Per aumentare la velocità di una stampante servono principalmente:

• Un buon telaio progettato per muovere con il minimo delle vibrazioni le masse sospese come hotend e feeder oppure pesanti piani di stampa in movimento
• Movimentazioni adeguate per raggiungere alte velocità di stampa (motori, guide lineari, driver ecc ecc) e di comprovata durabilità nel tempo
• Se meccanicamente risolvi la parte della velocità e puoi arrivare a velocità altissime con relative accelerazioni, accertati di montare un gruppo di estrusione (feeder + hotend + ugello) che possa estrudere correttamente alla portata volumetrica che ovviamente aumenta con la velocità di stampa
• Ultimo ma non per ultimo… il filamento. Hai eseguito alla perfezione i primi due punti e ti ritrovi con un mostro che viaggia a 1000 mm/s di velocità e accelerazioni da 30.000 ? Bene, puoi anche accantonare quei risultati ottenuti perchè tanto non troverai un filamento che possa essere estruso a quelle velocità (almeno ad oggi nel 2023, in futuro chissà !)

L’articolo di oggi in realtà si focalizza più sul primo punto e in particolare su capire come è possibile smorzare le vibrazioni che inevitabilmente si generano durante i movimenti della stampante. Ogni asse della stampante entra in “risonanza” in maniera differente e varia al variare dell’accelerazione e della velocità di stampa. Questo vuol dire che andando più lenti avrò sicuramente al 100% stampe non vibrate ? Tecnicamente si ma nella pratica esistono dei casi in cui andando più lenti addirittura generi una risonanza che a velocità maggiori quindi questo assunto è da prendere con le pinze perchè tutto dipende dalla stampante che hai sotto mano.

⚠️ Attenzione: ricorda che più vai veloce e più è necessario aumentare la temperatura di stampa. Se hai una scarsa ventilazione che soffia sul pezzo ti troverai con parti inevitabilmente deformate dal troppo calore che non si riesce a smaltire con le ventole stock.

Ogni stampante è diversa dall’altra e ciò che incide fortemente nella generazione di queste frequenze di risonanza / vibrazioni sono in particolare le masse sospese (hotend per esempio e relativo feeder) soggette a repentini cambi di direzione. Come detto prima ricorda che un buon telaio correttamente assemblato permette di arrivare ad alte velocità, ma se parti da una stampante in compensato non ti aspettare miracoli…

Da qualche anno si sente molto parlare di Klipper, è un firmware di gestione della stampante che si installa in un Raspberry Pi (non sulla scheda di controllo motori) il quale sfrutta un algoritmo di smorzamento vibrazioni/ compensazione della risonanza chiamato “Input Shaper / Input shaping”, algoritmo che è comunque già utilizzato in altri ambiti come la movimentazione delle gru da cantiere per evitare che oscillino paurosamente durante il movimento. Tutta questa mole di calcoli viene gestita dal Raspberry Pi che ha una potenza di calcolo più che dignitosa e sufficiente per gestire questo tipo di algoritmo (assieme ovviamente ad altri migliaia di calcoli), in alcuni casi far gestire la cosa direttamente alla scheda della stampante potrebbe dare risultati disastrosi ma lo vedremo più tardi. L’installazione di Klipper non è semplicissima e richiede hardware da comprare a parte (Raspberry, microSD, dissipatori, alimentatore) e in questo preciso momento il Raspi ha costi fuori da ogni ragione .

Ma che cosa fa in pratica questo compensatore di frequenze di risonanza ? Detta in maniera veloce e molto brutta (ma che rende l’idea…)  l’algoritmo fa muovere i motori in modo tale da “accompagnare” le vibrazioni e non andando contro queste.

“Input shaping reduces residual vibration by generating an input that cancels its own vibration. The simplest selfcanceling input consists of two impulses. The first impulse, which starts the system vibrating, is located at time zero, and the second impulse is delayed by one half period of the system vibration. The vibration caused by the second impulse is out of phase with the first vibration, thereby canceling it.”

Data una frequenza di risonanza l’algoritmo calcola con quanto ritardo dare il successivo comando di movimento al motore in modo tale da annullare la vibrazione generata dal primo movimento. 

Prova a pensare quando spingi qualcuno in altalena, se provi a dargli la spinta quando deve ancora raggiungere il suo punto più alto che succede ? Ti arriva un bel contraccolpo ! In sostanza la rampa di accelerazione del movimento dei motori viene “spezzata” per far sì che le vibrazioni non si trasmettano al pezzo stampato. Sembrano cose che prendono tempo ma ti posso assicurare che non si nota nulla nei movimenti, anzi sono decisamente più fluidi e naturali (e i motori ronzano meno). Se fai viaggiare una stampante ad alta velocità e accelerazioni senza input shaping ti accorgerai quanto tutto inizierà a vibrare, non solo la stampante ma anche il tavolo sul quale lavora. Alla fine ti toccherà spegnerla per evitare che si smonti tutto !

⚠️ Attenzione: so che la spiegazione indicata è tutto tranne che scientifica e precisa, purtroppo con la matematica e relative formule non sono in grande amicizia… A tal proposito in fondo all’articolo troverai diversi link di approfondimento che ti aiuteranno a capire meglio come funziona questo input shaping.

La seconda soluzione è di utilizzare la nuova versione di Marlin appena rilasciata che ha al suo interno una versione alpha dell’input shaper similare a quello di Klipper. Tale soluzione è davvero comoda perchè basta aggiornare il proprio Firmware all’ultima versione abilitando l’algoritmo di calcolo e ricaricare il tutto sulla stampante. C’è però un grosso svantaggio in questo caso, come accennavo prima, questo firmware si carica direttamente dentro alla scheda di controllo della stampante. Se questa è di ultima generazione e ha un buon processore allora si può pensare di attivare tale funzionalità senza incappare in perdite di prestazione e movimenti non fluidi (specialmente per le Delta e le CoreXY che viaggiano a velocità molto elevate). Diversamente, se possiedi ancora una scheda a 8 bit con il classico Mega 2560 beh… ci potrebbero essere dei problemi ad attivare l’input shaping a causa della scarsa capacità di calcolo.

