Costruire una stampante 3D – [Parte 1] Introduzione


In questa guida suddivisa in più articoli cercheremo di accompagnarvi nell’autocostruzione di una stampante 3D, non stiamo parlando di una guida su come assemblare una stampante in kit di montaggio bensì ad una vera e propria guida passo passo alla realizzazione di una stampante da zero, che sia affidabile, performante e realizzabile con una spesa compresa tra le 200 e le 300 euro, in base alla qualità dei componenti utilizzati e delle soluzioni tecniche che si vorranno adottare. Il fine ovviamente è quello di imparare approfonditamente come funziona una stampante 3D non solo attraverso l’assemblaggio ma anche attraverso la scelta delle parti che la compongono, la loro lavorazione, la definizione e la scelta delle soluzioni tecniche più adeguate alle nostre necessità e la risoluzione di problemi, passando da tematiche meccaniche a quelle elettriche, elettroniche e software.

Affrontare un percorso simile richiede tempo e denaro ma sopratutto una buona dose di motivazione all’apprendimento di nuovi concetti. Volendo spendere meno si potrebbe ripiegare su una stampante 3D cinese in kit di montaggio, reperibili anche a meno di 150 euro, ma che necessitano di qualche upgrade per poter raggiungere un buon livello di affidabilità. Nonostante questa serie di guide non sia specificatamente indirizzata a coloro i quali decidano di acquistare una stampante in kit, probabilmente anche questi utenti potrebbero trovare informazioni utili alla risoluzione dei problemi più frequenti o buoni consigli sull’assemblaggio e la configurazione.

In questa serie di articoli vi racconteremo il percorso completo che abbiamo affrontato nella costruzione della nostra prima stampante 3D, condividendo informazioni e risorse raccolte, al fine di permettere ad altre persone interessate al mondo della stampa 3D di intraprendere la costruzione in maniera molto guidata, al sicuro da possibili errori che si potrebbero commettere sia in fase di reperimento dei materiali che nella fase di assemblaggio e di calibrazione.

Prima di iniziare è bene fissare alcuni punti importanti:

  • In questa serie di guide non ci soffermeremo sugli aspetti generali riguardanti il mondo della stampa 3D,  il web ed i social sono pieni di risorse utili, daremo quindi per scontato che  vi siate già fatti una cultura su cos’è la stampa 3D, la storia delle RepRap, le tipologie costruttive, cos’è la tecnologia FDM, cos’è lo “slicing“, cos’è un “estrusore”, quali sono i materiali usati nella stampa 3D (PLA, ABS, PETG, TPU, ecc.), cos’è il “piatto di stampa”, la RAMPS, Arduino, ecc.. In fondo a questo articolo abbiamo inserito una serie di link che potrebbero interessare sia i più esperti che i principianti della stampa 3D.
  • Avrete bisogno di un po’ di attrezzatura come un set di brugole, cacciaviti, chiavi inglesi, seghetto alternativo, ecc.. In fondo a questo articolo troverete una lista limitata allo stretto necessario.
  • Per la realizzazione non è richiesta una laurea in ingegneria ad indirizzo meccatronico, sicuramente può essere di aiuto un po’ di esperienza e passione per l’informatica, l’elettronica, esperienza nella programmazione di microcontrollori (Arduino) e una buona manualità. Le cose che non devono assolutamente mancare sono sicuramente: passione, buona volontà e pazienza, tanta pazienza!

Fatte le dovute premesse, possiamo finalmente svelare il tipo di stampante che andremo a costruire in questa serie di guide: costruiremo un “clone economico” di una Prusa i3 MK2.

La Prusa i3 è una stampante di tipo “cartesiana”, una delle stampanti FDM open source più diffuse al mondo. E’ stata progettata da Josef Prusa nel 2012 per poi essere commercializzata dalla Prusa Research nel 2016. Successivamente la stessa azienda ha realizzato la versione MK2S (con piccole migliorie meccaniche) e l’attuale versione ulteriormente migliorata e rivista MK3. Essendo un progetto open source, tutti i file sorgente del progetto sono disponibili gratuitamente ed ovviamente esistono anche dei modelli derivati come la i3 Rework, la i3 Hephestos, e molte altre ancora, per non parlare dei cloni commerciali in kit (di provenienza cinese) come le Anet, Creality, Tevo, Anycubic, Sunhokey, FLsun, JGAurora, Geeetech, e molte altre.

