Imparare a migliorare le sporgenze nelle stampe 3D è un'abilità che la qualità di stampa apprezzerà molto. In passato ho avuto delle sporgenze piuttosto scarse, quindi ho deciso di scoprire i metodi migliori per migliorarle. In realtà non è così difficile come pensavo.

Per migliorare le sporgenze è necessario migliorare il raffreddamento con un upgrade della ventola e un condotto per dirigere l'aria fredda verso il filamento fuso. Ridurre gli angoli del modello a 45° o meno è un ottimo modo per ridurre le sporgenze negative. È anche possibile ridurre l'altezza del layer, la velocità di stampa e la temperatura di stampa in modo che il filamento non sia così fuso, consentendo un raffreddamento più rapido.

Il resto dell'articolo approfondisce alcuni dettagli chiave per aiutarvi a capire il problema e come ogni metodo contribuisce a migliorare la vostra sporgenza (con video), quindi continuate a leggere per saperne di più.

Cosa sono le sporgenze nella stampa 3D?

Le sporgenze nella stampa 3D si verificano quando il filamento estruso dall'ugello si "appende" troppo al livello precedente, fino a trovarsi a mezz'aria e a non poter essere adeguatamente supportato, con il risultato che lo strato estruso si "sporgerà" e produrrà una qualità di stampa scadente, poiché non potrà formare una buona base sottostante.

Una buona sporgenza è quella in cui è possibile stampare in 3D con un angolo superiore ai 45°, ovvero un angolo diagonale. Per mettere in prospettiva questo aspetto, si può immaginare la lettera T che cerca di essere stampata in 3D.

Fino alla parte centrale della lettera si può fare benissimo, perché è ben sostenuta, ma quando si arriva alla riga superiore, l'angolo di 90° è troppo acuto per avere un supporto sotto.

Questo è ciò che chiamiamo sbalzo.

Esistono test di sporgenza con angoli che vanno da 10° a 80° per verificare la capacità della stampante 3D di gestire le sporgenze.

Il test di sporgenza più popolare su Thingiverse è il Mini All in One 3D Printer Test di majda107, che mette alla prova diverse caratteristiche importanti di una stampante 3D. Viene stampato senza supporti e con il 100% di riempimento per testare davvero le capacità della stampante.

È difficile stampare le sporgenze ad angolo acuto perché non c'è una superficie di supporto sufficiente sotto il layer estruso successivo per mantenerlo in posizione. In pratica si stampa a mezz'aria.

Nella stampa 3D, la regola generale per combattere le sporgenze è quella di stampare angoli di 45° o meno, mentre gli angoli superiori iniziano a essere influenzati negativamente dalle sporgenze.

La fisica alla base di questo angolo è che, quando si immagina un angolo di 45°, esso si trova proprio nel mezzo di un angolo di 90°, il che significa che il 50% dello strato è supportato e il 50% dello strato è non supportato.

Superare il punto del 50% significa superare il supporto necessario per ottenere una base sufficientemente solida, e più l'angolo si allontana, peggio è. È necessario che gli strati abbiano una maggiore superficie di adesione per ottenere stampe 3D robuste e di successo.

Alcuni modelli sono complessi e rendono piuttosto difficile evitare le sporgenze.

Fortunatamente, esistono molti metodi per migliorare la quantità di sporgenza che le nostre stampanti 3D sono in grado di fornire, quindi rimanete sintonizzati per scoprire questi suggerimenti e trucchi.

Come migliorare le sporgenze nelle stampe 3D

Come accennato in precedenza, assicurarsi che i modelli non abbiano angoli superiori a 45° è un'ottima soluzione per le sporgenze, ma ci sono molti altri modi per migliorare le sporgenze che si possono implementare nella stampa 3D.

Ecco come migliorare le sporgenze nelle stampe 3D

1. Aumentare il raffreddamento delle parti con la ventola
2. Riduzione dell'altezza dello strato
3. Modificare l'orientamento del modello
4. Riduzione della velocità di stampa
5. Ridurre la temperatura di stampa
6. Diminuire la larghezza dello strato
7. Dividere il modello in più parti
8. Utilizzare strutture di supporto
9. Integrare uno smusso nel modello
10. Mettere a punto la stampante 3D

1. Aumentare il raffreddamento delle parti con la ventola

La prima cosa che farei per migliorare i miei sbalzi è aumentare l'efficienza del raffreddamento del layer, sostituendo la ventola con una di qualità superiore o utilizzando un condotto per la ventola che indirizzi correttamente l'aria fredda verso le stampe 3D.

Spesso le stampe 3D vengono raffreddate da un lato, mentre l'altro lato è soggetto a sporgenze perché non dispone di un raffreddamento adeguato. Se questa è la vostra situazione, potete correggere il problema abbastanza facilmente.

Il motivo per cui le ventole e il raffreddamento funzionano così bene è che, non appena il materiale viene estruso attraverso l'ugello, viene raffreddato a una temperatura ben inferiore a quella di fusione, lasciandolo indurire rapidamente.

