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La stampa 3D è una delle tecnologie più innovative ed accessibili degli ultimi anni. Mentre fino a qualche decennio fa era una pratica riservata solo alle grandi aziende, a causa dei costi elevati delle macchine e delle materie prime necessarie, adesso anche i semplici appassionati possono acquistare una stampante 3D casalinga con poche centinaia di euro.
L’abbassamento dei prezzi ha reso questa tecnologia accessibile a molti. Accanto alla possibilità di acquistare una stampante 3D, è andata di pari passo la creazione di siti web, applicazioni e programmi dedicati esclusivamente alla creazione di modelli 3D da poter inviare alle stampanti specifiche.
Creare un modello per una stampa 3D quindi non è più un’impresa riservata solo ed esclusivamente agli esperti del settore.
Sono tantissimi i programmi accessibili anche da appassionati che possono destreggiarsi tra le diverse funzionalità per creare un solido che si possa stampare senza problemi.
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1. Cos’è FreeCAD
FreeCAD è un modellatore 3D parametrico open source che è stato realizzato appositamente per progettare e creare oggetti di qualsiasi dimensione. La modellazione parametrica permette di modificare in modo molto semplice il proprio oggetto ripercorrendo la storia del modello e cambiando i suoi parametri.
Con FreeCAD l’utente potrà tracciare forme 2D grazie all’utilizzo della geometria vincolata e usare queste forme come basi per costruire oggetti 3D. Questo programma offre molte funzionalità per regolare le dimensioni delle facce o per estrarre le viste dei dettagli dai modelli 3D. In questo modo si possono creare disegni che consentono una produzione di alta qualità.
FreeCAD è un software multipiattaforma, disponibile cioè per Windows, Mac e Linux. È progettato in modo tale che l’utente possa personalizzarlo e renderlo estendibile. Il programma è capace di leggere e scrivere su diversi formati di file aperti come STEP, IGES, STL, SVG, DXF, OBJ, IFC, DAE e molti altri. Grazie a questa caratteristica, l’utente potrà inserire l’utilizzo di FreeCAD in modo più agevole all’interno del proprio flusso di lavoro.
La creazione di questo software è stata pensata per far sì che l’utente possa adattarlo ad una grande gamma di usi, tra cui la progettazione del prodotto, l’ingegneria meccanica e l’architettura. Inoltre, permette di ottenere una moderna analisi degli elementi finiti, un’analisi fluido-dinamica sperimentale, un BIM dedicato, geodata o moduli di generazione CAM/CNC e un simulatore che consente di studiare la cinematica dei robot.
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2. Come creare una stampa 3D
Per creare un modello per una stampa 3D si utilizzano le mesh, ossia forme geometriche che vanno a definire un oggetto poliedrico composto da vertici, spigoli e facce. Di solito queste facce sono composte da triangoli. Il programma di modellazione crea una mesh partendo dall’esportazione di un file .STL o .OBI, che verrà poi indirizzato al software di slicing.
In questa fase, bisogna controllare attentamente eventuali errori o problematiche che potrebbero insorgere in fase di stampa. Per esempio, bisognerà controllare che l’oggetto, se riempito con un liquido, non subisca delle perdite a causa della sua struttura non conforme. Tutte le parti devono essere tra loro unite, non devono essere presenti bordi aperti o buchi.
Inoltre, bisogna verificare che i bordi colleghino solo due facce tra di loro. Infine, fare attenzione alle normali invertite. Si definisce normale a una superficie piana un vettore perpendicolare a quella superficie e che ne indica la direzione. Ogni mesh ha una sua normale e tutti i triangoli devono avere una normale che punta verso l’esterno dell’oggetto. Se una di queste punta invece verso l’interno, potrebbe causare problemi al software, che non riconoscerebbe quale sia la parte interna e quale quella esterna dell’oggetto.
Dopo aver creato il modello desiderato, è importante prestare attenzione al software di slicing. Si tratta di software che interpretano le direttive di creazione del modello e lo costruiscono generando un file dedicato, solitamente un .gcode. Questo file conterrà tutte le informazioni e istruzioni che sono necessarie alla stampante perché stenda in modo corretto gli strati di materiale che andranno a formare l’oggetto 3D.
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3. I trucchi della stampa 3D
Non basta creare un modello di un qualsiasi oggetto o forma in un programma per stampa 3D per ottenere un modello che si possa realmente stampare. Anche se può sembrare semplice, stampare in 3D non lo è affatto. Bisogna tener conto di una lunga serie di fattori che potrebbero compromettere la stampa del proprio modello. Proprio per questo motivo, bisogna conoscere a fondo le problematiche a cui si potrebbe andare incontro durante il processo di stampa.
Esistono degli standard di modellazione che vanno rispettati sia per ottenere una stampa perfetta che per ridurre i costi di realizzazione.
Se si è costruito un oggetto che ha dei dettagli sulla sua superficie, è importante ricordarsi che esistono dei limiti pratici della stampa 3D. L’oggetto non potrà avere uno spessore o delle dimensioni troppo ridotte. Anche negli oggetti cavi lo spessore diventa molto importante nella fase di progettazione di stampa. Le pareti di questi oggetti non devono essere costituite da una sola superficie, ma devono prevedere un certo spessore, che deve anche tener conto del diametro dell’estrusore che si andrà ad utilizzare durante la stampa.
Spesso può capitare, durante la creazione del modello, che il risultato non risulti liscio come ci si aspetterebbe. Questo dipende dalla densità della mesh esportata. Se una mesh è composta da pochi poligoni, sarà sfaccettata e saranno ben visibili sulla superficie delle scalettature. Prima di salvare il progetto per la stampa, quindi, controllare sempre prima la densità del modello.
Per saperne di più: I tool più usati dai designer
