AppuntiLAB1
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Il documento introduce la modellazione e la stampa 3D, descrivendo l'uso di software CAD per creare modelli tridimensionali a partire da forme bidimensionali attraverso vari comandi. Viene spiegata la differenza tra le tipologie di stampanti 3D, in particolare FDM e SLA, con focus sulle caratteristiche di precisione e materiali utilizzati. Infine, il processo di preparazione alla stampa include l'esportazione del modello in formato STL e la fase di slicing per generare il file G-code necessario alla stampa.
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- 1. INTRODUZIONE ALLA MODELLAZIONE E ALLA STAMPA 3D appunti di Federico Godini Il primo passo nella realizzazione di un oggetto stampato in 3D è la sua modellazione con un software CAD1 . Questi programmi permettono di rappresentare dei solidi con delle curve matematiche. Per disegnare gli oggetti si parte da forme geometriche e/o complesse bidimensionali con i comandi: – linea: retta, chiusa, spezzata, curva – cerchio, ellisse, rettangolo A partire da queste forme si generano i solidi con alcuni semplici comandi: – estrusione: estende nello spazio la forma di un oggetto bidimensionale in direzione perpendicolare – sweep: estende nello spazio la forma lungo un percorso, che potrebbe essere una retta o una curva – rivoluzione: esegue lo sweep attorno ad un asse creando solidi di rotazione – loft: estende i contorni di una forma geometrica bidimensionale tra più oggetti Altre funzioni fondamentali per modificare gli oggetti sono: – raccordo/arrotondamento: arrotonda o raccorda gli spigoli di due oggetti bidimensionali o le facce adiacenti di un solido 3D – taglio: taglia gli oggetti fino ad un raccordo o un intersezione con un altro oggetto – scala: Ingrandisce o riduce gli oggetti selezionati in modo proporzionale nelle direzioni X, Y, Z – specchia: crea una copia speculare di un oggetto rispetto ad un asse/piano – intersezione, unione, sottrazione di curve/solidi – muovi, ruota Alcuni CAD semplificati, invece, utilizzano forme tridimensionali di base (cubo, parallelepipedo, sfera, cilindro, piramide, cono, poliedro, toro) che combinate assieme danno forme complesse. Sono presenti comandi come scala, muovi, ruota che permettono di spostare e ridimensionare l'oggetto nello spazio, e i comandi intersezione, unione e sottrazione per combinare tra di loro i solidi di base. Una volta generato il modello 3D dell'oggetto si può passare alla stampa. Le tipologie più comuni di stampante 3D sono: – FDM2 : è la tipologia più comune nonché la più economica. Gli oggetti sono costruiti deponendo strati successivi di materiale termoplastico – SLA3 : questa tipologia di stampa utilizza una resina fotopolimerica, ossia un liquido che se esposto alla luce indurisce. Le stampanti SLA sono più costose, hanno bisogno di maggiore manutenzione e sono più complesse da utilizzare ma riproducono più fedelmente gli oggetti stampati, arrivando a definizioni di 50 micron4 . Noi utilizzeremo stampanti del primo tipo. Queste hanno precisione tra i 300 e i 500 micron e i materiali utilizzati sono polimeri (plastica). Questi hanno la particolarità di diventare malleabili oltre alla temperatura di transizione vetrosa. Pertanto l'estrusore viene portato oltre a questa temperatura e il filamento di plastica viene spinto attraverso l'ugello. L'estrusore si muove nelle direzioni XYZ secondo le istruzioni impartite dal computer e deposita successivamente gli strati di plastica “fusa”. Per stampare un oggetto a partire dal modello 3D, come prima cosa, bisogna esportarlo dal programma CAD nel formato STL (stereolitografico). In questo modo il solido matematico viene semplificato e approssimato ad una superficie formata da poligoni, spesso triangoli. Poi si passa allo slicing5 ; l'oggetto viene suddiviso in piani paralleli al piano XY0 (layer), ad una distanza regolabile dall'utente6 . Un'altro parametro che bisogna impostare nel processo di slicing è il riempimento (infill): maggiore risulterà in un oggetto più robusto, un maggiore impiego di materiale e una stampa più lunga. Il risultato del processo di slicing è un file G-Code che contiene le posizioni che dovrà percorrere l'estrusore durante la fase di stampa. Questo viene interpretato dal microcontrollore che comanda i motori della stampante, risultando nel movimento dell'estrusore. NOTE 1. acronimo di Computer-Aided Design (progettazione assistita dal computer) 2. acronimo di Fused deposition modeling (modellazione a deposizione fusa) 3. stereolitografia 4. 1 micron (o micrometro) = 0,001 mm – i fogli di alluminio usati in cucina hanno all'incirca 15 micron di spessore 5. dall'inglese affettare 6. minore è la distanza tra i layer e maggiore è la qualità, tuttavia aumenta il tempo di stampa BIBLIOGRAFIA e approfondimenti 1. Guida AUTODESK AUTOCAD 2016 - http://help.autodesk.com/view/ACD/2016/ITA/ 2. Ultimaker CURA manual - https://ultimaker.com/en/resources/manuals 3. The StL Format, standard data format for fabbers - http://www.fabbers.com/tech/STL_Format 4. C.K. Chua, K.F. Leong, C.S. Lim – Rapid Prototyping: Principles and Application, Volume 1, 4.2 sTRATASYS FUSED DEPOSITION MODELING 5. https://www.tinkercad.com/learn/