Tecnologia di stampa 3D
Le tecnologie di prototipazione 3D si distinguono principalmente in additiva, per apporto di materiale o sotrattiva, per rimozione del materiale tramite lavorazione con utensile.
Esite anche la possibilità di modellare 3D immagini dentro a cristallo con il laser, ma in questo caso il risultato consente solo la visualizzazione e non la piene funzionalità
La scelta della tecnologia per la realizzazione degli accessori per Thymio (con o senza materiale di supporto, ecc) deve essere basata essenzialmente sulla economicità e semplicità d'uso.
La tecnologia più conveniente da questo punto di vista è quella ad apporto di materiale per estrusione a caldo (come ABS, lo stesso con cui sono fatti i mattoncini Lego o PLA, un polimero basato sull'amido vegetale, ricavato dal mais). Un estrusore riscalda il materiale plastico alimentato sotto forma di filamento e lo deposita per fili sottili fino ad ottenere l'oggetto finale, tramite un sistema di posizionamento spaziale a tre assi, assimilabile ad un sistema a controllo numerico. Il percorso dell'estrusore viene ricavato da un modello matematico 3D, attraverso opportuni algoritmi che sono in grado anche di generare i supporti per le parti a sbalzo ed eventualmente sostituire le parti piene con strutture a telaio robuste e leggere.
Il materiale plastico costa circa 30 euro al chilo. Eventualmente la tecnologia additiva può essere integrata dalla tecnologia di rimozione di materiale per le rifiniture, adottando una stampante che consenta entrambe le tecnologie tramite il supporto per una fresa.
Scelta della Stampante 3D
Il modello di stampante 3D deve essere il più accessibile possibile, sia perché a buon mercato, sia perché presente nei fablab. Elementi critici per la scelta sono:
- la dimensione dell'area di stampa,
- la risoluzione,
- la velocità,
- la robustezza costruttiva,
- il fatto di essere Open,
- la disponibilità del software di gestione,
- il prezzo,
- il supporto del fornitore e della comunità di utenti
Esistono ormai moltissime stampanti 3D che si differenziano in base a questi criteri principali, ed altri, che definiscono uno spettro di variabilità molto ampio. Negli ultimi anni si sono aggiunti progetti opensource di stampanti autocostruibili, che sono addirittura riproducibili attraverso altre stampanti 3D (almeno per le parti in materiale plastico). Un progetto capostipite nell'area delle stampanti 3d a basso costo è la RepRap. Il sistema a microcontrollore per la gestione di tutta la parte meccatronica è solitamente una versione del progetto Arduino che è ormai diventato uno standard de facto.
Processo di Selezione
Il processo di selezione è basato sull'identificazione di una prima lista di tutte le stampanti in qualche modo interessanti per prezzo, tecnologia, supporto, localizzazione, maturità del progetto, …
Si è utilizzata come lista di partenza la seguente Lista stampanti 3D.
A partire da questa lista si è quindi identificata una short list.
La seguente tabella riporta le caratteristiche delle tre stampanti selezionate.
| Progetto | Open | Caratteristiche | Caratteristiche costruttive | Note | Prezzo (IVA compresa) |
| Makerbot Replicator 2 | No | Area di Stampa: 285x155x152 mm, Risoluzione degli assi x y: 0.011 mm, Risoluzione dell’asse z: 2.5 micron, Definizione di stampa: 100 micron, Diametro estrusore: 0.4 mm, Velocità massima di stampa: 80-100 mm/s |
Telaio in acciao verniciato a polvere premontato | Affidabilità, buona Velocità, robustezza, display LCD | 1700 Euro |
| Powerwasp | Sì | Area di stampa: 260x200x210 mm, Risoluzione degli assi x y: 0.012 mm, Risoluzione dell’asse z: 0.4 micron, Definizione di stampa: 50 micron, Diametro estrusore: 0.35 mm, Velocità massima di stampa: 200 mm/s |
Telaio in multistrato Navale +guide in aluminio e tecnopolimero | Può funzionare anche come fresa | 1090 Euro |
| Galileo | Sì, derivata dalla RepRap | Area di stampa: 200 x 240 x 150 mm, Risoluzione degli assi x y: 0.2 mm, Risoluzione dell’asse z: N/A, Definizione di stampa: 100 - 500 micron, Diametro estrusore: 0.406 mm, Velocità massima di stampa: 80 mm/s |
Parti plastiche + barre in acciaio | Riduzione dei componenti, maggiore velocità rispetto alla RepRap | 660 Euro |
Stampante selezionata
Sulla base dei criteri precedentemente indicati (economicità, progetto open, versatilità, robustezza, supporto, positività delle recensioni), dalla short list di stampanti la PowerWasp e' risultata essere la migliore.