Se possiedi quindi una ottima scheda a 8 bit devi per forza buttarla e comprarne una nuova ? Certo che no ! Fortunatamente da qualche mese la GH ENTERPRISE (Italianissima…) ha rilasciato sul mercato dei driver motori stepper davvero molto molto interessanti: sono dei classici TMC2225 controllabili in UART o Standalone che però hanno una particolarità… una CPU dedicata ai calcoli dell’input shaper. In sostanza hanno un loro firmware interno (al quale non si accede) che intercetta i segnali di movimento dei motori e poi li fa arrivare ai motori in modo tale da compensare le risonanze che si generano sul telaio della stampante. Basta solo ricompilare il firmware che attualmente monti variando i driver inserendo la dicitura TMC2208 (si hai letto bene, al momento non sono ancora direttamente supportati ma a breve inseriranno su Marlin quelli GH). Flashi il tutto e poi segui la breve guida qui sotto oppure quella del loro sito che è fatta molto bene.

Ma come si rilevano queste frequenze di risonanza ?

• Se utilizzi Klipper puoi usare la calibrazione manuale o quella con un accelerometro (molto accurata ma richiede il collegamento e configurazione di quest’ultimo)
• Se utilizzi Marlin puoi stampare un test di stampa con frequenze di smorzamento variabili al crescere della stampa e poi selezionare quello che visivamente appaga di più
• Se utilizzi i driver GH Enterprise la calibrazione è solamente manuale e personalmente ho seguito la guida del loro sito ma anche quella fornita dal Klipper

Il semplice test prevede di stampare una “L” (mi raccomando a non girarla sul piano di stampa) con accelerazioni crescenti ma a velocità costante (consiglio 100 mm/s). Per quanto riguarda l’accelerazione, molto dipende dal telaio della tua stampante parti ragionevolmente da 1.500 o 2.000 a salire di step da 500 fino a che non vedi il pezzo molto vibrato, a quel punto puoi anche interrompere il test e procedere con le misurazioni. 

⚠️ Attenzione: ricorda di disattivare il linear advance / pressure advance se attivi e imposta un valore di accelerazione massima del firmware in modo tale che supporti le nuove accelerazioni e che non le blocchi. Puoi anche utilizzare il comando M201 e poi salvi in eeprom.

Il calcolo della frequenza è davvero semplice perchè basta individuare una riga in cui ci sono ben visibili le vibrazioni delle “mezzelune”, segna con una matita le crestine di queste vibrazioni e poi conti quante ne riesci a vedere. Misura poi con un calibro la distanza tra la prima e l’ultima e poi applica questa formula:

f (Hz) = V (N−1) / D dove  

• V =100 mm/s
• D = la distanza tra la prima e l’ultima cresta
• N= il numero di crestine individuate

Esempio: se individui 7 crestine di oscillazione e la distanza tra la prima e l’ultima è di 19.8 mm allora la frequenza sarà: f = 100(7−1) 19.8 ≈31 Hz

Per concludere ti basterà aprire questa pagina , scegliere il tipo di stampante che possiedi (cartesiana o Corexy), il tipo di algoritmo di smorzamento (EI, ZV, ZVD, MZV provali tutti e vedi quale fa al caso tuo) e inserisci la frequenza trovata per l’asse che stai configurando. Premendo su “genera gcode” ti verrà creato un semplice Gcode da copiare/incollare nello start gcode del tuo profilo di stampa dopo il comando G28 (o dove vuoi basta che sia dopo il G28). Ne devi creare uno per X e uno per Y è indifferente se posizioni prima o uno o l’altro.

⚠️ Attenzione: più aumentano le accelerazioni e più si farà notare l’input shaper nella stampa andando a “stondare” notevolmente gli spigoli. Ci sono algoritmi come lo ZV (Zero Vibration) che intervengono poco oppure l’EI (Extra intensitive) che interviene decisamente di più. Provali tutti non c’è il migliore o il peggiore. 

La sequenza di movimenti generata dal gcode farà attivare la CPU del driver facendole intercettare da quel momento in poi tutti i movimenti da impartire ai motori applicando l’algoritmo di input shaping. Come fa ? Molto semplice, i programmatori hanno fatto in modo che piccole variazioni in quel piccolissimo movimento possano far attivare le diverse funzionalità (o frequenze) che si impostano dal configuratore online. Geniale ! In futuro verranno comunque supportati direttamente da Marlin e tutta questa procedura di copia/incolla non si dovrà più fare. L’input shaping resterà attivo fino allo spegnimento/accensione della stampante, se hai inserito il gcode nello start gcode del tuo profilo di stampa allora ti basterà solo lanciare la stampa e basta. Nel mio caso ho preferito creare dei Gcode separati per l’attivazione di differenti algoritmi di smorzamento (attenzione che alcuni attenuano molto di più di altri e portano ad effetti indesiderati con accelerazioni molto alte).

