Come funziona la stampa 3D FDM

Cos’è la stampa 3D FDM?

L’FDM è una delle tecnologie più diffuse nel mondo della stampa 3D, la più popolare tra gli hobbisti in quanto è un modo davvero comodo e conveniente per dare vita alle proprie idee grazie alla sua facilità d’uso e al basso costo della macchina e del materiale.

FDM sta per Fused Deposition Modeling, ovvero modellazione a deposizione di materiale fuso. In questo processo un polimero, sotto forma di filamento o pellet, viene scaldato fino alla fusione ed estruso in strati che si vanno a sovrapporre l’uno sull’altro per creare un oggetto 3D. Le macchine più comuni usano il filamento perché è molto semplice da reperire.

Per raggiungere l’obiettivo di creare un oggetto 3D vengono sfruttati molti componenti. Dividiamo il processo in fasi e vediamo come funzioni.

Prima fase: raggiungere una temperatura predefinita

Nella prima fase del processo l’hotend deve raggiungere una temperatura predefinita alla quale il filamento che abbiamo scelto si scioglierà, ad esempio 200° per il PLA. L’hotend è di per sé costituito da un gruppo di parti. Il blocco riscaldante (heater block in inglese) è la zona di fusione. Accoglie un termistore (thermistor), che legge la temperatura del blocco riscaldante, e una cartuccia riscaldante (heater cartridge) che permette all’insieme di essere scaldato.

Seconda fase: carica e fondere il filamento

Il materiale deve raggiungere il blocco riscaldante, dove verrà fuso, passando dalla gola dell’hotend (heatbreak/heat throat). Ciò è compito dell’estrusore, un sistema, formato da un motore passo passo e da alcuni ingranaggi, che spinge il filamento dentro (estrusione) e fuori (retrazione) dal percorso. L’estrusore può essere direct drive o bowden: nel caso del direct drive il sistema è montato sulla testa di stampa, al contrario il sistema bowden non è montato sulla testa di stampa e il filamento viene spinto attraverso un tubo, il bowden appunto.

Terza fase: depositare il materiale

Quando il filamento ha raggiunto l’hotend ed è stato fuso, può essere spinto attraverso l’ugello (nozzle), il foro da cui il materiale viene depositato in strati sul piatto della stampante 3D. il materiale è depositato in strati 2D che diventano un oggetto 3D quando vengono estrusi l’uno sopra l’altro, fondendosi insieme.

In questa fase lavorano numerosi componenti quali motori passo passo, viti senza fine, pulegge e cinghie. Il loro compito è muovere la testa di stampa dove ha bisogno di essere nello spazio tridimensionale. Esistono diversi tipi di stampanti, come la cartesiana, la coreXY e la delta, tra i tanti. Usano tutti sistemi di movimentazione differenti ma hanno lo stesso obiettivo: muovere la testa di stampa sugli assi X,Y, Z.

Come capisce la stampante 3D cosa deve fare?

L’intero processo è controllato dalla scheda madre della stampante 3D, la quale indica a ogni componente cosa fare. La scheda madre legge un tipo specifico di file, chiamato G-code, dove sono scritte tutte le istruzioni. Qui la macchina trova tutte le informazioni che le servono, come le coordinate alle quali deve muovere la testa di stampa, le temperature che l’hotend e il piatto devono mantenere, la velocità e l’accelerazione dei movimenti, insieme ad altre istruzioni. Il file G-code viene generato tramite uno slicer, ovvero un software che divide in strati 2D (slice) un oggetto 3D e crea un percorso da seguire. Il file viene poi caricato sulla macchina tramite una SD, una chiavetta USB o un altro applicativo come Octoprint o Klipper, che vedremo più avanti. A quel punto la stampa può essere avviata.

Quindi cosa serve per iniziare a stampare in 3D?

Tutto ciò che ti serve è una stampante 3D (come la Lerdge iX, di cui trovi la recensione e presentazione sul mio canale Youtube), del filamento, uno slicer e un modello 3D, che puoi creare da te o scaricare da siti web, depositi di modelli 3D, come Printables o Thingiverse. È davvero semplice al giorno d’oggi iniziare a stampare in 3D, quindi ti invito a iniziare il tuo viaggio nel mondo 3D e cominciare a creare!