Nel paragrafo seguente il dettaglio sui vari criteri che hanno giustificato la scelta.
Caratteristiche tecniche
Le caratteristiche tecniche della stampante sono decisamente buone, sia dal punto di vista della risoluzione che della velocità, nettamente superiori alla Galileo, ma anche significativamente migliori della più cara Makerbot, che ha ormai decisamente optando per una impostazione Closed Source.
La costruzione conferisce al telaio la rigidezza necessaria per supportare le prestazioni di risoluzione e velocità dichiarate.
La Powerwasp nasce con una struttura molto robusta in metallo e laminato navale, adeguata per l'uso come CNC e addirittura sovradimensionata per l'uso come stampante 3d. Può portare una testa di lavoro del peso fino a 5Kg. Il motore per l'avanzamanto del filamento nell'estrusore non è montato sull'estrusore stesso come in molti casi, ma sul telaio e il filamento viene spinto attraverso un tubo semirigido nell'elemento riscaldante dell'estrusore. Questo rende la testina più leggera e meno soggetta a vibrazioni, consentendo maggiore velocità e precisione.
Rapporto prezzo / Prestazioni.
Il rapporto prezzo / prestazioni della stampante Powerwasp è il migliore tra le stampanti in short list.
Caratteristiche del progetto.
Si tratta di un progetto completamente open in ambito Europeo e Italiano. l'esame del forum degli utenti e i test di reattività del team di supporto hanno ottenuto una valutazione elevata.
Il parere di altri: recensioni
Si sono effettuate su Internet ricerche su forum specializzati ottenendo complessivamente una buona impressione da parte degli utenti. Alcuni esempi:
Post di Gabriele Carloni pubblicato on line sul forum del RepRap user group:
Pareri su Wasproject - Powerwasp
…Ha il gruppo Hotend/estrusore altrettanto solidi ed efficenti per assicurare tante stampe di successo. Il montaggio non è subito facile e richiede pazienza ed esperienza, la messa a punto e la taratura degli assi richiede particolari attenzioni in fase di montaggio, ma promette una stabilità di settaggi unica nella categoria. La cura dei dettagli è stata da veri maniaci amanti del DIY, alcuni dettagli sono da macchina professionale (parti in alluminio, tendicinghia etc.). Non è un kit da principianti senza esperienza di montaggi complessi, ma lo staff di Wasp e la loro disponibilità può aiutare tantissimo. Il rapporto qualità/prezzo ottimo.
Articolo su Maker Faire Italian Edition di Lorenzo Mannella.
…Si tratta di uno strumento interessante perché, oltre a realizzare oggetti in plastica (area di stampa 26x20cm e fino a 21 cm di altezza), può anche trasformarsi in una fresa a controllo numerico. Basta montare un trapano multiuso sulle parti mobili della stampante e il gioco è fatto.
Scelta del Software di modellazione
Per quanto riguarda il software di modellazione oggi esistono svariate possibilità.
A questo link è possibile trovare una lista di CAD Opensource
per poter produrre un oggtto 3d l'importante è arrivare a produrre un file in formato STL che contiene la descrizione geometrica dell'oggetto, che può essere più o meno dettagliata . Si può passare anche per altri formati 3D e con un tool come Meshlab fare la conversione a STL. ( da formati PLY, OFF, OBJ, 3DS, VRML 2.0, U3D, X3D e COLLADA).
Dal formato STL poi si genera il G code che è quello che serve a pilotare la stampante (di fatto contiene le istruzioni di traslazione per i tre assi della stampante lungo il percorso che l'estrusore dovrà seguire per realizzare l'oggetto tramite le deposizione di sottilissimi fili).
Come software di modellazione 3D in short list vedere la tabella seguente.
| CAD | Licenza | Piattaforma | Complessitá | Note |
| Sketch up | Free versione base. | Win, Mac, Linux con Wine | facile da usare. Lavora per estrusione | plugin per generare direttamente STL. plugin per fare oggetti complessi Curviloft (Lofting). Parametrico tramite scripting Ruby |
| Blender | Open Source | Win, Mac, Linux | complesso | Modellazione diretta Mesh-based (digital sculpting). Non parametrico. Focalizzato sulla modellazione 3D artistica e animazione |
| OpensCAD | Free software GNU GPL V 2 | Win, Mac, Linux | Linguaggio scripting parametrico. Lavora per Geometria Solida Costruttiva (CSG) e per estrusione di 2D | Diffuso. Su thingiverse è diventato uno standard per condividere i progetti. Adatto per modelli semplici e parametrici. Meno adatto per modelli complessi |
| FreeCAD | Open Source | Win, Linux, Mac | Focalizzato sulla modellizzazione meccanica | Modellizzazione 3D parametrica. Scripting Python |
| Tinkercad | Free On line | Web | Facile da usare, lavora su solidi fondamentali | Parametrico con Shape Script (JavaScript) |
Identificazione di tipologie di accessori da produrre
Il progetto prevede in una prima fase di realizzare una decina di esempi differenti, attraverso le tappe seguenti:
- concepire un'applicazione interessante: la più pedagogica o ludica possibile e che richieda 1-2 accessori chiave.