La scelta del voler replicare un modello Prusa i3 risiede in diverse ragioni:

  • Disponibilità dei file sorgente open source, reperibili  gratuitamente su GitHub, fondamentali per poter realizzare il telaio e parti plastiche.
  • Disponibilità delle istruzioni di assemblaggio. Una volta recuperato tutto il materiale occorrente del BoM (Bill of Materials) potremo utilizzare la guida ufficiale della Prusa Research (disponibile anche in italiano) per assemblare le parti. La guida è molto ben fatta perché contiene tante foto ad alta risoluzione ed anche alcuni video.
  • La Prusa i3 è una stampante cartesiana tra le più semplici da assemblare.
  • Il costo delle parti necessarie sono disponibili a prezzi accessibili ed alcune parti possono anche essere realizzate con materiali e/o soluzioni a basso costo.
  • Ha un buon volume di stampa, circa 200mm per lato
  • Offre una buona qualità di stampa fin da subito e con poco investimento in termini sia economici che di tempo. La qualità e le velocità di stampa non sono ovviamente paragonabili a quelle di stampanti con telai più rigidi e movimentazioni complesse, per avere prestazioni superiori occorre un investimento maggiore e conoscenze tecniche più approfondite.
  • E’ possibile usufruire di un sistema di auto calibrazione del piatto di stampa tramite un sensore induttivo montato sul corpo estrusore (Automatic Mesh Bed Levelling). In questo modo non si dovrà perdere tempo a trovare il perfetto livellamento del piatto ad ogni stampa, fondamentale per una buona adesione del pezzo sul piatto durante la stampa.

Nell’immagine che segue vi mostriamo in maniera molto semplificata quali sono i movimenti e i nomi delle parti principali al fine di iniziare a familiarizzare con la terminologia che useremo nella guida.

 





Per la costruzione della stampante ci baseremo sulla guida di Thomas Sanladerer, in arte Tom’s 3D, il quale ha realizzato una serie di video molto ben fatti in cui si cimenta nella costruzione di un clone di una Prusa i3 con l’obiettivo principale di abbassare al massimo i costi di realizzazione! Il risultato ottenuto da Tom è assolutamente di livello ed alla fine ottiene anche dei buoni risultati di stampa. In questa guida non ci limiteremo a raccontare semplicemente la realizzazione di Tom ma cercheremo di illustrare anche quali soluzioni tecniche si potrebbero implementare, a costo zero o che richiedano un piccolo ulteriore investimento economico, al fine di ottenere una stampante ancora più robusta, precisa ed affidabile. Alcune delle migliorie tecniche sono state realizzate da altri utenti possessori di questa stampante che poi hanno condiviso le loro soluzioni online.

Tom’s 3D, nella sua opera di “clonazione” è andato a modificare alcune parti plastiche originali della stampante al fine di rendere più facile la costruzione e poter utilizzare componenti elettronici “standard” e facilmente reperibili rispetto a quelli impiegati nelle Prusa originali. Per poter realizzare la stampante quindi, il primo passo sarà sicuramente quello di capire il come procurarsi il set di plastiche. Sostanzialmente avete quattro possibilità:

  1. Rivolgervi ad un amico/conoscente che già ha una stampante 3D per stampare in autonomia le parti necessarie.
  2. Rivolgervi ad un service di stampa 3D online (ce ne sono svariati anche in Italia) che stamperà quello di cui avete bisogno e ve lo spedirà a casa.
  3. Rivolgervi ad un FabLab (controllate se ce n’è uno nella vostra zona) per avere accesso ad una stampante 3D per realizzare le parti necessarie.
  4. Acquistare online le parti già stampate, facendo attenzione che il kit sia quello giusto e ci siano tutte le parti necessarie.

Ovviamente ognuna di queste opzioni ha costi diversi, nel prossimo capitolo, quello relativo alla lista del materiale occorrente, vi guideremo nell’individuare le parti plastiche necessarie e quali kit di plastiche acquistare online nel caso non siate nella condizione di stamparle autonomamente.

Durante la costruzione ci saranno dei momenti in cui ci soffermeremo maggiormente su alcuni aspetti tecnici al fine di capire meglio come poter integrare eventuali “upgrade costruttivi”, risolvere eventuali problemi di “incompatibilità” tra parti ed imparare a gestire la configurazione e manutenzione della stampante.

Le risorse utilizzate per la realizzazione della stampante sono le seguenti:

Risorse supplementari:

Manuali:

Link di varia utilità:

Attrezzatura necessaria e consigliata:

Con questo primo articolo introduttivo potrete finalmente addentrarvi nel tema “stampa 3D” e farvi un’idea del lavoro che ci sarà da fare, di seguito pubblicheremo la lista dei prossimi capitoli:


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