L'indurimento del filamento durante l'estrusione significa che può costruire una buona base indipendentemente dal poco supporto sottostante. È simile ai ponti, che sono linee di materiale estruso tra due punti rialzati.

Se si possono ottenere buoni ponti, si possono ottenere grandi sbalzi, quindi la maggior parte di questi consigli per migliorare gli sbalzi si applica anche ai ponti.

• Prendete una ventola di alta qualità: la ventola Noctua è un ottimo upgrade apprezzato da migliaia di utenti.
• Stampare in 3D un condotto Petsfang (Thingiverse) o un altro tipo di condotto (Ender 3) che ha dimostrato di funzionare molto bene.

2. Ridurre l'altezza del livello

La cosa successiva da fare è diminuire l'altezza del livello, che funziona perché riduce l'angolo di lavoro dei livelli estrusi.

Immaginando i livelli estrusi come una scala, più grande è la scala, più materiale si trova al di fuori del bordo del livello precedente, in altre parole si tratta di una sporgenza.

Dall'altro lato di questo scenario, una scala più piccola (altezza dello strato) significa che ogni strato ha una base più vicina e una superficie di supporto su cui costruire lo strato successivo.

Anche se aumenterà il tempo di stampa, a volte è necessario per ottenere quelle impressionanti sporgenze e una qualità di stampa eccellente. I risultati sono di solito migliori del sacrificio di tempo!

Il video qui sotto, realizzato dal 3D Printing Professor, lo illustra molto bene.

L'altezza predefinita del layer in Cura per un ugello da 0,4 mm è di 0,2 mm, ovvero il 50%. La regola generale per l'altezza del layer in relazione al diametro dell'ugello va dal 25% al 75%.

Ciò significa che è possibile utilizzare un'altezza di strato di 0,01 mm fino a 0,03 mm.

• Proverei a utilizzare un'altezza di strato di 0,16 mm o 0,12 mm per la vostra stampante 3D.
• Assicuratevi di implementare i "numeri magici" per l'altezza del livello, in modo da non incorrere in micro-incursioni.

3. Modificare l'orientamento del modello

L'orientamento del modello è un altro trucco che si può utilizzare a proprio vantaggio per ridurre le sporgenze. Ciò significa che si può ruotare e regolare il modello di stampa 3D per ridurre gli angoli di stampa del modello.

Questo non sempre funziona, ma in alcuni casi può funzionare perfettamente.

Non è detto che si riesca a ridurre l'angolo al di sotto dei 45°, ma ci si può avvicinare molto.

Per la stampa 3D in resina, si consiglia di orientare le stampe 3D a 45° rispetto alla piastra di costruzione per una migliore adesione.

• Ruotare i modelli per ridurre le sporgenze
• Utilizzate un software per orientare automaticamente i modelli di stampa 3D.

Makers Muse ha un ottimo video che descrive i dettagli dell'orientamento di stampa in termini di forza e risoluzione, per farvi capire meglio quanto sia importante l'orientamento di stampa.

Descrive come ci sia sempre un compromesso quando si tratta di orientamento, e in alcuni casi si può ottenere il meglio di entrambi i mondi. Ci vuole un po' di riflessione e di conoscenza di come gli strati compongono i pezzi per ottenere le cose giuste.

4. Ridurre la velocità di stampa

Questo suggerimento è in qualche modo legato all'aspetto del raffreddamento, oltre che a una migliore adesione dei layer. Quando si riduce la velocità di stampa, significa che i layer estrusi hanno più tempo per beneficiare del raffreddamento, in modo da creare una buona base.

Se si combina una velocità di stampa ridotta con un raffreddamento migliore, una riduzione dell'altezza degli strati e un ottimo orientamento dei pezzi, è possibile ridurre in modo significativo la presenza di sporgenze nelle stampe 3D.

5. Ridurre la temperatura di stampa

La temperatura ottimale per la stampante 3D è quella che consente di estrudere bene alla temperatura più bassa possibile. Non è consigliabile utilizzare una temperatura dell'ugello superiore a quella effettivamente necessaria, a meno che non si abbiano altri obiettivi in mente.

Il motivo è che il filamento sarà più liquido e più caldo del necessario, quindi il raffreddamento non sarà altrettanto efficace con un filamento più fuso, contribuendo così a ridurre le sporgenze.

Una temperatura di stampa più elevata può contribuire ad aumentare la resistenza del pezzo o a ridurre i problemi di sottoestrusione, ma se si mette a punto la stampante 3D, di solito è possibile risolvere molti problemi senza ricorrere alla temperatura come soluzione.

Farei un po' di prove ed errori utilizzando una torre di temperatura, calibrata per testare diverse temperature all'interno della gamma del filamento.

Ad esempio, una torre di temperatura di 10 parti e un intervallo di temperatura del filamento di 195 - 225°C può avere una temperatura iniziale di 195°C e un aumento a incrementi di 3°C fino a 225°C.

