Cosa sono i supporti nella stampa 3D
Quando un oggetto che volete stampare con la tecnica additiva FDM 3D deve vincere, in tutto o in alcune sue parti, la forza di gravità allora necessita di supporti. Ciò è semplice da intuire. Se non riuscite a stare in piedi con un piede solo dovete usare una stampella, cioè un supporto.
A cosa servono i supporti nella stampa 3D
La domanda è: quando devo utilizzare i supporti nella stampa 3D? Stampare in 3D significa aggiungere uno strato di materiale per volta. I layer vengono incollati uno sopra l’altro. Come quando si costruisce una casa in mattoni, nelle parti vuote si deve aggiungere una impalcatura, perchè altrimenti i mattoni cadrebbero nel vuoto. Questo principio ci deve guidare nel decidere quando e se utilizzare i supporti per stampare un oggetto 3D.
In pratica i supporti si devono usare quando la pendenza della parete supera i 45°. Nell’immagine in basso puoi vedere che la stampante 3D, per un piccolissimo tratto è riuscita a superare la gravità.
supporti stampa 3D – failed overhang
In inglese la parete sporgente viene chiamata “overhang”. Nella stampa 3D è un problema comune a molti disegni 3D. Vediamo un oggetto che diventa un test per molte problematiche che dovrai risolvere, per migliorare le tue capacità, e per riuscire a stampare bene in 3D.
test per stampa 3D ottimale
Il file .stl di questo disegno 3D gratuito lo trovi cliccando sul link test_stampa_3D. La spiegazione del significato di ogni particolare di questa stampa 3D lo trovi nella immagine qui sotto.
spiegazione del test per migliorare la stampa 3D
Quello che ci interessa di questo test è la prova di overhang, che parte da 25° fino ad arrivare a 45° di sporgenza. Come vedi quando la sporgenza è limitata a pochi millimetri si riesce a stampare anche senza supporti (vedi il test “bridge”). Se la tua stampante non riesce a superare questo test, i supporti potranno aiutarti a migliorare la tua stampa 3D.
Come stampare supporti 3D perfetti
La prima cosa di cui ti devi accertare è che la tua stampante riesca a superare bene il test di cui abbiamo parlato in precedenza. Riuscire a stampare bene in 3D significa avere un mix bilanciato tra: buon estrusore, ottimo raffreddamento del filamento estruso, buona meccanica di movimento, buon disegno 3D, buon file .gcode lavorato con i software di slicing.
I supporti perfetti sono quelli che si staccano facilmente dalla superficie dell’oggetto. Ricordiamo che i supporti devono tenere in piedi il pezzo da stampare, ma allo stesso tempo non devono essere fusi con l’oggetto. Dovrai fare delle prove con la tua stampante. Nei software di slicing ci sono già settaggi fatti apposta per creare i supporti. Alcuni software ti permettono di togliere o aggiungere supporti a piacere, mentre altri creano un supporto generico (su reprapmagazine trovi una analisi dettagliata dei software gratuiti Cura, Slic3r e Kisslicer). Vediamo, per esempio, come creare un supporto con il software di slicing gratuito Cura.
Il rettangolo rosso indica l’area dove si possono impostare i supporti: “Support type = None”, significa nessun supporto impostato.
supporti con il software di slicing Cura
Un oggetto 3D che necessita di supporti, vista del layer 27 che si tiene ancora in piedi da solo.
Software di slicing Cura niente supporti – layer 27
Un oggetto 3D che necessita di supporti, vista del layer 28 che non si tiene più in piedi da solo. Vedi che questo layer senza supporti cadrebbe nel vuoto?
supporti – cura no supporti – layer 28
Un oggetto 3D che necessita di supporti, vista del layer 27 insieme al supporto. Il supporto viene chiamato “Touching buildplate” perchè crea un supporto solo nelle superfici che si affacciano sul piatto di stampa.
supporti – cura con supporti – layer 27
Un oggetto 3D che necessita di supporti, vista del layer 28 che appoggia sui supporti.
supporti – cura con supporti – layer 28
Se volete cambiare i parametri di come vengono creati i supporti cliccate sui … a destra del nome del supporto. Apparirà una finestra dove potrete cambiare distanza e densità dei supporti.
supporti – cura e finestra di configurazione supporti
Filamenti 3D per stampare i supporti
I supporti si possono stampare con lo stesso filamento usato per produrre l’oggetto 3D. Questo implica che, in alcuni casi dove le geometrie sono complesse, non si riesce a staccarlo dal pezzo appena stampato.
In questi casi si usa un filamento 3D speciale, che si può sciogliere a stampa conclusa. Questo comporta che la vostra stampante 3D deve essere equipaggiata con un doppio estrusore.
La immagine in basso è un esempio di geometria complessa che utilizza il doppio estrusore per produrre i supporti.
supporti – esempio di geometria complessa
Avete alcune possibilità e scelte a seconda del materiale che state utilizzando per la stampa 3D.
- se volete stampare con PLA lo dovrete accoppiare con un filamento in PVA
- se volete stampare con ABS lo dovrete accoppiare con un filamento in HIPS/PVA
- se volete stampare in ABS lo potreste accoppiare anche con un filamento PLA
Il filamento PVA (alcol polivinilico) si scioglie in acqua fredda-tiepida. Ha un costo che si aggira tra gli 80 e i 100€ per kg. E’ inodore e incolore. La temperatura di estrusione si aggira tra i 180 e i 210°C, come il PLA.
Il filamento HIPS (High Impact Polystyrene) si scioglie in D-LIMONENE. Ha un colore bianco, ma potete trovarlo anche con altre pigmentazioni. E’ utilizzato per produrre contenitori per alimenti. Ha la stessa consistenza dell’ABS, può essere carteggiato oppure verniciato. La temperatura di estrusione si aggira sui 235°C. I vapori che produce il Limonene, sono irritanti, ed hanno un alto grado di infiammabilità, pertanto usatelo in stanze molto ben arieggiate o meglio con cappa aspira-fumi. Malgrado il LIMONENE sia biodegradabile deve essere smaltito come materiale pericoloso. Il suo costo si aggira tra i 40 e i 60€ per kg, poi dovrete aggiungere il costo del limonene.
C’è una possibilità da esplorare molto interessante che riguarda l’uso di ABS come base e PLA come materiale di supporto da sciogliere in una soluzione di idrossido di sodio (detto anche soda caustica, da maneggiare con particolari accorgimenti di sicurezza) tenuta ad una temperatura tra i 70 e gli 80°C. C’è qualcuno che l’ha utilizzato con successo, vedi il video che segue: