Anycubic i3 Mega S

La stampante 3D utilizzata per la produzione dei prototipi è il modello i3 Mega S, del produttore cinese Anycubic. Si tratta di una stampante consumer a tecnologia FFF e con un rapporto qualità-prezzo ottimo; infatti è stata acquistata ad un prezzo di 250 euro e attraverso una serie di miglioramenti hardware la qualità di stampa finale risulta del tutto comparabile alla ben più costosa Ultimaker 3, utilizzata per le prove di stampa iniziali.

Figura 5.7: Anycubic i3 Mega S; a destra dettaglio dell’estrusore. Fonte: Anycubic.

Le caratteristiche di questa stampante, visibile in figura5.7, sono le seguenti:

• Tecnologia di stampa: FDM/FFF.

• Volume di stampa (L×W×H): 210 × 210 × 205 mm

• Precisione di posizionamento dell’estrusore: 0,0125 mm lungo gli assi x e y e 0,002 mm lungo l’asse z.

• Altezza layer: 0,05 - 0,40 mm.

• Materiali supportati: PLA, TPU, ABS, HIPS e Nylon.

• Tipologia estrusore: Bowden.

• Velocità di stampa: 20 - 100 mm/s

• Diametro del filamento: 1,75 mm.

• Temperatura massima dell’estrusore: 275 °C.

• Temperatura massima del piano di stampa: 100 °C.

• Stampa da SD Card o porta USB.

La i3 Mega S utilizza 4 motori stepper per gestire il movimento della testina di stampa lungo gli assi x, y e z e l’estrusore. Il piano di stampa può muoversi lungo l’asse y, mentre la testina di stampa si può spostare lungo gli assi x e z. Tali motori sono gestiti da alcuni driver posizionati sulla scheda Trigorilla che si trova all’interno della stampante e rappresentano la principale fonte di rumore della stampante.

Uno degli aspetti più importanti per la riuscita di una stampa è dato dal livella-mento del piano, ossia la regolazione della distanza tra il piano di stampa e l’ugello nella sua posizione iniziale. Tale distanza determina lo spessore della linea di ma-teriale depositata dall’ugello, per cui con una distanza troppo elevata si otterrà un layer caratterizzato da una bassa adesione al piano di stampa e con gap tra le linee oltre che tra i singoli layer depositati; viceversa una distanza eccessivamente ridotta porterebbe l’ugello a contatto con il piano di stampa, danneggiando il piano e depositando un layer estremamente sottile, rischiando inoltre di ostruire l’ugello con alcuni filamenti più problematici. Il livellamento del piano di stampa è cruciale per ottenere un primo layer ottimale, fondamentale per la riuscita della stampa.

Nel caso dell’Anycubic i3 Mega S, il livellamento è manuale e a questo scopo sono presenti 4 viti agli angoli del piano di stampa, le quali permettono di abbassare e alzare il piano. La distanza consigliata tra piano e ugello è di circa 0,2 mm, tuttavia tale valore dipende dal diametro dell’ugello, in questo caso 0,4 mm, e anche dal materiale. A livello pratico per effettuare il livellamento si è utilizzato un foglio di carta semplice posizionato sul piano e sono state regolate in ordine antiorario le viti del piano in modo che l’ugello potesse scorrere liberamente con una lieve resistenza al movimento. Tuttavia questo procedimento non è stato sufficiente a garantire un buon risultato del primo layer quindi in fase di slicing è stata ridotta la velocità di stampa del primo layer, in modo da poter sistemare la distanza piano-ugello in tempo reale, interrompendo il processo di stampa e ripartendo con la nuova configurazione.

È quindi evidente che il livellamento manuale introduce di norma una serie di errori legati all’accuratezza nel processo di stampa; inoltre il livellamento del piano

5.4 – Stampa 3D

deve essere eseguito frequentemente in quanto le viti e le molle che permettono di aggiustare la distanza piano-ugello tendono a cedere dopo poche stampe.

I risultati ottenuti con questa stampante sono notevoli considerato il suo costo e le possibilità di personalizzazione che permettono di migliorare ulteriormente la qualità di stampa, ridurne la rumorosità attraverso l’utilizzo di driver come i TMC2208 o nuove ventole come quelle realizzate da Noctua ecc.

Il processo di stampa in questo progetto ha richiesto un impegno notevole e ha occupato buona parte del tempo a disposizione, anche per via delle innumerevoli variabili da tenere in considerazione e di alcuni problemi avuti con questa stam-pante, specie nelle stampe più impegnative come quella del cubo da 88 mm che ha richiesto 23 ore di stampa e sono stati non pochi gli errori dovuti all’ostruzione dell’ugello, ad interruzioni della stampante, a problemi del filamento in legno, a errori estetici causati dal deposito di materiale in alcune parti più sensibili del cubo ecc.

Per quanto riguarda la precisione di stampa sono stati stampati quattro cubi di prova di dimensioni diverse, 20 mm, 40 mm, 60 mm e 80 mm, e si è misurata la differenza tra il lato teorico e quello del cubo stampato. I valori ottenuti sono stati utilizzati per correggere il parametro steps/mm relativo ai motori stepper degli assi x e y della stampante, come descritto nel paragrafo precedente. Nei grafici in figura 5.8 si può notare il miglioramento della precisione di stampa in seguito alla calibrazione, che ha reso più omogenei gli errori introdotti lungo gli assi x e y della stampante, sebbene tali errori tendano a mantenere un andamento non lineare.

80 60 40 20

0.2 0.4 0.6 0.8

Dimensione lato x [mm]

∆x[mm]

Pre calibrazione Post calibrazione

80 60 40 20

0.2 0.4 0.6 0.8

Dimensione lato y [mm]

∆y[mm]

Pre calibrazione Post calibrazione

Figura 5.8: Errori di stampa relativamente agli assi x e y, prima e in seguito alla calibrazione.

Dal punto di vista del risultato finale la qualità ottenuta è molto soddisfacente, nonostante l’utilizzo di un filamento più problematico da gestire rispetto al classico PLA e gli aspetti fin qui introdotti. Alcune immagini dei risultati ottenuti sono

presenti nel paragrafo successivo, in cui verrà illustrato il prototipo conclusivo per il progetto di tesi.