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Utilizzo di materiali "non convenzionali"... Problematiche e consigli...


Supertia88
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Salve a tutti...


 


Siamo un gruppo di ricerca universitario che si sta approcciando al mondo della stampa 3D con lo scopo di testare nuovi tipi di polimeri da utilizzare per svariate appliazioni...


 


Dopo una iniziale infarinatura sulle dinamiche di questa tecnologia di manufacturing e sull'utilizzo di programmi di modeling (Autocad 2016) abbiamo deciso di acquistare una Makerbot replicator 2 in quanto valutata adatta per sviluppare il nostro progetto...


 


Premessa: siamo abbastanza competenti nel campo della polimerica e nelle tecnologie di termoplasticizzazione dei polimeri (ottenuta per estrusione). Il nostro laboratorio è fornito di un mini estrusore da banco, bivite della Themo Haake (MiniLab II) che ci permette di lavorare con un ampio range di temperature, velocità di rotazione delle viti, ecc... Nonchè di ottenere misure reologiche utili alla comprensione del comportamento e delle caratteristiche dei polimeri utilizzati...


 


Non mi stò a dilungare su questi aspetti in quanto non voglio andare off topic...


 


Veniamo a noi...


 


Le prove preliminari sono state molto confortanti e ci hanno portato ad ottenere ottimi risultati in tempi brevi ma comunque abbiamo riscontrato alcune difficoltà nello svolgere alcune operazioni...


 


Dividerò volontariamente la procedura di produzione del prodotto finito in 2 parti in modo da porre domande mirate riguardo le due tipologie produttive accoppiate...(buona lettura agli "addetti ai lavori") mi spiego meglio:


 


1) Produzione del filamento da 1,75 mm da utilizzare nella stampante 3D.


 


Il nostro mini estrusore presenta alcune problematiche...


 


a) La camera (dove avviene la lavorazione del materiale) è di soli 7 cm ed alcuni polimeri necessitano di maggiori tempi di lavorazione per ottenere prodotti completamente transiti e termoplastici;


 


B) Non è provvisto di un sistema di "tiraggio del filamento" e di "controllo del diametro" (on line, in tempo reale) all'uscita dalla filiera...


 


Problema parzialmente risolto in modo home-made: abbiamo costruito un sistema di tiraggio con un sistema aggiuntivo di raffreddamento del filamento stampando i componenti con un'altra stampante 3D ed interfacciando il tutto con Arduino; mentre per controllare il diametro utilizziamo un calibro applicato, con un supporto, all'uscita della filiera dove il filamento inizia a raffreddarsi (in modo da non avere variazioni del diametro a valle del sistema).


 


Risoluzione parziale in quanto il filamento prodotto non ha un diametro proprio costante... sappiamo tutti quanto questo aspetto sia importante per il successivo utilizzo con la stampante 3D... (infatti, molte volte si blocca e non stampa)


 


2) Utilizzo della Makerbot replicator 2 per stampare con i nostri filamenti autoprodotti.


 


Alcune problematiche saltano subito all'occhio dopo le prime prove:


 


a) La mancanza del "piatto riscaldato"... Alcuni polimeri non aderiscono in modo ottimale al supporto, diventano, in breve tempo, troppo "rigidi" e non permettono la deposizione di un secondo layer (il secondo layer non aderisce in modo soddisfacente al primo).


 


B) Il sistema di "caricamento/tiraggio" del filamento nel sistema di fusione tende a non essere continuo e fluido e siamo quindi obbligati ad intervenire con una piccola pressione manuale mentre avviene la stampa (fortunatamente stampiamo, per ora, dischi di 3 cm di diametro e con spessore di 600 um con 2 layer totali)...


 


Probabilmente questo è dato dal fatto che il filamento non ha un diametro costante e definito (1,75 mm) e la consistenza dello stesso è molto differente rispetto ai classici PLA o ABS (alcuni polimeri sono più rigidi, altri più soft)...


 


Risoluzione parziale anche in questo caso: sostituendo la "molla" interna al sistema di caricamento, con molle più hard e più soft, siamo riusciti ad adattare il sistema alle diverse caratteristiche dei filamenti provati... ma questo non basta...


 


c) Tutto il sistema tende a sporcarsi ed a intasarsi e quindi siamo obbligati a smontare, pulire e rimontare anche più volte in una stessa giornata di lavoro (penso che per questo terzo punto non ci sia soluzione... purtroppo)...


 


d) Non mi convince molto il sistema di "livellamento" del piatto della Makerbot... Non è molto riproducibile in quanto risente molto dell'"occhio" dell'operatore ed inoltre il sistema della "frizione" con il biglietto da visita non mi sembra molto scientifico... Considerando che dobbiamo soventemente smontare e pulire, le calibrazioni sono frequenti e non sempre è la stessa persona a farle, talvolta succede che non sono fatte ad hoc (e questo si riflette in una perdita di tempo)... (penso che anche questo problema non sia risolvibile in quanto rimane un limite dello strumento... ri-purtroppo)...