I risultati ottenuti sono davvero interessanti nonostante la stampante utilizzata (Artillery X1 e X2) non sia proprio una stampante fatta per andare ad alte velocità. Nonostante i rinforzi e tutto non sono riuscito ad andare oltre i 5K di accelerazione e 150/180 mm/s di velocità. Però il pezzo è uscito praticamente perfetto e… in metà del tempo rispetto al profilo classico che sono abituato ad utilizzare ! Non mi spingerò oltre con questa stampante anche perchè con l’hotend standard e il feeder che non fa un grossissimo grip non si possono raggiungere comunque velocità elevatissime. Però è interessante confrontare:

• Cubo stampato senza driver GH a bassa velocità = Successo, stampa con qualche classica vibrazione ma tutto sommato accettabile ( i valori di jerk sono molto bassi)
• Cubo stampato senza driver GH a alta velocità = Disastro ad ogni stampa, per via delle accelerazioni troppo elevate ho riscontrato sempre un layer shifting esagerato che non mi ha permesso di completare la stampa
• Cubo stampato CON driver GH e input shaping ativo + profilo alta velocità (150 mm/s e 4K accel) = Stampe sempre perfette e addirittura superiori a quelle fatte a bassa velocità senza i driver GH e input shaping disattivato

Può quindi essere un upgrade che consiglio ? Certamente, e lo consiglio anche a quelli che montano già delle schede che potrebbero attivarlo direttamente su Marlin. I risultati derivanti dall’utilizzo dell’input shaping sono troppo evidenti per essere ignorati. Su stampanti più blasonate o costruite meglio si arriva tranquillamente a 500 mm/s ma poi i problemi arrivano con l’estrusione del filamento (vedi Voron, Raise3D, Bambulab, Ratirig, Vez3D ecc ecc).

Servono solo per andare più veloci questi driver oppure vanno bene anche per andare lenti ? Sicuramente l’utilizzo dell’input shaping ha senso se utilizzato dove ci sono vibrazioni che non si riescono ad eliminare intervenendo sul telaio e relative masse in movimento. Alle alte velocità e vibrazioni il tutto si esaspera notevolmente rispetto alle basse velocità. Però, come detto prima, esistono dei casi in cui anche andando piano la stampante tende a vibrare un po’ e l’attivazione dell’input shaper può sicuramente essere di aiuto. 

Ma ci sono comunque delle cose che ci tengo a ribadire:

• La tua stampante stampa già male e pensi di risolvere i tuoi problemi con questi driver magici ? No lascia perdere, questo è un upgrade che OTTIMIZZA la tua stampante per le alte velocità ma di certo non te la trasforma in qualcosa che non è ! Se vibra molto senza input shaping pensa prima a metter mano al telaio prima di andare di finezze di questo tipo…
• Presta molta attenzione al fatto che aumentando velocità e accelerazioni andrai a stressare molto di più la stampante e, se questa non è dotata di componentistica di qualità, rischierà di “usurarsi” prima del dovuto
• Le frequenze di risonanza sono poi fortemente influenzate dal peso complessivo delle masse in movimento, più pesanti sono e più potresti avere vibrazioni a basse frequenze. Se punti alla leggerezza ti troverai alte frequenze da smorzare.
• Se tensioni le cinghie varia la frequenza
• Se stampi su un tavolo che a sua volta traballa allora troverai frequenze differenti da un piano solido
• Se stampi oggetti MOLTO pesanti su stampanti con piano mobile tieni conto che tutto il peso man mano che la stampa cresce potrebbe far variare la frequenza di risonanza della stampante

Quindi in sostanza la calibrazione che stai facendo tiene conto di un sacco di fattori che cambiando vanno a variare anche le frequenze di risonanza. Ricorda inoltre che sia la Corner velocity di Klipper, sia la Junction deviation o il Jerk influenzano la generazione delle frequenze.

Link utili:

• Vibration Reduction Using Multi-Hump Extra-Insensitive Input Shapers
• Video che spiega il funzionamento dell’input shaping
• Dispensa di Dinamica e misura delle vibrazioni
• Input Shaping for Motion Control Vibration Reduction
• Input Shaping Algorithm – Advanced Crane Control Laboratory
• Klipper – Measuring Resonances
• Klipper – Resonance Compensation
• TMC2225 – GH ENTERPRISE Manuale utente

L'articolo Che cos’è L’INPUT SHAPER ? Quali sono i suoi vantaggi ? proviene da Help3D.

#define LIN_ADVANCE
#if ENABLED(LIN_ADVANCE)
  //#define EXTRA_LIN_ADVANCE_K // Enable for second linear advance constants
  #define LIN_ADVANCE_K 0.13    // Unit: mm compression per 1mm/s extruder speed
  //#define LA_DEBUG            // If enabled, this will generate debug information output over USB.
  #define EXPERIMENTAL_SCURVE // Enable this option to permit S-Curve Acceleration
#endif

togliendo le due // dalla linea //#define LIN_ADVANCE per attivare la funzionalità. A quel punto si andrà ad impostare un valore provvisorio del K lasciando anche quello proposto di 0.22 (potete mettere anche 0 e poi regolarlo successivamente) l’obiettivo di questa guida è proprio quello di calibrarlo per trovare il valore migliore. Una volta compilato e caricato il firmware con il “Linear pressure control” attivo (ovvero il Linear Advance in breve…) poi potremo modificare a piacere il valore K attraverso il comando M900 scritto nelle prime linee del nostro start gcode o inviato da terminale. 

Questa cosa è importantissima perchè come potrai notare durante i test, il valore K dipende moltissimo dal filamento caricato ma anche da:

• Tipologia di estrusione, direct drive oppure bowden
• Diametro del nozzle
• Materiale del nozzle
• Lunghezza del canale di estrusione
• Lunghezza del bowden
• Materiale di stampa (come detto prima)
• Velocità massima di stampa
• Altezza layer
• Temperatura di stampa

e quindi ti troverai ad associare K differenti in differenti profili di stampa.