Con questo metodo è possibile impostare una temperatura perfetta e vedere la temperatura più bassa in cui la qualità di stampa è ottima.

GaaZolee ha creato una fantastica torre di calibrazione della temperatura compatta e intelligente su Thingiverse.

• Trovare la temperatura di stampa ottimale
• Assicurarsi di non utilizzare una temperatura superiore a quella necessaria, in quanto potrebbe causare un flusso elevato di materiale.

6. Ridurre la larghezza del livello

Questo metodo funziona in qualche modo perché diminuisce il peso di ogni strato di materiale estruso: minore è il peso dello strato, minore è la massa o la forza che lo sostiene rispetto allo strato precedente.

Se si pensa alla fisica delle sporgenze, si può dire che l'altezza dello strato diminuisce e che è in grado di sostenere meglio il proprio peso all'angolo di sporgenza.

Un altro vantaggio della riduzione della larghezza dello strato è quello di avere meno materiale da raffreddare, con un conseguente raffreddamento più rapido del materiale estruso.

Diminuire la larghezza del layer può purtroppo aumentare il tempo di stampa complessivo perché si estruderà meno materiale.

7. Dividere il modello in più parti

Questo metodo è un po' più invasivo degli altri, ma può fare miracoli con le stampe problematiche.

La tecnica consiste nel dividere i modelli in sezioni che riducono i 45°. Guardate il video di Josef Prusa qui sotto per una semplice esercitazione con il software Meshmixer.

Gli utenti di stampanti 3D lo fanno anche quando hanno un progetto di grandi dimensioni e una stampante 3D relativamente piccola che non può contenere l'intero pezzo. Alcune stampe vengono suddivise in più parti per realizzare un unico oggetto, come ad esempio l'elmo di uno Stormtrooper che richiede oltre 20 pezzi.

8. Utilizzare strutture di supporto

L'uso di strutture di sostegno è una sorta di via d'uscita facile per migliorare gli aggetti, perché si creano le fondamenta di sostegno anziché lasciare che l'aggetto faccia la sua magia.

In molti casi è difficile evitare completamente il materiale di supporto, indipendentemente dall'orientamento, dall'altezza dello strato, dal livello di raffreddamento e così via.

A volte è sufficiente aggiungere le strutture di supporto tramite lo slicer. Esistono alcuni slicer che consentono di personalizzare i supporti in modo molto preciso

Il video seguente di CHEP mostra come aggiungere supporti personalizzati utilizzando un plugin speciale, quindi non esitate a dare un'occhiata per ridurre i vostri supporti.

9. Integrare uno smusso nel modello

L'integrazione di uno smusso nel modello è un buon metodo per ridurre le sporgenze, perché si riducono gli angoli effettivi del modello. È descritto come un bordo di transizione tra due facce di un oggetto.

In altre parole, invece di avere una curva a 90° tra due lati di un oggetto, si può aggiungere una curvatura che taglia un bordo o un angolo ad angolo retto per creare un bordo inclinato simmetrico.

Di solito viene utilizzato in carpenteria, ma ha sicuramente un grande impiego nella stampa 3D, soprattutto quando si tratta di sporgenze.

Poiché le sporgenze seguono la regola dei 45°, lo smusso è perfetto per migliorare le sporgenze quando può essere utilizzato. In alcuni casi lo smusso non è pratico, ma in altri funziona bene.

Gli smussi cambiano significativamente l'aspetto dei modelli, quindi tenetene conto.

10. Mettere a punto la stampante 3D

L'ultima cosa da fare, che non riguarda specificamente le sporgenze, ma la qualità e le prestazioni generali della stampante 3D, è la semplice messa a punto della stampante 3D.

La maggior parte delle persone trascura la propria stampante 3D nel corso del tempo e non si rende conto che una manutenzione regolare è una buona idea per la qualità di stampa. Le stampanti 3D sono molto resistenti, ma sono composte da parti che necessitano di una cura supplementare come cinghie, rulli, l'ugello di stampa e le aste.

• Controllate i vostri ricambi & assicuratevi di sostituire le parti che si sono usurate in modo evidente.
• Stringete le viti intorno alla stampante 3D e le cinghie di trasmissione.
• Applicate regolarmente un po' di olio per macchine da cucire o di olio leggero sulle aste per aiutarle a muoversi più agevolmente.
• Pulire l'estrusore e le ventole, che possono facilmente accumulare polvere e residui.
• Assicuratevi che la superficie di costruzione sia pulita e resistente
• Eseguire ogni tanto una trazione a freddo: riscaldare l'ugello a 200°C, inserire il filamento, ridurre il calore a 100°C e tirare con decisione il filamento.

Esistono molti metodi per migliorare le sporgenze che funzionano piuttosto bene. Speriamo che questo articolo vi abbia indirizzato nella giusta direzione per ottenere finalmente delle sporgenze di cui essere orgogliosi.