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La prima cosa da sapere è che disegnare per la stampante 3D è un argomento vasto e sfaccettato.
Non esiste un unica linea da seguire per avere un modello pronto per la stampa 3D viste anche le molteplici variabili in gioco, come la tecnologia utilizzata, le perfomance dei materiali, il CAD etc.
È un passaggio molto comune per i progettisti delle aziende che iniziano ad utilizzare un servizio di prototipazione sentirsi impreparati nell’affrontare un progetto per la stampa 3D ed avere difficoltà a trovare informazioni.
[tds_info]Queste regole sono frutto del nostro lavoro costante di consulenza verso le aziende, per aiutare i progettisti a disegnare per la manifattura additiva.[/tds_info]
#1 Tecnologia di stampa 3D
Tenere presente la tecnologia di stampa 3D utilizzata è la prima regola da seguire quando si comincia a disegnare per la stampante 3D.
I parametri che andremo a descrivere sotto cambiano in base al tipo di tecnologia utilizzata. Inoltre, ci sono delle regole speciali per ogni tecnologia di stampa 3D.
Semplificando, possiamo trovare 3 macro tecnologie che presentano delle differenze importanti:
Filamento (FFF)
- Tenere conto dei supporti oltre i 45°
- Non bisogna scaricare gli oggetti
- Evitare dettagli troppo piccoli
Polvere (SLS/MJF)
- Oggetti di grande dimensione e piatti si imbarcano
- I componenti vanno scaricati
- Creare fori per lo scarico della polvere
- Non bisogna preoccuparsi dei supporti
- Si possono creare dettagli anche piccoli
Resina (SLA)
- Componenti troppo spessi vanno scaricati
- Oggetti cavi hanno bisogno di fori abbondanti per scarico resina
- Supporto da rimuovere manualmente sempre presente
- Si possono creare dettagli molto piccoli
Queste informazioni devono essere dei campanelli di allarme prima di effettuare un ordine ad un servizio di prototipazione 3D.
[tds_warning]Chiedete sempre se il vostro modello 3D è ottimizzato per la produzione con le stampanti 3D che il service utilizza.[/tds_warning]
#2 Spessore pareti
Disegnare per la stampante 3D vuol dire anche guardare lo spessore pareti, cioè la distanza tra due superfici vicine.
Una buona regola è disegnare un oggetto con pareti minime di 1mm per dimensioni fino a 250mm per lato, aumentando lo spessore per oggetti via via sempre più grandi.
Quando una parete è più spessa di 2mm verrà riempita con una trama di densità selezionabile.
Questa strategia è utile per ridurre i costi ed evitare deformazioni.
#3 Orientamento
Le caratteristiche meccaniche, estetiche e le tolleranze del componente varieranno in base all’orientamento.
Per questo motivo è molto importante comunicare a chi dovrà produrre il componente tramite stampa 3D in che modo verrà orientato l’oggetto.
Disegnare per la stampante 3D vuol dire anche sapere che la maggior parte materiali per la tecnologia FFF crea oggetti anisotropici.
Cioè con differente resistenza meccanica nelle varie direzioni di sforzo, nello specifico, gli oggetti sono più deboli per carichi sul piano XY.
Dalle foto qui sotto possiamo vedere un posaggio con due orientamenti differenti.
Nel primo caso, gli strati dell’oggetto saranno visibili e le superfici più rugose. Il foro centrale dell’oggetto però resisterà meglio a compressione e sarà più preciso.
Nel secondo caso invece le superfici saranno più lisce e precise, ma il foro sarà più debole e rugoso.
[tds_warning]Se non si è esperti di orientamento, la cosa migliore da fare e aggiungere delle note sulle parti dell’oggetto che devono essere lisce o con tolleranze migliori o più robuste. Comunicate queste informazioni al service di stampa 3D che dovrà produrre i vostri componenti.[/tds_warning]
#4 Tolleranze dimensionali
È sempre bene ribadire la differenza tra tolleranza dimensionale e finitura.
La tolleranza dimensionale è la differenza tra le quote nominali e le quote reali.
La stampa 3D FFF in genere crea oggetti più rugosi rispetto ad altre tecnologie ma garantisce delle tolleranze ottime, soprattutto su oggetti di media grande dimensione.
I valori di tolleranza migliore che ci si può aspettare sono di +o- 0.1mm + 0.1%. Per fare un esempio, il coperchio che vedete in foto è lungo 455mm e ci si può aspettare una una tolleranza di +o- 0.55mm.
Il componente in foto va a fissarsi su una lamiera con inserti filettati grazie ad alcuni fori vicini agli spigoli. In questo caso consigliamo di creare delle asole di almeno 0.3mm per il fissaggio del oggetto.
#5 Materiale di supporto
Premettiamo che se si utilizza il materiale di supporto solubile, possiamo anche permetterci di non ottimizzare il componente e dimenticarci tutti i vincoli relativi al materiale di supporto.
Se invece vogliamo rendere migliori i nostri componenti, prima di disegnare per la stampante 3D bisogna sapere che il software genererà automaticamente il materiale di supporto quando gli oggetti crescono con angolazioni minori di 45° dal piano di stampa.
#6 Incastri e parti mobili
Per creare parti mobili con i componenti stampati in 3D bisogna rispettare alcune regole.
Esempio di come disegnare per la stampante 3D un albero che deve ruotare su un foro.
Se l’albero e il foro crescono lungo l’asse Z, bisogna tenere una tolleranza minima di 0.1mm.
Se invece scorre lungo gli assi X o Y, bisognerà tenere almeno 0.4mm.
Questi valori possono variare a seconda del materiale utilizzato e del tipo di supporto.
#7 Scritte in rilievo o incassate
È possibile inserire scritte in rilievo o incassate all’interno di un oggetto, per esempio per avere il codice di quel componente sempre ben visibile.
[tds_council]Consigliamo di utilizzare un font semplice come l’Arial e una dimensione delle lettere di almeno 10mm. Consigliamo di non superare 0.25mm di rilievo e 0.5mm di incasso.[/tds_council]
Ecco come abbiamo disegnato per la stampante 3D un trofeo per Memorial Lorenzo Ganassin – gara femminile di ciclismo su strada.
Concludendo
Come abbiamo visto, disegnare per la stampa 3D ha bisogno di alcuni accorgimenti che possono portare ad un risparmio di tempi e costi.