La calibrazione di questo valore ci permetterà di regolare in anticipo la pressione all’interno della camera di estrusione del nozzle, evitando mancamenti di materiale nei cambi di accelerazione o oppure rigonfiamenti nei cambi di direzione come gli angoli a 90°. In uno dei vecchi video in cui parlavamo di Retraction e Stringing avevamo menzionato il problema della fuoriuscita di materiale quando si interrompe l’estrusione, la stessa cosa avviene quando ci sono dei cambi di direzione del tracciato tali da impedire una corretta regolazione del flusso. I motori si muovono con delle rampe di accelerazione e decelerazione ben definite e conosciamo con certezza il punto di inizio e di arrivo di un movimento: con l’estrusione del filamento non è proprio così poiché quando interrompiamo un’estrusione il filamento si ferma effettivamente, ma la pressione accumulata all’interno del nozzle continua a far fuoriuscire il materiale presente nella camera di estrusione già fusa. Ecco quindi ritrovarci puntualmente angoli molto arrotondati o con sovrabbondanza di materiale oppure punti di inizio loop senza materiale o con pochissimo depositato. Questo in parte è dovuto anche ad un aumento repentino del valore relativo al Jerk o alle accelerazioni e velocità di stampa che ovviamente vanno ad aggravare il problema relativo al controllo del flusso in uscita una volta che si smette di estrudere. 

Un parametro che si trova negli slicer chiamato “Coasting”, permette all’estrusione di fermarsi X mm prima della fine del loop, questo viene utilizzato per evitare la formazione di blob sulla cucitura. Altri slicer come Prusa Slicer hanno il parametro “pressure advance” oppure Kisslicer una cosa simile chiamata “Preload”. Con il Linear Advance stiamo parlando di un valore (K) all’interno del Firmware che ci permette di regolare in anticipo la pressione in estrusione nei punti in cui sia richiesta una diminuzione (come ad esempio nei pressi di un cambio di direzione a 90°) oppure un aumento di questa quando sono previste improvvise accelerazioni, aumentando la pressione in anticipo, poco prima dell’accelerazione. Ecco quindi spiegato il termine “advance” (in anticipo) e a cosa serve sulla nostra stampante. Utilizziamo l’immagine della guida ufficiale per spiegare ancora meglio il test che andremo a fare:

Verranno stampate una serie di linee divise principalmente in 3 settori / variazioni di velocità (lento – veloce – lento) mentre per ogni riga verrà variato il solo valore K al fine di cercare quale linea risulta essere la più uniforme. All’interno del generatore inserite una Start value for K di 0.1 e una End Value for K pari a 1 (o più) poi dopo potrete eseguire dei test intermedi per capire su quale fascia di valori concentrare i successivi test e trovare il valore perfetto.

Prima di proseguire il test assicuratevi di aver regolato correttamente gli STEP/MM dell’estrusore e di aver misurato con il calibro il diametro del filamento. Assicurati inoltre di aver regolato bene il primo strato di stampa (Z offset primo layer).

Andando in dettaglio cerchiamo di capire cosa guardare nel test:

Ogni singola riga verrà creata secondo questo semplicissimo schema, tutti i parametri sono modificabili come le lunghezze e le velocità di ogni segmento all’interno del generatore che abbiamo visto prima. 

1. I primi 20 mm sono eseguiti alla velocità impostata come “Slow Speed”.
2. Il passaggio alla “Fast speed” ,che ricordiamo deve essere molto più alta della Slow speed (esempio 20 slow 70 fast oppure 40 slow 100 fast ecc ecc), porterà con sé una riduzione della larghezza di linea depositata proprio perchè non si è ancora creata in questa zona la pressione necessaria all’interno dell’ugello.
3. Ad un certo punto l’estrusione si normalizzerà “sincronizzandosi” con la velocità Fast impostata.
4. Possiamo identificarlo come una svolta di 90° o una variazione di velocità improvvisa: i motori degli assi XY seguono la loro classica curva di decelerazione ma, come spiegato prima, l’estrusione del filamento non è del tutto lineare e quindi tenderà ad estrudere un po’ più del materiale previsto creando una linea più larga.
5. Una volta ritornati alla Slow speed la pressione deve ancora stabilizzarsi e ci mette ancora un piccolissimo lasso di tempo prima di tornare alla pressione corretta per la generazione della larghezza di linea impostata.
6. La linea sarà uniforme perchè la pressione all’interno dell’ugello è ok.

Quale valore scegliere ? Volto semplice, quello che corrisponde alla linea più uniforme possibile. Se vedete che, ad esempio, tra i valori K 0.3 e 0.5 ci sono le linee migliori, eseguite un nuovo test tra questi due valori inserendoli come Start value for K e  End Value for K. Potreste poi trovarvi con valori tipo K=0.42 oppure K=0.33 (anche seconda di quale K-factor Stepping avete impostato. Piccola nota per chi utilizza firmware basati su RepRap Firmware, questo test può essere eseguito normalmente ma andrà sostituito il valore M900 K con M572 D0 S

Una volta trovato il valore perfetto vi accorgerete come i valori di retraction impostati nello slicer diminuiranno sensibilmente quindi anche lo stringing beneficerà dalla regolazione del linear advance e non solo la stampa dell’oggetto. Si potranno anche disattivare (come consigliato dalla guida ufficiale) parametri come il Coasting, Pressure Advance, Extra restart Distance, Wipe.

Per maggiori informazioni seguite comunque l’articolo ufficiale sul sito di marlin e i relativi approfondimenti/consigli che spiegano ancor più nel dettaglio come funziona il Linear Advance. 

L'articolo Come calibrare il valore K del Linear Advance proviene da Help3D.

Il bridging sembra uno di quei parametri da nerdoni, accessibile solo da pochi e altamente smanettoni. Calibrarlo a dovere in realtà è molto semplice, solo richiede un po’ di tempo per effettuare varie prove/test.

Armatevi di pazienza e seguite il video FINO IN FONDO per capire come effettuare il test con i vari slicer in commercio (No Cura sorry…):

• 00:00 – Introduzione
• 04:51 – Test con IDEAMAKER
• 13:50 – Pecisazione Ideamaker
• 15:40 – Risultati ottenuti
• 20:45 – Prusa Slicer
• 27:30 – Simplify 3D
• 31:58 – Precisazione Prusa Slicer
• 32:31 – Conclusioni

L'articolo Come impostare il BRIDGING su Ideamaker – Prusa Slicer – Simplify3D proviene da Help3D.

