Come stampare in 3D una sfera

Se vogliamo stampare una sfera cava, magari una palla di Natale  per il nostro albero (siamo in anticipo…), faremo certamente contenti i nostri piccoli, ma una insidia si nasconde…

ESEMPIO IN OPENSCAD

Per il disegno possiamo utilizzare il nostro CAD preferito: in questo esempio userò OpenScad. Per semplicità dividerò la sfera in due parti (che potrò successivamente incollare):

difference() {
sphere (r=30,$fn=100);
    sphere (r=29,$fn=100);
    translate ([-30,-30,-30]) 
        cube([100,100,30]);
}

il risultato sarà:

sfera_cava

e fin qui tutto semplice, quindi salviamo l’STL e prima di passare al CAM facciamo qualche considerazione.

 

EQUAZIONE GONIOMETRICA

Come noto l’equazione goniometrica del cerchio è

r²=y²+x²

ora siamo molto vicini al problema: dobbiamo risolvere…

L’ULTIMO SALTO

Nel titolo del paragrafo nulla di struggente o poetico, l’ultimo salto è quello che l’estrusore dovrebbe eseguire per completare l’ultimo strato della calotta sferica. Infatti, come noto, la stampa 3D FDM/FFF procede per strati successivi.

sfera_geom2

Facciamo qualche calcolo.

Supponiamo che il raggio della sfera sia di 40mm e che il dZ=0.25mm. Di conseguenza gli strati di stampa 3D saranno:

strati = r / dZ = 40 / 0.25 = 160

Sull’asse Z di stampa, che corrisponde al disegno a Y, l’altezza dell’ultimo strato sarà ovviamente:

y[strati-1] = r - dZ = 40 - 0.25 = 39.75

e volendo calcolare la posizione sulle ascisse il penultimo X sarà:

x[strati-1] = sqrt( r^2-y[strati-1]^2) = sqrt(1600-1580.0625)=sqrt(19.9375)= 4.4651

Ecco il problema di stampa della nostra sfera: quando verrà stampata la penultima corona circolare, questa sarà lontana dal centro di ben 4.4651mm. Ciò significa che l’ultimo strato dovrebbe coprire un raggio impossibile per il nostro ugello. Sì, perchè gli ugelli al massimo possono essere di 1mm o 1.2mm, non img_20151120_184820certamente da 5mm!

 

 

 

 

 

SOLUZIONE

Per risolvere questo problema esistono tre modi:

  • struttura di supporto
  • modificare il disegno, ispessendo la calotta
  • buon software CAM

Desidero tralasciare i primi due punti e vorrei considerare l’ultimo.

Molti CAM (Cura, Simplify 3D, ecc.) eseguono semplicemente quello che è il disegno originario, e mi sembra anche ovvio, ma non fanno altre considerazioni.

Nel nostro caso il software si dovrebbe accorgere cosa può essere eseguito e cosa è impossibile, oppure come risolvere un problema apparentemente impossibile.

Qui è il punto di forza di un buon CAM, in questi casi Makerbot Desktop è un’ottima soluzione: si accorge della difficoltà e modifica il disegno originale quanto basta, cioè ispessendo quel tanto che basta la calotta. Si tratta di piccole differenze, ma sono quelle che fanno la qualità.

CONCLUSIONE

Makerbot costa qualcosa in più rispetto ad altre macchine, ma quanto è utile avere un sistema “zoppo”?

Esiste una alternativa all’uso di  Makerbot Desktop, am di questa ne parlerò in un prossimo articolo.

 

e buona sfera a tutti!

 

 

 

 

 

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Come archiviare i progetti 3D

Quando cominciamo ad usare la nostra stampante 3D, inizieremo anche a produrre diversi file di stampa o GCode. Questo vale sia per chi disegna e stampa e sia per chi semplicemente scarica i files da stampare.

Quello di cui parlerò oggi è relativo ad un metodo di archiviazione, valido per tutte le piattaforme:

  • Linux
  • Windows
  • MacOs

ELEVATO NUMERO

Col tempo questo numero di file aumenta, infatti per ogni disegno abbiamo almeno un STL e per ogni stampante avremo diversi profili

num_file = (num_disegni * profili * stampanti ) * 3

cioè, ad esempio, se il nostro laboratorio ha 3 stampanti con relativi 12 profili, e abbiamo prodotto 20 disegni (che sono pochissimi…), avremo (teoricamente):

(20 * 12 * 3 ) * 3 = 2160 file

Un gran bel numero, tenendo conto che 20 progetti, o disegni, sono una quantità irrisoria. Io stesso, disegnando poco, ho almeno 400 disegni.

