Principali progetti da me realizzati con macchine FDM

Raccolgo qui alcuni esempi di progetti realizzati grazie alla stampa 3D. Cliccare sulle immagini per maggiori dettagli.

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Resoconto dei progressi in materia di macchine FDM

Un elenco di foto e video relativi agli attuatori lineari che ho usato nelle stampanti da me prodotte. Le macchine qui riportate sono prototipi autocostruiti di livello hobbistico.

Nota: i firmware che ho usato a bordo dei controllori delle macchine sono progetti open source che ho ottenuto da varie repository (sviluppati da terzi sotto licenza Creative Commons).


 

Questa è la prima stampante costruita. Interamente progettata partendo da una conoscenza basilare della stampa 3D. La struttura è in compensato e le guide lineari sono realizzate con parti di recupero. Gli attuatori sono a vite/madrevite. Estremamente lenta, con accelerazioni dei motori bassissime. Mi ha permesso di capire molto riguardo ai dettagli che in una stampante 3D devono essere realizzati con maggior precisione. Mi ha inoltre fornito il primo set di parti strutturali con i quali ho potuto realizzare la stampante successiva, sempre cartesiana. L’elettronica di controllo è una scheda Arduino Mega 2650 con modulo di espansione RAMPS v1.4 per il controllo degli stepper driver (Pololou A4988). Laconnessione al pc avveniva tramite USB.

 


 

Dalle ceneri (e dai pezzi) della stampante in legno ho realizzato un modello di RepRap Prusa I2. La struttura è in barre filettate unite ai componenti stampati con la precedente macchina. I movimenti degli assi X e Y sono con cinghie e pulegge dentate (GT2, larghe 6mm) e i carrelli per tutti gli assi sono con manicotti a ricircolo di sfere. L’asse Z (verticale) è vite/madrevite. Grazie alle cinghie la velocità orizzontale poteva essere molto più elevata. L’elettronica di controllo è stata importata dalla precedente macchina così come i motori. La foto a sinistra mostra una versione precedente dove molti accessori non erano stati ancora aggiunti, ad esempio il contenitore per l’elettronica (grigio, foto a destra).

 


 

 

La stampante successiva cambia geometria e viene realizzata con struttura “Delta”. Il modello è la Wolfstock, una versione in scala maggiorata della MiniKossel, altra stampante delta. Le colonne verticali sono estrusi in alluminio da un metro (V-Slot acquistate presso openbuilds sui quali venivano mandati carrelli in materiale plastico stampato con ruote con cuscinetti a sfere. I bracci che si estendono dai tre carrelli verso l’effettore centrale sono uniti con sfere magnetiche e magneti cilindrici svasati, all’interno dei quali le sfere vanno ad autocentrarsi. Anche qui le parti plastiche sono state stampate con la precedente macchina, dalla quale sono stati recuperati i pezzi (motori a passo, pulegge, elettronica). Putroppo per il tipo di calcoli trigonometrici necessari per il funzionamento di una stampante delta la poca potenza dell’elettronica Arduino Mega 2650 non è più sufficiente e il movimento, sebbene nel video paia essere fluido, il più delle volte generava microscopici scatti. Inoltre, la geometria di questo tipo di stampanti richiede una calibrazione attenta dei parametri del firmware che devono rispecchiare le reali dimensioni della macchina al centesimo. Questa risoluzione è difficile da ottenere per le dimensioni in gioco utilizzando strumenti hobbistici, quindi è stata utilizzata una versione del firmware che permetteva la calibrazione automatica tramite sonda di contatto che permetteva alla scheda elettronica di sapere dove si trovasse il piano di stampa.

Nelle foto, alcuni momenti durante la costruzione. Il video mostra i primi test di funzionamento con la nuova geometria.

 


 

Grazie alla competenza acquisita sulle stampanti delta è stato avviato un nuovo progetto, con la costruzione di una macchina dall’aspetto più rifinito e un nuovo “cervello”. Viene infatti sostituita la scheda elettronica rimpiazzandola con una scheda Duet v0.6, basata su Arduino Due. La maggiore potenza di calcolo permette un movimento molto più fluido oltre a funzioni avanzate quali un web server di bordo per poter controllare la macchina da remoto, oltre a molti altri miglioramenti. I carrelli usano manicotti a sfere su barre in acciaio mossi da cinghie dentate. I bracci sono ancora uniti con sistema magnete-sfera. Purtroppo, avendo sbagliato il dimensionamento delle barre, le guida linari sono risultate un po’ troppo flessibili, e sebbene i carichi insistano sul carrello ad angolo rispetto alla perpendicolare, si verifica un fenomeno di vibrazioni residue in corrispondenza dei bruschi cambi di direzione, mitigabile con più bassi valori di accelerazione e di jerk.

Questo ultimo modello sta venendo ultimato per poter avere una finiture estetica migliore ed essere più sicuro (verrà installato un sistema di arresto di emergenza e verrà effettuato un cable management più professionale).

Nelle foto a destra viene mostrato in dettaglio un carrello lineare con i giunti sferici.

 

Questo video mostra la nuova funzione di autocalibrazione resa possibile dalla maggiore potenza di calcolo. La stampante misura gli errori rispetto al piano Z=0 per 13 punti dell’area di stampa, quindi utilizza un metodo algebrico per effettuare il calcolo cinematico inverso e risalire alle correzioni da apportare ai parametri geometrici per potersi portare in condizione di muovere l’ugello di stampa in maniera equidistante dal piano per ogni coppia di coordinate X/Y.

 


 

 

Qui è possibile visionare alcuni progetti da me realizzati grazie all’utilizzo di queste macchine: https://printing3dblog.wordpress.com/2016/01/01/principali-progetti-da-me-realizzati-con-macchine-fdm/