Quante volte ti è capitato di veder bloccata la tua stampante, incapace di estrudere altro filamento ? Nell’80% dei casi la colpa è dell’hotend e in particolare del nozzle / ugello. Per quanto sia facile ormai rimuovere e pulire un nozzle, molte volte è noioso e la procedura non è cortissima. Con il COLD PULL potrai finalmente pulire un ugello senza metter mano ad attrezzi o chiavi esagonali Procurati del PLA trasparente oppure del NYLON (presente nel nostro campionario filamenti) e segui BENE il video qui sopra. Facci sapere se questo procedimento ti è stato di aiuto !

L'articolo Ugello bloccato ? Usa il COLD PULL per sbloccarlo proviene da Help3D.

Ogni Hot End ha un limite

In questi giorni, per uno studio che sto conducendo per un mio cliente, mi sono imbattuto in qualche problema di estrusione e per capire bene il limite della stampante ho deciso di analizzare a fondo il parametro della portata volumetrica in fase di estrusione.

Parliamo sempre di Extrusion Width, diametro nozzle, step X mm, velocità, jerk chi più ne ha più ne metta… Ma in realtà abbiamo mai pensato a quanto materiale stiamo estrudendo ogni secondo ? Siamo davvero sicuri che il nostro hot end sia in grado di erogare una tale quantità di materiale ? Ed ecco perchè è nata questa tabella di calcolo che tiene conto di questi valori principalmente:

• Velocità
• Larghezza di estrusione
• Altezza Layer
• Diametro filamento
• Peso specifico del materiale

Nella tabella sono state analizzate alcune situazioni tipiche combinando i primi 3 parametri, simulando così alcuni degli innumerevoli setup di stampa. Considera che in allegato trovi anche il file in Excel modificabile che potrai utilizzare per calcolare tutto ciò che vorrai.

Potrai calcolare il consumo orario massimo TEORICO di materiale (NB: non tiene conto di accelerazioni quindi è sovrastimato) ma è comunque interessante per capire con buona approssimazione che cosa puoi aspettarti con determinati parametri.

Due tabelle per due calcoli differenti

Troverai due tabelle di calcolo in PDF (DOWNLOAD IN FONDO) leggermente differenti. Il foglio di calcolo con la tabella modificabile è disponibile solo per i nostri Patrons

La prima tiene conto di una estrusione di tipo “rettangolare” del filamento e la formula di calcolo è molto semplice FLOW= (Velocità di stampa)*(Altezza Layer)*(Extrusion Width)

In realtà la forma di estrusione è molto più simile ad un rettangolo con i bordi arrotondati e la seconda tabella ne tiene conto utilizzando una formula leggermente più articolata (nulla di astrofisico tranquillo). La tabella, e in particolare il riquadro di calcolo in alto a destra, sono molto utili e ci aiutano a capire fino a dove possiamo spingerci con il nostro estrusore e relativo hotend. Non tutti gli hotend sono stati progettati per estrudere enormi quantità di materiale a velocità molto elevate. 

Per darti un metro di paragone un classico E3D V6 con nozzle da 0.4 mm può arrivare ad un massimo di circa 12/15 mm3/s mentre un Volcano (sempre E3D) o un Typhoon della Dyze possono arrivare anche a 200 mm3/s (solo quest’ultimo ma con diametro nozzle da 2.5 mm).

Sicuramente un modo per aumentare la portata volumetrica è quello di allargare il diametro del nozzle, nulla di più semplice e scontato. Però quali problemi è possibile dover affrontare ? 

A parità di Hotend se allarghiamo solo il nozzle:

• La melt zone resterà sempre quella
• Il materiale avrà sempre meno tempo per riscaldarsi e sciogliersi in camera di estrusione (guarda quanto aumenta la velocità dell’estrusore…)
• Si dovrà aumentare molto la temperatura di stampa
• Più il nozzle è grande e più si dovrà quindi ridurre la velocità di stampa

Ecco quindi che necessitiamo di un hot end che possa offrire una adeguata melt zone per un corretto trasferimento di tutto il calore al filamento che dovrà essere estruso. In questa maniera riusciremo a tenere comunque elevate velocità di stampa senza così sacrificare i benefici dell’utilizzo di grossi nozzle.

Potresti obiettare dicendo “Ma usa filamenti da 3 mm” in realtà il problema resta sempre il medesimo… trasferire il calore il più possibile al filamento. La sezione di filamento è quasi doppia rispetto ad 1.75 mm e di conseguenza ci vorrà più tempo per sciogliere correttamente tutto il filamento.

In questa tabella (già pubblicata poco più sopra) noterai come in una simulazione di stampa a 150 mm/s con setup tipico di un ugello da 0.4 mm, la portata volumetrica (o flow) è già ben al di sopra rispetto a quella massima di un E3D originale (12/15 mm3/s). Quindi attenzione a chi millanta di estrudere a velocità folli con materiali e filamenti di bassa, bassissima qualità. Magari lo stanno anche facendo ma… l’estrusione sarà ottimale?

Voi capire se il tuo hotend+nozzle+materiale possono estrudere a determinate velocità ? Con la tabella qui sopra potrai fare tutti i calcoli del caso, in particolare se a estrusore caldo lanci il comando G1 E150 F500 tu stai estrudendo del materiale a circa 500 mm/m che corrispondono a circa 8 mm/s di velocità di estrusione del motore dell’estrusore. Il tutto “simula” una ipotetica velocità di stampa a circa 150 mm/s con layer 0.32 mm e Extrusion width 0.5 mm. 