 


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Veniamo ora alle "questions"... (divido volontariamente anche queste in due parti, per non creare confusione)


 


1) Domande relative alla produzione home-made dei filamenti:


 


a,B) Conoscete in che modo e con quali apparecchiature, i famosi produttori di filamenti danno vita ai loro prodotti che mettono in commercio? (se si... modelli ed eventuali prezzi)


 


L'ideale sarebbe avere a disposizione un estrusore ("da banco" e di dimensioni non troppo elevate... non come quelli industriali... basterebbe un sistema simile al nostro ma con una camera più lunga) fornito di un sistema di tiraggio del filamento e con un sistema di controllo on line del diametro...


 


2) Domande relative al processo di stampa 3D:


 


a) Esiste la possibilità, e se si il modo, di montare un piatto riscaldato sulla nostra Makerbot replicator 2? (intendo un piatto riscaldato, compatibile e con un'alimentazione indipendente dal sistema della stampante 3D)


 


B) Come posso migliorare ed ottimizzare il sistema di "caricamento/tiraggio" del filamento nel sistema di fusione? c'è un modo di aumentare la "presa" della rotella, nel caricamento, sul filamento? o di aumentarne la "forza"? (scusate se la domanda è un pò confusa)


 


c,d) Pulizia e Calibrazione del piatto della Makerbot? (io ci provo)


 


e) Consigli su altri upgrade o su altre problematiche che al momento non ho considerato... Sicuramente con la vostra esperienza potrete essermi di grande aiuto...


 


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I passi successivi saranno l'acquisto di una stampante con due ugelli (per lavorare contemporaneamente due tipi diversi di materiali e la possibilità di combinarli) e con piatto riscaldato... ma per il momento i test preliminari verranno effettuati con questa che già possediamo...


 


Inoltre vorremmo provare stampe più "complicate" rispetto ai semplici dischi da 600 um, quindi necessitiamo di ottimizzare il processo produttivo in modo da non dover "forzare" continuamente il filamento all'interno del sistema... (per ora un paio di minuti, al massimo, sono accettabili... Un tempo maggiore non mi sembra molto gestibile!!!) 


 


Mi scuso per essermi dilungato ma volevo esporvi i problemi nel modo più completo possibile...


 


... è un progetto a cui crediamo molto e in cui mettiamo tutta la nostra passione... Vi sarò grato se riuscirete a darmi qualche consiglio...


 


Mattia S.


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Domanda spontanea.. ma proprio una Makerbot dovevate scegliere :) , con tutto quello che c'è in giro...


 


Se non riuscite a garantire uniformità nel diametro del filamento, non andate lontano cioè non stampante nulla di serio..


 


I produttori industriali  utilizzano controllo laser  per garantire uniformità nel diametro.


 


 


Si vi sono in commercio piatti riscaldati indipendenti. 


 


Se volete lavorare con polimeri che siano qualcosa di diverso da PLA, dovrete avere bisogno di una macchina perlomeno chiusa.


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Ti ringrazio per le delucidazioni a riguardo... potrei chiederti se gentilmente mi indirizzeresti su:


 


- dove posso acquistare il piatto riscaldato indipendente?


 


- dove posso trovare un sistema di controllo ottico del diametro del filamento? modello ed eventualmente prezzi?


 


- estrusori "da banco" integrati con sistema di tiraggio del filamento?


 


... Riguardo all'acquisto della Makerbot... è stato fatto in quanto da "neofiti" ci sembrava la stampante più adatta... Ovviamente con il proseguimento del lavoro ci siamo imbattuti in alcuni limiti non precedentemente considerati (eravamo alle prime armi)... comunque, questa abbiamo, e su questa cercheremo di impostare il lavoro...


 


... invece sul fatto di lavorare con una macchina "aperta" lo trovo un vantaggio in quanto possiamo intervenire manualmente ed in tempo reale quando si presentano "imperfezioni nella stampa"; lavoriamo cmq in un ambiente chiuso e a temperatura controllata dove non si hanno grosse variazioni di umidità...


 


Grazie x la risposta e x l'interessamento...


 


Mattia S.


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  • 2 settimane dopo...

Ulteriori sviluppi (x chi è interessato)...
 
Il lavoro procede bene ma vista la necessità di pulizie frequenti (giornaliere) del sistema ugello/estrusore, necessitiamo di acquistare dei pezzi di ricambio in quanto i continui interventi stanno provocando la "sfilettatura" dei sistemi e danneggiamento dell'ugello...
 
On-line ho visto che vendono i pezzi di ricambio (di solito vendo e compro in E-Bay) ma "made in China" e a prezzi stracciati (circa 2 euro con spese di spedizione gratuite)... X il momento la mia curiosità mi ha portato ad ordinare un paio di ugelli da 0,4 mm e il blocco riscaldato dell'estrusore (allego foto)... anche se sono alquanto scettico riguardo la qualità dei prodotti...
 
qualcuno ha avuto esperienze a riguardo?
 
potete consigliarmi dove, nel caso, acquistare pezzi di ricambio?
 
(Makerbot Replicator 2)
 
... Rinnovo poi le domande fatte nel post precedente... avete qualche indicazione/consiglio da darmi?!
 
Mattia S.

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