- concepire l'accessorio in 3D in modo da poter essere stampabile facilmente, in modo affidabile e il più rapido possibile con tecniche sia additive che sottrattive
- includere nel design delle possibilità di personalizzazione quando questo sembra interessante, facendo qualche esempio di personalizzazione
- stampare, testare e migliorare l'accessorio per raggiungere una qualità sufficiente per diffusione, con il supporto del WASP team
- documentare l'esempio / design dell'accessorio sul wiki
Idee di accessori:
- avvolgitore di cavo da attaccare alla ruota per realizzare funicolari, gru ecc
- struttura per sospendere Thymio con cavo-avvolgitore, spiderman :-)
- supporto per torrella rotante per fissare accessori come in thymioecomagic
- aggancio laterale per accessori
- aggancio generico su ruota
- Braccetti e manine da fissare ai lati
- Carrettino da agganciare dietro.
- Vari modelli di ruote, più sporgenti, più grosse.
- Piedini da fissare alle ruote.
- Supporto per smartphone da usare come telecamera remota.
- Pinza anteriore
Una stampante 3d da prendere in considerazione è sicuramente la Makerbot Replicator 2 che costa intorno ai 1700 Euro.
Le caratteristiche sono molto interessanti sia per dimensioni, robustezza costruttiva,precisione e velocità.
Purtroppo sembra ci sia rimasto ben poco del progetto opensource iniziale (direi niente).
Se vogliamo rimanere in ambito Open ci sono in giro tutta una serie di varianti della Makerbot iniziale che era opensource, ma bisogna scegliere con un po' di attenzione.
Altrimenti c'è il progetto RepRap, che devo dire che come struttura mi piace meno perchè c'è plastica che tiene insieme metallo rotondo. Comunque in questo caso ci sarebbe una variante tutta italiana (dicono) migliorata: Galileo che costa sui 660 Euro. Non ho ancora letto tutte le recensioni. Qualcuno ne ha parlato male inizialmente perchè questo modello elimina alcune barre che la RepRap ha, sembra per ridurre i costi.
Sic Parvis Magna
Grazie mille per questo primo approccio. Come stiamo a livello software. Perché in fin dei conti é con il software che la gente lavorerà principalmente. L'ideale sarebbe avere un software molto intuitivo e efficace. Ci sono differenti software, o software compatibili con le varie stampanti?
Per quanto riguarda il software di modellazione si sono svariate possibilità. L'importante è arrivare a produrre un file in formato STL. Si può passare anche per altri formati 3D e con un tool come Meshlab fare la conversione a STL. ( da formati PLY, OFF, OBJ, 3DS, VRML 2.0, U3D, X3D e COLLADA).
Dal formato STL poi si genera il G code che è quello che serve a pilotare la stampante.
Come software di modellazione 3D proporrei Sketch up che gira un po' dappertutto, è gratis (per ora, anche se Google lo ha ceduto a Trimble da Aprile 2012) ed è facile da usare. Io lo faccio girare su Ubuntu usando Wine. C'è un plugin di SU per generare direttamente STL. C'è un altro plugin da considerare per fare oggetti più complessi che si chiama Curviloft che integra alune lacune di modellazione di SU (Lofting).
Come alternaive a SU Blender o LibreCAD entrambi open, ma non li ho mai usati.
Sic Parvis Magna
Sketch up is a nice option, just bad that there is no linux version. The big advantage is the facility to use it. Blender is by far more complex. No idea about libreCAD.
(scusa, sono partito in inglese :-)
Dunque per me sketch-up non é male :-)
Non sono preoccupato del fatto che non giri su Linux, infatti in realtà gira bene con wine su Ubuntu.
La cosa che mi preoccupa è che non ho ancora capito se il nuovo proprietario porterà avanti la parte freee.
Sic Parvis Magna
Ho trovato questi pareri sulla Powerwasp e mi sembrano buoni.
Sic Parvis Magna