Questo test è puramente teorico poichè non tiene conto della forma interna del nozzle (camera di estrusione), della lunghezza della melt zone, della rugosità interna sia del nozzle che della gola di stampa. Ti troverai dunque ad ottenere risultati differenti utilizzando ugelli di marca diversa pur mantenendo inalterato il diametro. Altro fattore molto importante… il MATERIALE di cui è composto il nozzle e anche il blocchetto di riscaldamento.

Se l’estrusione di 150 mm è corretta e il tuo setup non perde neanche un passo allora vuol dire che “in teoria” potresti estrudere davvero velocemente ! Se inizi a sentir perdere passi  (tac tac tac), la ruota godronata slitta, smette di estrudere ecc ecc allora hai raggiunto il limite (o hai problemi nell’hot end). Prova diversi materiali e diverse TEMPERATURE, solo così potrai sapere con esattezza fin dove potrai spingerti.

 

Qui sopra potrai notare una configurazione tra le più utilizzate e che corrisponde a questo test di estrusione : G1 E150 F100 se hai difficoltà ad estrudere vuol dire che c’è qualcosa che non quadra con il tuo hotend e necessita di una revisione o pulizia.

Più si aumenta la velocità di estrusione su nozzle piccoli e più si creerà dello stress nel filamento che verrà estruso. Frequenti sono i fenomeni di back-pressure (filamento che torna indietro), slittamento della ruota godronata, filamento che si “mangia” ecc ecc

Direi che per oggi è tutto, ci si vede al prossimo articolo !

 https://dyzedesign.com/2018/07/3d-print-speed-calculation-find-optimal-speed/ 

 https://dyzedesign.com/typhoon-extruder/ 

 https://manual.slic3r.org/advanced/flow-math 

 https://e3d-online.com/blog/2014/12/17/volcano/ 

L'articolo Calcolare la portata volumetrica del nozzle proviene da Help3D.

Ne hai sempre sentito parlare ma non hai ancora avuto il coraggio di affrontare la questione. Di cosa sto parlando? Cambiare il diametro del nozzle/ugello. A prima vista può sembrare una delle operazioni più complicate al mondo ma in realtà è di una banalità estrema, seguimi un attimo e vedrai che tutto ti sarà più chiaro.

Come cambio il nozzle?

Non mi dilungherò più di tanto, in QUESTO video trovi la guida passo-passo che ti porterà a smontare e rimontare correttamente il nozzle sul tuo hotend. Mi raccomando segui le procedura di sicurezza corrette, ugello freddo e stacca la spina della corrente. Saefty First !

Quale diametro scelgo?

Il tema di oggi è sicuramente questo: la stampante ti sarà arrivata al 99% con un nozzle/ugello con diametro 0.4 mm. Vero? Se non sei sicuro controlla le specifiche tecniche della macchina o più semplicemente guarda la ghiera di fissaggio, dovrebbe riportare un’incisione con il valore del diametro. Questo diametro è quello che ti permette di ottenere il miglior rapporto velocità di stampa/riproduzione dei particolari. Se vuoi provare diametri differenti ecco alcuni semplici consigli:

La risoluzione

Attento alla risoluzione di stampa lungo l’asse Z, in QUESTO video ti avevo già spiegato che la massima altezza layer che puoi raggiungere è data dalla dimensione del nozzle che monti. La teorica “migliore” risoluzione massima (o minima dipende dai punti di vista) che puoi raggiungere è pari all’ 80% del diametro dell’ugello: questo significa che se monti uno 0.4 mm allora il tuo spessore layer massimo (o più grezzo) potrà essere di circa 0.32 mm. Se monti uno da 0.8 mm potrai arrivare a depositare layer da ben 0.64 mm. Ma se monto un ugello da 0.2 mm che succede? Semplice… il tuo layer potrà avere uno spessore massimo di 0.16 mm, e così via. Una cosa non cambia però, ed è dove casca generalmente l’asino: utilizzare nozzle più grandi o più piccoli non influenza la possibilità di stampare a layer sottilissimi. Si hai capito bene, anche con un nozzle da 0.8 mm potrai stampare ad una risoluzione in Z pari a 0.05 mm. La minima risoluzione/minimo spessore che puoi raggiungere non è dato dal diametro ugello bensì da altre caratteristiche della macchina, come risoluzione dei motori, passo della vite, qualità dell’estrusore, dal materiale ecc ecc.

Nota: non tutti i feeder/estrusori riescono a lavorare con costanza quando si tratta di estrudere piccolissime quantità di materiale (prova a pensare se stampi a layer da 0.05 mm con nozzle da 0.2 mm). Se devi ottimizzare la tua macchina per questo tipo di stampe, prediligi l’utilizzo di gruppi di alimentazione filo con demoltiplica tipo il Wade extruder, Il Bondtech oppure il Dyze

Tempi di stampa

Diretta conseguenza del punto qui sopra, è che sicuramente noterai una differenza relativa ai tempi di stampa: con ugelli molto grandi dimezzi se non di più i tempi di stampa proprio perchè è possibile lavorare con strati molto più spessi. Vuoi fare un test? Prendi il tuo slicer di riferimento e prova a variare l’altezza degli strati e guarda come varia il tempo calcolato. Certamente questo è un grosso vantaggio ma presto ti accorgerai che ugelli molto grandi vanno bene principalmente per fare oggetti… grandi! Se il tuo obiettivo è risparmiare tempo e non ti interessa molto la finitura in Z del tuo oggetto (effetto “scaletta”), allora utilizza nozzle più grandi possibili. Attento però! Non andare oltre diametri da 1.00 mm se stai usando filamenti da 1.75 mm. Ricorda inoltre che, secondo QUESTO bellissimo studio, si evince come la resistenza di un pezzo stampato dipenda anche dalla risoluzione in Z di quest’ultimo. Layer più “alti” o grezzi, conferiscono al pezzo una maggiore resistenza.