 

IL FATTORE “3”

Il “3” presente nell’equazione precedente sta ad indicare i tre tipi di file:

  • originale
  • STL
  • GCode

IL VALORE DELL’ORDINE

Per molti l’ordine è prassi quotidiana, ma vale sempre la pena ricordare che archiviare con metodo permette di risparmiare molto tempo e quindi denaro.

GLI STRUMENTI

Per archiviare sono necessari due strumenti:

  • foglio elettronico
  • directory o cartelle

 

LE CARTELLE

Per prima cosa è bene stabilire che un disegno può avere diverse versioni o correzioni, quindi divideremo i disegni in alcuni grandi gruppi o classi in modo da ottenere una struttura simile:

 

dove

  • “ct” è una classe
  • 0040 è il numero di disegno
  • 00 è il numero della versione
  • orig contiene il disegno originale (Autocad, Archicad, Sketchup, ecc.)
  • CAE contiene gli STL corretti
  • CAM contiene i GCode
  • img contiene le immagini, compresi gli screenshot del progetto nei dei diversi programmi

All’interno della cartella “classe.disegno.versione” ho inserito in file di testo per delle note relative al disegno (tipo delle modifiche, richieste, ecc.). Nell’immagine precedente questo file si chiama “ct004100.txt”.

classe_A
        +-----disegno_1
                      +---------versione_0
                                         +---orig
                                         +---CAE
                                         +---CAM
                                         +---img
                      +---------versione_1                                         
                                         +---orig
                                         +---CAE
                                         +---CAM
                                         +---img
classe_B
       +-----disegno_1
                      +---------versione_1
                                         +---orig 
                                         +---CAE  
                                         +---CAM 
                                         +img
. . .

NOMI DEI FILE

Istintivamente il nome di un file rispecchia il suo contenuto. Su tutti i sistemi operativi è facile nomi lunghi dei file oltre a punteggiatura e spazi.

A questa “libertà” per i nomi dei file si contrappone il limite di visualizzazione del nome file sulla stampante: molte stampanti hanno 16 o 20 caratteri disponibili e quindi scrivere “appartamento p.zza del Sole-prop. Guerra” diventa lo stesso di “appartamento p.zz“. Di questo limite o legge del minimo, bisognerà tenerne conto.

Per risolvere questo limite possiamo utilizzare un foglio elettronico, così strutturato:

 

A questo punto diventa facile collegare la descrizione ad un nome di file. Quest’ultimo sarà un codice composto:

classe + disegno + versione

 

NOMI FILE GCODE

Il passagio alla stampa 3D richiede (è consigliato) l’utilizzo dei profili.

I profili dipendono dalla stampante e dai diversi filamenti.

Quindi ogni profilo avrà un suo codice e questo sarà unito al nome file del disegno per creare il nome file di stampa definitivo.

Sembra complesso? No, questione di metodo ed abitudine.

 

CORREZIONE DISEGNO

Una volta esportato in STL un disegno dovrà essere corretto. Questo passaggio, CAE, lo definiremo con la lettera “f” da inserire nel nome del file.

 

STRUTTURA PROFILI

Lo stesso foglio elettronico può contenere uno “sheet” con la lista dei profili e magari, delle stampanti:

 

le prime due colonne (K.PRN e K.PROF) formeranno il codice del profilo: “bab” , “bat”, ecc.

Chiaramente ogni stampante e contraddistinta da una lettera dell’alfabeto.

 

NOME FILE COMPLETO

Dopo avere definito i codici del disegno e dei profili possiamo creare il nome file definitivo:

classe + disegno + versione + correzione + profilo

e come esempio

ct + 0041 + 00 + "_" + f + bab +1 + c

ct004100_fbab1c.gcode

In questo nome ho ancora aggiunto qualcosa: “1c”. Stanno a significare 1 copia, disposta in centro.

 

Per chi fosse interessato è possibile scaricare il modello di foglio elettronico.

 

… e a tutti, buona stampa 3D…ordinata!