non è una scusa per creare stampe 3D che sono troppo leggere e inconsistenti per qualsiasi valore funzionale.

Le pareti di un oggetto stampato in 3D, comprese le sue superfici superiore e inferiore, sono note collettivamente come il suo guscio. Lo spessore del guscio di qualsiasi progetto di stampa 3D può essere facilmente impostato utilizzando il software di slicing appropriato. Nella maggior parte dei casi, lo spessore del guscio sarà impostato su un multiplo del diametro dell’ugello.

Per dipingere un quadro più completo dei fattori che determinano la forza e la densità di un oggetto stampato in 3D, sarebbe giusto discutere insieme il concetto di guscio e di riempimento. L’infill è il modello di materiale all’interno del guscio, che può essere impostato ovunque dal 10% al 100%. Sia la percentuale di riempimento che il modello possono essere impostati utilizzando il software slicer.

Selezionando una combinazione adatta di riempimento e spessore del guscio, è possibile ottenere una varietà di valori di forza e densità per qualsiasi oggetto stampato in 3D. La forza e il peso devono essere bilanciati con il costo della stampa e il tempo necessario per finire un singolo progetto, specialmente se la stampa 3D viene offerta come servizio commerciale.

Fattori da considerare nella selezione dello spessore del guscio

La selezione dello spessore del guscio è un compromesso tra diversi fattori, così che non esiste un valore universalmente corretto. Lo spessore del guscio più adatto è quello che prende in considerazione l’uso previsto dell’oggetto che sarà stampato in 3D e altri fattori come l’economia e il tempo di consegna. Per aiutarvi a determinare le impostazioni più appropriate, ecco gli aspetti più importanti da prendere in considerazione:

Fortezza

Ovviamente, un guscio più spesso farà un prodotto più forte e robusto. Se il vostro prodotto è destinato a sopportare un carico pesante, sostenuto o regolare, allora uno spessore del guscio da tre a quattro volte il diametro dell’ugello sarebbe una buona opzione. La forza del guscio entrerà in gioco anche se il prodotto sarà ancorato con chiodi o viti.

Stabilità degli strati superiore e inferiore

La maggior parte del software delle affettatrici offre la possibilità di impostare uno spessore diverso del guscio per gli strati superiore e inferiore. Questo si applica solo se stai stampando il modello in modo verticale, o nell’orientamento in cui è destinato ad essere usato.

Questa opzione è offerta perché permette la progettazione di oggetti con basi più forti che sono più “pesanti in basso” per una maggiore stabilità. La differenza di solito non è così grande – uno o due intervalli del diametro dell’ugello è sufficiente per ottenere questi benefici.

Consumo di filamento

Se stai producendo in massa un modello utilizzando una stampante 3D, la quantità di filamento che va in ogni prodotto è qualcosa che probabilmente ti interessa. Questa è un’altra area in cui entra in gioco lo spessore ottimale del guscio. Un guscio più spesso crea un prodotto che è più forte e con un bel peso, ma consuma anche un sacco di filamento in più.

Per mettere questo in contesto, passando da uno spessore di uno a due multipli del diametro dell’ugello effettivamente raddoppia già la quantità di filamento che va nel guscio di un progetto stampato in 3D. Questo può avere enormi ramificazioni sul numero di stampe che si possono fare da una singola bobina di filamento.

Tempo

Relativamente al punto precedente, una stampa che consuma più filamento richiederà necessariamente più tempo per finire. Questo perché l’ugello deve muoversi lungo il perimetro del modello più volte per ogni strato. Durante l’intero processo di stampa, qualsiasi spessore aggiuntivo del guscio può aumentare il tempo di stampa di più di un’ora.

Per coloro che stanno stampando solo disegni unici, il tempo di stampa aggiunto non è probabilmente molto significativo. Tuttavia, questo può essere problematico per ordini ad alto volume. Se stai cercando di ottimizzare la stampa di più copie di un singolo modello, allora probabilmente dovrai modificare sia le impostazioni del guscio che del riempimento per ridurre il tempo di stampa senza compromettere troppo l’integrità strutturale.