Attento alla Extrusion Width

Se cambia il diametro dell’ugello, cambia necessariamente la Extrusion Width o larghezza di estrusione. Ricordi? Ne ho parlato approfonditamente in QUESTO video e pure in QUESTO video. Nel 2015 lo avevo già accennato anche in QUESTO articolo. Guardali con calma, sicuramente ti saranno utili per comprendere al meglio questo articolo. Tornando alla Extrusion Width o banalmente abbreviata con EW, sappi che è il primissimo valore che dovrai cambiare all’interno del tuo slicer. Ricorda sempre la regola (ove possibile) di aggiungere il 20% circa al diametro, per calcolare la EW di partenza per poi effettuare le calibrazioni di rito (thin wall test ecc ecc, tutte cose che sono presenti nei link qui sopra). Se monti un nozzle da 0.8 mm potrai arrivare anche a 0.96 mm ma fai attenzione… più avanti nell’articolo ti spiegherò un segreto che non è ancora stato inserito nei miei video già pubblicati.

Riprendendo in parte il discorso dei tempi di stampa,  ti apparirà subito chiaro allora che la velocità non dipenda solo da quanto spesso è uno strato ma anche da quanto è larga la nostra estrusione. Prova a pensare a questa situazione: hai montato un ugello da 0.4 mm e stai lavorando con una EW calibrata perfettamente a 0.45 mm. Se nella tua stampa hai impostato 4 loop/perimetri vuol dire che dovresti ottenere una parete di circa 1,8 mm. Bene, prova a pensare ora di utilizzare un ugello da 0.8 mm con una EW impostata (per esempio) a 0.9 mm: 4 loop da 0.9 mm di larghezza vogliono dire ben 3.6 mm di parete! Quindi se il nostro obiettivo è di avere comunque una parete di 1,8 mm ci basteranno semplicemente n° 2 loop. Risultato? Meno tempo impiegato dalla stampante per costruire lo stesso oggetto. Immagina poi il riempimento/infill del nostro oggetto, quanto più resistente sarà dato che utilizzeremo una larghezza di estrusione così abbondante? Mentre se utilizzi un nozzle da 0.2 mm impostato (per esempio) con una EW a 0.25, quanti loop dovrai fare per raggiungere gli 1,8 mm di prima? Almeno 7… Giunto fino a qui avrai appreso che nozzle più grande = stampe veloci e più resistenti. Maggiore è la EW migliore sarà il bonding (la fusione) tra uno strato e l’altro. Nulla da dire, riassunto perfetto. Ma gli svantaggi?

I dettagli contano

Proprio a causa della EW troppo larga, purtroppo, perdiamo buona parte dei dettagli della nostra stampa. Stiamo parlando in questo caso di una risoluzione planare che non ha nulla a che vedere con la risoluzione in Z (spessore layer) che abbiamo visto prima. Per farti capire meglio: prova a prendere un pennarello a punta grossa (tipo Uniposca) e cerca di ricalcare fedelmente i lineamenti di un volto presente su una fotografia in formato 10X15 cm (cartolina). E’ impossibile ! Così come lo è per la stampante riprodurre dettagli molto piccoli come scritte, dettagli di un volto, pattern particolari ecc ecc.Sono sicuro che ti sarai già trovato nella situazione “Ehi ma il mio slicer non riproduce questo dettaglio, eppure io lo ho disegnato sul modello 3D”. E’ molto semplice: cosa potrai riprodurre te lo dirà la Extrusion Width e di conseguenza il tuo diametro del nozzle/ugello. Se stai cercando di stampare un particolare che ha dei dettagli da 0.2 mm e tu stai lavorando con una EW da 0.9 mm sarà impossibile realizzarli. Vuoi il mio consiglio? Evita di utilizzare nozzle troppo piccoli o incapperai in fenomeni di intasamento nozzle/backpressure. Se devi stampare miniature o oggetti con dettagli iper minuscoli opta piuttosto per un’altra tecnologia di stampa tipo SLA o DLP (quelle a resina per intenderci). Quindi riassumendo, nozzle più piccolo = stampe più dettagliate ma tempi biblici di stampa.

Temperature,materiali di stampa e finiture

Ricorda inoltre di adattare le temperature di stampa: capirai da subito che per nozzle molto grandi la massa di materiale che entra in camera di fusione è maggiore rispetto a nozzle più piccoli. Generalmente si aumenta all’aumentare del diametro dell’ugello, ma questo valore dipende anche dalle velocità di stampa. Fai delle prove, se vedi che estrude male o, peggio ancora, delamina una volta completato l’oggetto allora devi aggiustare i valori della temperatura e del raffreddamento. Considera inoltre che ogni nozzle è differente dall’altro: molte volte ti ritrovi a dover fare i conti con ugelli economici che non ti permettono di andare oltre una certa produzione oraria di estrusione di materiale. Idem vale per i materiali di stampa, ce ne saranno alcuni che con nozzle piccoli viaggiano alla grande ma con nozzle più grandi iniziano a mostrare evidenti difetti/limiti.Per capire cosa intendo visita QUESTO sito e poi capirai perchè esistono nozzle da 3€ e nozzle da 40€.  Quando si lavora con nozzle più piccoli invece non si è costretti a scendere molto di temperatura, anzi, si può tenere tranquillamente quella trovata per nozzle da 0.4 mm.

Un aspetto non da sottovalutare è anche la finitura che assume l’oggetto stampato con layer più o meno alti: per esperienza personale ho notato che filamenti lucidi tendono a diventare opachi se utilizzati con ugelli molto grandi. Invece se punti alla trasparenza degli oggetti.

Leggendo QUESTO articolo apprenderai inoltre come la trasparenza di un oggetto stampato con filamento “clear”, dipenda molto dall’altezza layer e dalla sua EW. Più i layer sono alti e migliore sarà la trasparenza. Vuoi stampe più trasparenti? Utilizza nozzle grandi e layer di stampa da 0.8 mm in su.

