Guida alla scelta di accessori per stampa 3D

Il successo di una stampa in 3D non dipende solo dalla stampante utilizzata, ma anche da una varietà di accessori specifici che svolgono un ruolo importante per la qualità del prodotto finale.

Con gli accessori giusti, è possibile trasformare una normale 3D printer in una macchina potente, in grado di realizzare le stampe esattamente come le si desiderano.

Gli accessori che aiutano ad ottenere il massimo dalla propria stampante 3D sono numerosi e vanno da quelli per la rimozione del materiale di supporto sino a quelli che permettono di migliorare l'adesione della piastra del letto di stampa.

Si tratta in definitiva di strumenti e parti aggiuntive che soddisfano una funzione o un requisito specifico del processo di stampa 3D. Ad esempio, alcuni filamenti come il PVA e il nylon devono essere asciugati per poter ottenere parti stampate in 3D di qualità superiore e ridurre il rischio del fallimento di un lavoro di stampa.

In questa guida si descrivono nel dettaglio gli accessori per stampanti 3D più comuni, che includono essiccatori, contenitori sottovuoto, scatole asciutte, ugelli per stampanti 3D di diverse dimensioni, ugelli temprati, carrelli per stampanti 3D e adesivi per letti di stampa.

Molti filamenti per stampa 3D si usano a temperature di 200 °C o superiori, e devono essere asciutti prima di iniziare il processo di stampa. Se così non fosse, l'umidità vaporizzerebbe nell'ugello: ciò comporterebbe un'alta probabilità di errore di stampa e una scarsa qualità nella stampa finale.

Il nylon, l’ABS e il PVA sono due tipici esempi di filamenti che assorbono l'umidità dall'aria ed è necessario asciugarli prima della stampa, in particolare se sono stati esposti in un ambiente umido per più di una settimana.

Gli essiccatori funzionano facendo circolare aria calda e disidratata sulla plastica, proprio come una normale asciugatrice, ma senza la rotazione.

Esistono vari modelli di essiccatori per filamenti di stampa 3D, e in genere sono scatole di conservazione che forniscono un ambiente riscaldato. Si tratta di asciugatrici in grado di far fuoriuscire l'umidità, assicurando che il filamento rimanga asciutto.

I contenitori sottovuoto sono importanti accessori per stampanti 3D. I filamenti sensibili all'umidità possono essere mantenuti asciutti tra un lavoro di stampa e l’altro, in modo da rendere più efficiente il processo di stampa 3D.

I contenitori per vuoto mantengono i filamenti asciutti durante lo stoccaggio. Sono dotati di una speciale valvola per il vuoto e di una pompa che aspira l'aria dal contenitore creando una chiusura ermetica. La chiusura sottovuoto impedisce all'umidità dell'aria di entrare nel contenitore di stoccaggio. In genere, una volta creato il vuoto dentro il contenitore, il centro della valvola collassa verso l'interno.

I contenitori di stoccaggio sigillati sottovuoto sono un’ottima opzione per conservare i filamenti e in genere vengono venduti in confezione con più pezzi.

Uno degli accessori più importanti che il proprietario di una stampante 3D deve possedere è un contenitore appropriato per la conservazione del filamento.

Se infatti il materiale impiegato per stampare in 3d è idrofilo ed il filamento essiccato viene lasciato all'aria, inizierà ad assorbire di nuovo umidità, e sarà inutilizzabile per la stampa perchè porterà a numerosi problemi come intasamento, cattiva adesione dello strato, rottura, ecc.

E’ il caso ad esempio, dei filamenti utilizzati in progetti con tempi di stampa più lunghi, che sono anche più esposti all'umido presente nell'aria. Ecco perché è molto importante conservare in sicurezza i tuoi filamenti in un ambiente privo di umidità.

I contenitori asciutti, o dry box, sono accessori per stampa 3D che servono a mantenere asciutti i filamenti durante il processo di stampa.

Funzionano in particolare con le stampanti 3D industriali. In alcuni modelli è presente un tubo di guida per il filamento fino all'estrusore della stampante 3D, in modo da evitare che l'umidità renda inutilizzabile il materiale durante il processo di stampa.

