MECCANICA e DINTORNI

Ebbene ragazzi, vi presento il mio regalo di Natale....
Era da un po' che mi girava in testa ed alla fine mi sono deciso. Ho speso del tempo per capire cosa offriva il mercato ed alla fine mi sono orientato verso la ANYCUBIC PREDATOR, una stampante di tipo delta con dimensioni importanti:
diametro max 370mm
altezza: 450mm

La macchina è alta circa un metro con base triangolare, che ingombra circa 500x550mm.

Dopo essermi fatto una cultura ed aver visto ore ed ore di video e tutorial ho compreso che le delta sono di sicuro più ostiche delle cartesiane standard ma vanno decisamente più veloce e , una volta comprese, hanno una meccanica abbastanza semplice.

Questa è in grado di stampare con quasi tutti i materiali grazie all'estrusione che arriva a 240° ed al piatto che raggiunge i 100/110°. Tra l'altro mi piaceva il piatto (ultrabase pro) che favorisce l'adesione di parecchi materiali senza utilizzare prodotti di fissaggio.

Ho già stampato con successo PLA (il materiale più semplice) e TPU, un materiale flessibile un po' ostico ma che regala grandi soddisfazioni una volta che si riesce a padroneggiarlo. Sto ancora smadonnando con l'ABS ma conto di risolvere a breve.

Ecco un po' di foto
Questa una stampa di prova che ho fatto: un portachiavi con ruote dentate. PLA blu e bianco: Qui sto stampando un supporto per smartphone in PLA nero:

Complimenti ! Queste delta usano coordinate polari? E' questo che le rende più veloci rispetto alle coordinate cartesiane ? Dai qualche spiegazione a noi meccanici " tradizionali " ( per non dire vecchi ..).
Al portachiavi manca ancora un ingranaggio....

complimenti, io ti posso solo seguire

Come mai ci sono difficoltà cambiando i tipi di materiale da stampare?
Non basta inserire il progetto,bisogna anche variare altri parametri per stampare ?

Le stampanti cosiddette a "delta" hanno la meccanica realizzata per l'appunto come quella di un manipolatore "delta" che è assai diffuso in ambito automazione da moltissimo tempo prevalentemente per operazioni di "pick & place" e similari. Questa soluzione in particolare permette di lavorare con dinamiche molto spinte (e quindi anche con elevate velocità) essenzialmente per un motivo: per come è fatto il meccanismo tutto l'equipaggio mobile, se costruito con un briciolo di criterio, risulta estremamente leggero.
Le ragioni di ciò per la precisione sono 2:
1) per come è fatto il meccanismo gli attuatori non devono essere installati a bordo di parti mobili (cosa che invece accade con la classica configurazione del robot a 3 assi cartesiani)
2) sempre per la natura intrinseca del meccanismo gli accoppiamenti tra le parti sono in gran parte rotoidali/cilindrici/sferici che nella pratica vengono realizzati con perno+mozzo e terminali tipo Unibal e queste in generale sono soluzioni molto meno pesanti (sì dico proprio in termini di massa dei componenti) rispetto al caso di guide lineari di qualsivoglia genere.

@ cicos: Sicuramente ci sono temperature diverse e diversi dosaggi di uscita del materiale...
@ cima : quindi la meccanica è simile a quella dei bracci/ robot ?

Sì, diciamo che per la meccanica del manipolatore che porta a spasso la testa di stampa, siamo molto vicino a quella di un robot delta ma quasi sempre con alcune variazioni. Ad esempio la prima che mi viene in mente è nel fatto che sulla stampante 3D ciascuno dei 3 quadrilateri che compone il Delta non viene "richiuso" nel modo canonico sul telaio ma i 3 tre bracci vengono invece condotti fino ai montanti della struttura dove le estremità si muovono secondo una traiettoria lineare e sono trascinati da cinghie.
Ecco a dirla tutta forse in 3 righe non sono stato molto chiaro ma se guardi la foto di un vero robot delta la cosa è lampante.

Complimenti !
Chissà se riuscirò a realizzare questo sogno?
La mia paura è di non essere in grado di farla funzionare.

Complimenti per il regalo!
Mi ero interessato parecchio alle stampanti e prendere proprio una a Delta

Utilizzare una stampante 3D non è affatto difficile, ma per poterla utilizzare in piena libertà è fondamentale imparare il disegno 3D. L’ABS in molti casi non lo si può utilizzare. In quei casi è conveniente sostituirlo con il PET.