Opzioni di post-elaborazione

Una stampa fatta da una stampante FDM risulterà naturalmente con una superficie irregolare. Questo è un limite intrinseco della tecnologia. Questo significa che un po’ di post-elaborazione sarà necessaria se vuoi che le tue stampe abbiano un aspetto perfettamente liscio e lucido.

Le tecniche di post-elaborazione adatte variano a seconda dei diversi materiali di filamento. Alcuni filamenti si prestano bene alla dissoluzione selettiva usando un solvente appropriato, mentre alcuni richiedono una tecnica più antiquata usando la carta vetrata.

In ogni caso, la post-elaborazione porterà all’erosione del materiale sulla superficie della stampa finita. Questo è qualcosa che dovrete considerare nel design, specialmente per progetti dove la forza e la durezza sono importanti. Un guscio più spesso vi darà un margine più ampio per levigare e lucidare le irregolarità della stampa finita senza causare un drastico calo della sua integrità strutturale.

Regole empiriche per impostare lo spessore del guscio

Le piattaforme software di slicer utilizzate oggi rendono il lavoro di regolazione dello spessore del guscio quasi senza sforzo. Questo è molto utile se sei ancora nella fase in cui stai giocando con i parametri della tua stampante per cercare di ottenere i migliori risultati. Ecco alcuni suggerimenti per iniziare:

Assicurati che lo spessore del guscio sia un multiplo del diametro dell’ugello

Questo dovrebbe essere ovvio, ma devi assicurarti che le impostazioni dello slicer per lo spessore del guscio corrispondano al diametro del tuo ugello. Questo significa che lo spessore del guscio deve essere in multipli del diametro dell’ugello.

Mancando questo requisito cruciale risulterà in gusci che hanno cavità tra gli strati. Naturalmente, questo invaliderà tutti i benefici strutturali che un guscio più spesso avrebbe dovuto essere in grado di fornire.

Regola di valori empirici per carichi bassi, moderati e alti

Determinare i valori esatti da usare per lo spessore del guscio può essere difficile all’inizio. Ci vorrà un po’ di tentativi ed errori prima di ottenere risultati di cui si è soddisfatti. Per aiutare a ridurre le stampe non riuscite, potete usare i seguenti valori di regola empirica, assumendo che stiate usando un ugello con un’apertura di 0,4 millimetri di diametro.

Per la maggior parte delle applicazioni, un guscio spesso 0,8 millimetri può essere perfettamente sufficiente. Questo è per le parti che dovrebbero sopportare un carico basso o moderato e non hanno bisogno di essere ancorate da una vite. Se ci sono piccole carenze di forza con questa impostazione, allora qualche ritocco sul riempimento dovrebbe risolvere la maggior parte dei problemi.

Per le parti che sono destinate ad un uso pesante o che sperimenteranno carichi elevati, allora si può salire a 1,2 millimetri. L’aumento di forza con questa regolazione è abbastanza significativo. Fornisce anche una maggiore superficie per l’ancoraggio con viti o chiodi.

Se un guscio di 1,2 millimetri non è ancora sufficiente, allora si può considerare l’aggiunta di un riempimento più pesante. Impostare un guscio più spesso è sempre un’opzione, naturalmente. Tuttavia, quasi tutte le normali applicazioni della stampa 3D funzioneranno abbastanza bene con uno spessore del guscio tra 0,8 e 1,2 millimetri.

Pensieri finali

La stampa 3D è un processo di produzione altamente personalizzabile che consente di progettare modelli con una vasta gamma di parametri di forza, peso e flessibilità. Designare lo spessore del guscio è solo uno dei molti modi in cui è possibile controllare le proprietà fisiche del prodotto finale. In questo caso, lo spessore del guscio gioca un ruolo cruciale nel determinare la forza complessiva della parte stampata, così come il suo peso e la densità. Assegnare lo spessore del guscio è una questione abbastanza semplice