Altri modelli sono scatole che mantengono il filamento asciutto, privo di polvere e lo distribuiscono; hanno un sensore di temperatura e umidità e permettono di stampare direttamente dal box.

I carrelli per stampante 3D sono pratici e semplificano la stampa. Le stampanti 3D industriali come quelle a doppio estrusore o di grande formato rispetto il desktop, richiedono infatti uno spazio di lavoro dedicato.

I carrelli sono un modo eccellente per dare alla stampante 3D l’area operativa più adatta. Sul mercato ci sono carrelli per stampanti a piedistallo dotati di ruote per spostarsi. Sono progettati per mantenere il lavoro all'altezza degli occhi e possono portare la stampante all'altezza operativa corretta, così che l'utente possa utilizzare facilmente la macchina senza doversi chinare. Infine, i carrelli aiutano anche a organizzare gli strumenti necessari durante il processo di stampa 3D, poichè conservano anche accessori, filamenti e parti varie.

Il nastro adesivo è uno degli accessori per la stampa 3D più utilizzati. Viene usato per aiutare le stampe ad aderire meglio al letto di stampa ed è altamente raccomandato. Inoltre, la stampa finita è molto più facile da rimuovere dal letto grazie all’uso del nastro adesivo e viene protetta dai graffi.

E’ consigliabile usare un nastro adesivo con larghezza di almeno 5 cm. Un nastro più largo significa infatti usare meno strisce per coprire il piano di stampa, il che porta a risultati migliori.

L'adesivo per stampa 3D è necessario per quei filamenti che devono aderire alla piastra di costruzione della stampante durante il processo di stampa, mentre la parte viene costruita.

Alcune stampanti tridimensionali sono dotate di una lastra di vetro semplice a cui è obbligatorio applicare un adesivo per fare aderire la stampa. Le stampanti 3D con lastre di vetro sono sconsigliate perché l'applicazione del collante non è un processo ordinato ed anche la stessa lastra potrebbe rompersi, diventando un potenziale pericolo.

Le stampanti 3D industriali però, in alcuni modelli sono dotate di una piastra di costruzione con una superficie adesiva per la maggior parte dei materiali, mentre per altri è richiesto un adesivo extra. In questi casi può essere utile la semplice colla stick.

Nastro adesivo Kapton per stampa 3D

Sebbene il nastro per mascheratura sia ampiamente utilizzato per coprire i letti di stampa e risulti anche un'opzione economica, il nastro Kapton è molto meglio a lungo termine poiché gestisce adeguatamente le alte temperature.

Il nastro Kapton può essere combinato anche con altri prodotti per ottenere risultati migliori, come ad esempio la lacca per capelli.

Si può usare la lacca per capelli come accessorio di stampa 3D?

Molti utilizzatori di stampanti 3D e produttori consigliano di spruzzare il letto di stampa anche con la lacca per capelli. Serve ad aggiungere uno strato extra di "viscosità" al letto di stampa è un processo semplice e veloce. Bisogna tuttavia stare attenti perché l'uso regolare della lacca per capelli senza cure adeguate potrebbe danneggiare la stampante.

Oltre agli ugelli di diverse dimensioni, esistono anche gli ugelli temprati, obbligatori per le applicazioni che richiedano filamenti realizzati con materiali compositi, come la fibra di carbonio, la fibra di vetro, ecc.

I materiali compositi sono più duri dell'ottone che compone l’ugello ed hanno quindi un effetto abrasivo su di esso. L’alterazione della punta di stampa è un rischio per il successo del risultato finale: in questo caso, infatti, le impostazioni del file di stampa non corrisponderebbero più alle dimensioni effettive dell'ugello presente sulla stampante 3D. In una situazione come questa, la qualità di stampa diminuisce e aumenta invece la probabilità di insuccesso.

Esistono tre tipi di ugelli temprati:

Ugello temprato in ottone con rivestimento indurito

E’ un ugello in ottone con un rivestimento indurito. Poiché gli ugelli sono principalmente in ottone, la conduttività termica non viene influenzata, e quindi nemmeno la temperatura di stampa. Gli ugelli in ottone con rivestimento indurito sono i più convenienti ma si consiglia di averne sempre uno di ricambio qualora il rivestimento si dovesse consumare.