premetto che non sono un esperto di stampa 3D e che tutto quello che ho imparato in queste settimane l'ho fatto a suon di tutorial e di pratica.
Non posso aggiungere nulla alla spiegazione di Federico anzi direi che come al solito grazie a lui ho capito anche io meglio il motivo del perché una delta è più veloce di una cartesiana
In effetti le cartesiane sono costruite nel modo classico, tipo un router CNC per intenderci, quindi con X e Z a ponte e col piatto di stampa che si muove in Y. Ora in effetti è evidente come gli assi Y(piatto di stampa) e Z(ponte) in particolare siano molto più pesanti di X che deve solo muovere l'estrusore: Nella delta i 3 assi sono in realtà delle colonne (si chiamano torri), perfettamente identiche tra loro, che muovono le stesse identiche masse. La parte più critica è appunto l'accoppiamento tra i carrelli che si muovono sulle torri e la testina di stampa (che si chiama effector); è ottenuto mediante 6 barre in fibra di carbonio impegnate tra i carrelli e la testina tramite dei giunti sferici. Le barre devono ovviamente essere calibrate in lunghezza e i giunti opportunamente protetti e lubrificati (cosa che io non ho ancora fatto...).
La "conversione" tra coordinate polari e cartesiane viene fatta direttamente dalla scheda di controllo della stampante, quindi lo stesso GCODE dato in pasto ad una cartesiana funziona perfettamente anche su una delta.
Altra macro-differenza è sulla forma del volume di stampa; la cartesiana lavora su un parallelepipedo perfettamente squadrato che viene limitato solo dalle corse degli assi; la delta invece lavora su un cilindro con punta conica che segue la forma massima che la testina di stampa può disegnare: Come già anticipato qui sopra le stampanti 3D lavorano tutte con G-CODE; in pratica il flusso di lavoro è questo:
1 - CAD per disegnare il pezzo: questo può essere un qualsiasi CAD, l'importante è che abbia la possibilità di esportare il file in formato STL; un formato stereolitografico molto semplice e lineare che ho scoperto essere talmente standard che addirittura anteprima di mac lo legge senza bisogno di alcun plugin....
2 - SLICER - questo è un software (ce ne sono parecchi, quasi tutti gratuiti) che fisicamente "affetta" il nostro oggetto dividendolo in livelli, che possono essere impostati come parametri. Al software si da in pasto il file STL, si configurano i parametri di stampa (risoluzione, larghezza e altezza dei layer, supporti, riempimenti, temperature della testina e del piatto, ce ne saranno 200, tutti configurabili), ed in uscita genera un GCODE, perfettamente identico a quello usato sulle CNC ma che al posto di controllare un mandrino e un utensile controlla un estrusore e una temperatura di fusione. L'estrusore chiaramente è un asse a tutti gli effetti, con il suo motore stepper che fa avanzare il filo.
3 - STAMPANTE - il file GCODE generato dallo slicer viene salvato su una SD card che viene poi inserita nella stampante. Questa eseguirà il GCODE generato dallo slicer in modo sequenziale creando la nostra stampa. La stampante è a tutti gli effetti una CNC che esegue in modo ignorante un GCODE. Nulla più.

Riguardo ai materiali si, ogni materiale non solo ha la sua temperatura di fusione ma anche una temperatura consigliata del piatto di stampa per permetterne l'adesione. Alcuni materiali, tipo l'ABS appunto, richiedono necessariamente un primer da spruzzare sul piatto di stampa altrimenti l'oggetto si staccherà durante la stampa. Oltre alle temperature i materiali hanno anche delle proprietà fisiche che impongono dei profili di stampa differenti sia in termini di velocità di movimento della testina, ritrazione del filo e dell'ugello durante i movimenti, caratteristiche dimensionali di estrusione ecc.... Il TPU ad esempio, che è un materiale flessibile (contiene gomma), richiede la disabilitazione della ritrazione, velocità di stampa più lente e una maggiore estrusione di materiale affinché le dimensioni effettive dell'oggetto stampato vengano rispettate.

Gianlorenzo, per chi come noi è abituato a lavorare con le mani e la testa una stampante 3D è veramente facile. Certo bisogna studiare un po' di teoria ma le dinamiche sono assolutamente alla portata di tutti, ed appunto per chi come noi è abituato a lavorare su macchine utensili sono quasi delle ovvietà. Anche io ero un po' spaventato ma nel giro di qualche giorno, dopo aver smontato e rimontato tutto, mi sono chiarito bene le idee su come funziona.

Massimo, il PET non l'ho ancora provato.... dici che é meno ostico dell'ABS?

Altra cosa su cui non mi ero soffermato: quasi sicuramente il controllore non tira per nulla in ballo un cambio di coordinate, cioè lo spazio di lavoro continua ad essere codificato in coordinate cartesiane e non polari, semplicemente quel che accade è che l'algoritmo che stabilisce quale posizione devono assumere gli attuatori in funzione del punto dello spazio che la testa di stampa deve raggiungere, nonché del suo orientamento, è un po' più complicato rispetto al caso di una meccanica più classica a 3 assi ortogonali. Qui naturalmente poi mi fermo perché su come eseguire analisi cinematiche inverse di meccanismi spaziali in catena chiusa c'è tutto in mondo con svariate camionate di libri e non sono sicuramente una persona sufficientemente competente per poterlo esporre, ma comunque sappiate che il problema viene risolto secondo questa filosofia.

Interessante .........e grazie per le spiegazioni ......

io ne uso una da mesi oramai, è una figata pazzesca passare dal disegno in 3d al pezzo finito e funzionale, mi sono fatto delle robe per il lab che prima me le sognavo, se vuoi un materiale simile all'abs ma con la stampabilità del pla prova il PETG, l'abs andrebbe stampato in camera chiusa perchè è molto sensibile agli sbalzi termici