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STAMPANTE 3D FDM – PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE A CURA DEL PROF. NEVIO LOMBARDI
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Esistono quattro modi per ottenere una stampante 3D: acquistare una 3D pronta all’uso, acquistare un kit di montaggio, copiare e realizzare una 3D open source oppure progettarla e realizzarla. I livelli di difficoltà e le competenze necessarie vanno crescendo e si sommano.
Nel primo caso, anche se la 3D è pronta all’uso prima della stampa è comunque necessario saper impostare, tramite apposito software, diversi parametri, sono circa venti di base e più del doppio gli avanzati, alcuni sono semplici ed intuitivi altri meno, riguardano i parametri che definiscono le carattristiche della stampante e del filamento, le temperature di lavoro, la definizione della stampa, le tecniche e le modalità di stampa.
Il secondo caso, il kit di montaggio, necessita di una certa manualità per effettuare l’assemblaggio e di un minimo di attrezzatura come ad esempio: cacciaviti, chiavi, saldatore a stagno.
Il setup della stampante prevede la fase importante del fissaggio e l’allineamento delle parti meccaniche che determinano i movimenti xyz, la configurazione e la calibrazione attraverso il codice sorgente del software ed il caricamento del firmware.
Il terzo caso comprende la realizzare della 3D attraverso un progetto open source, alcune parti vanno comunque acquistate come ad esempio: cuscinetti, motori, alberi di trasmissione, ventole, microcontrollore, finecorsa, sensori.
Altre parti vanno realizzate con apposite macchine utensili oppure tramite una 3D, tipicamente: il telaio, i supporti, le staffe.
Il quarto caso, oltre alle disponibilità ed alle competenze elencate nei punti precedenti occorre saper progettare e dimensionare la stampante e le sue parti meccaniche.
Nel nostro caso è stato adottato il quarto punto, rimane il più difficile e impegnativo ma sicuramente il più interessante evidenziando la natura dei maker i quali, sovente, si divertono a realizzare le cose.
Il risultato finale è andato oltre le aspettative. La qualità delle stampe ottenute, a dire degli addetti ai lavori, risultano al top della gamma. Le stampe delle foto seguenti sono state effettuate a media risoluzione.
Imodelli 3D sono stati scaricati da https://www.thingiverse.com/.
Il laboratorio dove è stata progettata e realizzata la 3D
La 3D è apparsa per la prima volta in pubblico alla FESTA dei ROTARY CLUB della ROMAGNA il 17 maggio 2015 (vedi articolo e http://www.mak-er.it/2015/05/ultime-da-cesena-fablab-romagna-alla.html.
Il 30 aprile 2016 è stata esposta allo School Maker Day (vedi articolo)
Il 7 e 8 maggio 2016 alla fiera d’elettronica di Forlì in concomitanza con le Olimpiadi Robotiche (vedi foto di Roberto Beligni
http://www.makerslab.it/olimpiadi-robotiche-forli-2016/imag0075/, http://www.makerslab.it/olimpiadi-robotiche-forli-2016/, http://www.cesenatoday.it/cronaca/scuola-pascal-olimpiadi-robotica.html)
Il 13 maggio 2016 alla giornata dell’arte e della creatività studentesca
Il 25 maggio 2016 all’Evento Adecco in concomitanza con il Concorso Tecnicamente
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ENTRIAMO NEI PARTICOLARI DEL PROGETTO
MOVIMENTO ASSE X
Il movimento della testina di stampa sull’asse x e determinato da una guida lineare disposta sull’assse y fissata ai due estremi opposti dal rispettivo cursore in grado di muoversi sull’asse x grazie ad un cuscinetto lineare che scorre su una guida fissa. Entrambi i cursori (laterali alla guida) sono trascinati dalla rispettiva cinghia dentata, il loro movimento è unisono dato che fanno capo tramite cinghia e pulegge dentate al medesimo motore (bialbero). Sulla parte opposta alle puleggie collegate al motore sono montate le pulegge folle fissate sullo stesso albero.
I fine corsa sono azionati da uno dei due cursori (Vedi Foto).
MOVIMENTO ASSE Y
La meccanica dell’asse y è girata di 90 gradi rispetto all’asse x e speculare sulla y rispetto alla meccanica dell’asse x, tranne per queste due differenze é praticamente analoga alla meccanica dell’asse x. La specularità della meccanica x e y permette di rendere sufficientemente vicine le due guide lineari disposte a 90 gradi su cui è montata la testina di stampa.
La meccanica dell’asse y rimane meno visibile perché al di sotto della meccanica dell’asse x, tuttavia il video seguente illustra chiaramente le parti descritte, essendo in movimento si possono distinguere bene.
I fine corsa sono azionati da uno dei due cursori (vedi foto sopra).
MOVIMENTO ASSE Z
Il piano di stampa si muove lungo l’asse z ed è vincolato su tre punti come disposti sui vertici di un triangolo. Ciascun vertice presenta una guida lineare ed una vite senza fine che determina la traslazione del piano di stampa.. Le tre viti senza fine montano una puleggia dentata e sono collegate ad una cinghia che ne determina la medesima rotazione. L’albero del motore è direttamente innestato ad una vite senza fine.
Il finecorsa superiore determina lo zero macchina sull’asse Z ed è regolabile permettendo la taratura dello 0 sull’asse Z.
Pomello di regolazione
Sistema fine corse asse Z
Microswitch a pulsante
ALIMENTATORE DEL FILAMENTO
Il sistema di trascinamento del filamento è stato realizzato in alluminio (semplice e robusto), il pignone godronato è montato direttamente sull’albero del motore ed il motore rimane sulla parte interna della stampante.
L’ESTRUSORE
La 3D monta un comune estrusore bowden completo. L’estrusore è fissato ad un supporto in alluminio dove possono scorrere le due guide lineari disposte a 90 gradi grazie a 2 boccole autolubrificanti per guida. Per la stampa di pezzi piccoli con parti a sbalzo si consiglia di montare una ulteriore ventola di raffreddamento del pezzo contrapposta alla ventola già montata.
Con un supporto predisposto per alloggiare due estrusori la 3D è già predisposta per gestire il doppio estrusore, sempre di tipo bowden.
LA PARTE ELETTRONICA
L’elettronica comprende Arduino Mega e la RAMPS 1.4, le schede più comunemente utilizzatte per le stampanti 3D.
L’elettronica è alloggiata e cablata nell pannello al di sotto della stampante
Ramps montata
Per il cablaggio si può seguire uno dei tanti schemi presenti sul web (vedi esempio)
Particolare del display e Retro del display nella parte interna della 3D
Particolare dell pulsante clip a molla, consente una rapida sostituzione della bobina
Particolare di uno dei quattro piedi di appoggio. Ciascun piede può essere regolato in altezza per consentire un appoggio stabile alla 3D
Attualmente la 3D monta un piano riscaldato 20X20m Cm. è possibile montare ed utilizzare anche il 20X30 Cm. la 3D è già predisposta.
Si ringrazia per il materiale il prof. Nevio Lombardi ed il fablabromagna che ha contribuito alla realizzazione del progetto.
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