Ugello temprato in acciaio

Il secondo tipo di ugello temprato è in acciaio con rivestimento WS2. È resistente all'abrasione, con elevate prestazioni di stampa e ha un costo intermedio.

Ugello in ottone con punte di rubino

Il terzo tipo di ugello temprato è in ottone con punte di rubino. Ha una buona prestazione di stampa complessiva, ma è anche più costoso.

Dopo un uso frequente, l'ugello dell'estrusore può facilmente otturarsi con la plastica fusa. L’ugello è una delle parti più importanti della stampante 3D, quindi è molto importante farne la manutenzione corretta, in modo da assicurare la qualità delle stampe 3D finali.

Pulire gli ugelli non è così facile come sembra ed è necessario avere lo strumento giusto per questo scopo. Esistono kit speciali per la pulizia degli ugelli, progettati per pulire ugelli di diverse dimensioni.

Un calibro digitale è uno strumento indispensabile per i creatori di stampe 3D orientati ai dettagli. Durante la stampa 3D, possono infatti essere coinvolte molte misurazioni e questo strumento aiuta ad effettuare misure efficienti e precise, il che è molto importante.

Questo strumento consente di prendere misure molto precise di una parte che si desidera replicare in 3D o di controllare la precisione delle dimensioni delle stampe rispetto quelle indicate nel modello CAD originale.

I calibri sono anche utili per controllare l'accuratezza dei filamenti di stampa 3D poiché i loro diametri effettivi spesso differiscono da quelli pubblicizzati. Questo permette di apportare le modifiche necessarie per stampare correttamente.

La chiave per una stampa 3D di successo sta nell'ottenere un buon primo strato. E per ottenere un buon primo strato, è necessario disporre della giusta superficie del letto di stampa, che deve avere una finitura liscia ed essere anche rigida e durevole.

E’ opportuno avere almeno una piastra di costruzione di riserva da poter sostituire alla stampante in uso. Ad esempio, potrebbe essere necessario passare a un materiale di stampa 3D diverso e tale materiale potrebbe richiedere un piano di stampa differente. O ancora, il processo di produzione potrebbe essere più veloce se il letto di stampa che contiene una parte finita venisse rimosso e sostituito con un nuovo letto di stampa, in modo da continuare il processo invece di aspettare l’estrazione della parte finita stampata in 3D.

Sul mercato si trovano anche modelli placcati in vetro che in genere gestiscono meglio il calore e non deformano facilmente le parti stampate.

Ecco alcuni esempi:

Letto in vetro borosilicato

Il vetro borosilicato può resistere a temperature estremamente elevate, poiché è temperato. Inoltre, aiuta a dare alla stampa una finitura liscia. Se si acquista un piano di stampa in vetro in sostituzione di quello predefinito, è necessario assicurarsi che le sue dimensioni corrispondano a quelle della propria stampante 3D.

Quando la stampa 3D si attacca alla piastra di costruzione, serve usare uno strumento di rimozione specifico, o una spatola. Tutto quello che si deve fare è metterlo delicatamente sotto la stampa e sollevarlo con attenzione. Si può anche usare questo strumento per raschiare via piccoli pezzi di filamento.

Esistono in commercio set di diverse spatole che permettono di avere sempre lo strumento giusto per rimuovere qualsiasi oggetto stampato. Queste spatole sono sottili come la lama di un coltello, ma senza il bordo affilato. Inoltre, di solito sono angolari, in modo tale da poter tenere il manico parallelo al letto di stampa, impedendo di graffiare il vassoio o di danneggiare la parte.

Le pinze ad ago permettono di entrare nelle aree poco accessibili della stampante 3D e delle stampe stesse, fornendo una presa buona e forte. E’ bene procurarsi pinze di buona qualità con impugnatura gommata e antiscivolo.

Le pinze possono anche essere utilizzate per rimuovere gli inceppamenti nella stampante 3D, per tagliare i filamenti o per installare nuovi filamenti. A volte, le stampe rimangono attaccate ai piani di stampa, quindi possono essere utilizzate anche per rimuovere quelle stampe.

In commercio esistono anche set completi di pinzette con varie forme e dimensioni. Offrono una soluzione molto buona ed economica per regolazioni molto fini e di alta precisione, sia nella stampante 3D che nelle parti stampate. Sono ottime per strappare il filamento che trasuda dall'ugello dell'estrusore senza bruciarsi le dita. Inoltre, possono essere utilizzate per la finitura post-elaborazione delle stampe.

Avere un set di carte abrasive in una varietà di grane diverse può essere molto utile nella fase di post-elaborazione della stampa. Una buona carta vetrata aiuterà a definire i dettagli di stampa e ad appianare eventuali bordi e superfici ruvide.

Si consiglia di acquistare un set di carta vetrata di buona qualità di un marchio noto, da grossa (grana 120) a fine (grana 1000 o più). La carta vetrata di buona qualità non si consuma facilmente e dura più a lungo.

Quando si stampano parti con molti piccoli dettagli e materiale di supporto, è necessario fare del lavoro extra per ottenere un buon prodotto finito. Esistono accessori da intaglio perfetti per levigare la stampa finale, rimuovendo il filamento in eccesso e portando alla perfezione tutti i piccoli dettagli.

Dopo che una parte esce dalla stampante, deve essere sottoposta a un processo di finitura superficiale prima di essere pronta per l'uso. La stampa infatti spesso mostra il suo aspetto laminato, dovuto agli strati, e ruvido. Per migliorare il suo aspetto, è possibile levigare le superfici irregolari. A seconda del materiale di stampa 3D utilizzato, si può scegliere se usare, ad esempio, acetone o XTC-3D.

Acetone

Utilizzando l'acetone, si può ottenere facilmente una superficie liscia e levigata per le stampe 3D in ABS. Basta uno strato sottile di questo prodotto per ottenere una finitura migliore. Fare molta attenzione con l'acetone, poiché non è compatibile con tutti i materiali.L'acetone può essere utilizzato anche per incollare parti stampate in 3D in PLA, ABS o HIPS. Va bene per qualsiasi materiale solubile in acetone. Crea un legame molto forte e, se applicato correttamente, le cuciture sono invisibili.

Rivestimento per stampa 3D ad alte prestazioni

L'ABS può essere levigato con acetone, ma quando si tratta di PLA bisogna usare un prodotto come una resina epossidica che fornisca un rivestimento protettivo adatto a levigare e rifinire le parti stampate in 3D.

La scelta degli accessori più adatti alla propria stampante 3D aumenta notevolmente le possibilità di realizzare una stampa 3D impeccabile. Raramente una stampante 3D è equipaggiata esattamente come si vorrebbe quando la si acquista. E’ però possibile migliorarla con accessori e strumenti che permettono di ottenere il meglio dal filamento utilizzato e, quindi, la migliore stampa 3D finale possibile.

Ad esempio, l'umidità in eccesso nel filamento impiegato può facilmente rovinare il processo di stampa 3D. I materiali che soffrono maggiormente di questo problema sono il nylon, il PETG, alcuni TPU e persino l’ABS. Se si avvia il processo di stampa con un filamento bagnato (ovvero impregnato di umidità), possono uscire fuori dall'ugello del vapore o delle bolle ed è anche probabile che si inceppi l'ugello stesso: questo comporta rovinare sia l'aspetto che la finitura superficiale della stampa 3D finale. Come si è visto in questa guida, usare un essiccatore risolve tali problemi.

Un filamento, non andrebbe comunque mai esposto all’umidità, e in generale lasciato aperto all’aria: è opportuno invece effettuare una corretta conservazione di tutto il materiale di stampa 3D.

Uno dei modi migliori e più semplici per conservare il materiale di stampa, è metterlo in un contenitore ermetico che impedisca l'ingresso dell’aria umida (e dell’aria in generale). Anche con una corretta conservazione, tuttavia, non è mai una cattiva idea usare semplici strumenti di pulizia (spugnette), riempiti con un’apposita schiuma idonea a rimuovere la polvere dal filamento prima che esso scorra nell'estrusore.

In commercio esistono inoltre moltissimi set e kit per la pulizia, la rifinitura, il post-curing e la manutenzione delle stampanti 3D. L’accortezza è sempre quella di leggere le caratteristiche tecniche dei prodotti e la compatibilità con la stampante 3D in uso e con i materiali di stampa (filamenti, resine, ecc.) utilizzati.