Vuoi stampare materiali “caricati” con legno, particelle di rame o altri composti vari ed eventuali? Evita come la peste i nozzle sotto 0.4 mm, si intaseranno subito.

Hai difficoltà a stampare i materiali flessibili tipo TPU/TPE con durezze vicine a 70 Shore A (quindi abbastanza morbide) ? Ho la soluzione pronta per te: prova ad utilizzare nozzle da 0.6 mm oppure 0.8 mm e vedrai che differenza. Le stampe non si bloccheranno più ma soprattutto… potrai aumentare la velocità di stampa perchè ci sarà meno rischio di aggrovigliare il materiale attorno alla ruota godronata. Più il materiale è libero di fluire e meno intoppi ci saranno sul feeder o estrusore (come vuoi chiamarlo).

Un altro importante parametro da tenere in considerazione è la retraction/ritrazione del materiale: noterai che cambiando diametro ma soprattutto cambiando “modello” di nozzle, dovrai cambiare i valore della retraction. L’angolazione e la forma della camera interna di fusione influenzano moltissimo questo valore: ti ritroverai quindi con alcuni nozzle che “stringheranno” (deriva da stringing, l’effetto ragnatela che si crea sul pezzo quando la retraction è troppo bassa)  tantissimo mentre altri per nulla.

Non fare confusione

Ti ho detto un sacco di cose in questo articolo ma ti prego… non farmi confusione con altezza di stampa e larghezza di estrusione. Come ho ribadito nel video, potrai benissimo stampare a layer bassissimi anche con nozzle enormi ed extrusion width veramente ampie.

Di che materiale sono fatti? Quale compro?

Ormai il mercato è pieno zeppo di ugelli per stampanti 3D, mi è veramente difficile consigliarti una precisa marca di ugelli però posso dirti cosa cercare, seguimi ti spiego al volo tutto ciò che devi sapere.

Tralasciando tutta la parte relativa ai vari modelli, filetti (M5, M6, M7), altezze di filetto ecc ecc, mi soffermerò su un paio di aspetti molto interessanti. Il materiale con cui sono fatti e con quali “forme” si trovano in commercio. Rispondo però subito ad una domanda secca che sicuramente hai in mente dall’inizio: “C’è differenza tra un ugello da 3€ e uno da 30/40€?”. La risposta secca è si, ma in realtà anche “dipende”. Non perdiamo il filo ti spiego tutto.

La differenza principale sta nel materiale usato e nella qualità della lavorazione meccanica. Dimmi una cosa: ti è mai capitato di misurare il diametro effettivo dell’ugello che hai davanti (tramite un alesametro)? Per esperienza ti dico che dai fornitori cinesi che ti vendono nozzle a pochi centesimi, difficilmente avrai una costanza di diametro. Anche all’interno dello stesso lotto di produzione! Per non parlare dell’ovalizzazione del foro e della rugosità interna che in alcuni casi non viene nemmeno presa in considerazione.

Ma ti dirò… per un utilizzo casalingo questi ugelli economici sono una manna dal cielo. Si usura? Costa poco e lo cambi senza tanti pensieri.

Ma la cavità interna è uguale in tutti gli ugelli? Come vedi dalla foto più sopra, ogni produttore tende a studiare vari profili e scanalature. Quale è meglio? Dipende, dal materiale che si deve trattare e dal flusso che si desidera raggiungere in uscita. Uno dei più utilizzati è sicuramente quello della E3D che vedi qui sotto oppure con cavità molto larghe stile MK10.

Parlando invece di materiali posso elencarti quelli più diffusi:

• Ottone: la maggioranza degli ugelli che troverai in commercio saranno fatti con questo materiale. Ottima la sua capacità di trasferire il calore dall’heated block al cuore di fusione dentro al nozzle, semplice da lavorare alle macchine utensili e… economico. Svantaggio? Si consuma in fretta se utilizzato per estrudere filamenti contenenti cariche abrasive (carbonio, vetro, metalli ecc ecc)

• Acciaio: hai problemi di consumo del nozzle? Il primo passo che puoi fare è sicuramente utilizzare un ugello in acciaio. Sono economici e facilmente reperibili sul mercato. Fai attenzione però al fatto che non trasmette il calore come l’ottone, quindi dovrai necessariamente aumentare la temperatura di stampa e alle volte diminuire un po’ la velocità di stampa. Questo vale per quelli di tipo economico, marche come 3D Solex o Micro Swiss non hanno questi problemi.
• Acciaio indurito: come sopra ma il metallo in questo caso subisce un trattamento termico superficiale di indurimento che ne aumenta in maniera esponenziale la resistenza all’abrasione. In genere li trovi di colore “scuro”, quasi nero
• Acciaio inossidabile: in commercio si trovano anche ugelli in AISI 316 e 304, particolarmente indicati per chi deve estrudere materiali idonei per il contatto alimentare (lo tratteremo in dettaglio in un articolo successivo) oppure per il settore medicale
• Titanio: estremamente resistenti ma costano come un rene. Sono poco diffusi
• Rame: conduzione termica anche migliore dell’ottone, ottima lavorabilità. Costo elevato rispetto ai classici in ottone, sono poco diffusi
• Ottone + Rubino: il famosissimo Olsson Ruby, corpo in ottone per ottimizzare la trasmissione termica e parte terminale in rubino. Praticamente eterno ed indistruttibile. Peccato per il costo…

Tra le varie marche disponibili, sicuramente non puoi non guardare:

• E3D
• Micro Swiss
• 3D Solex
• Olsson Ruby

E il segreto di cui parlavamo prima?

Ho ripetuto più e più volte in questo articolo che ogni ugello è differente dall’altro. Ma c’è una caratteristica che in pochissimi tengono in considerazione in fase di scelta: bene, da ora potrai fare il figo con gli amici e dire “questa la conosco” ! Guarda molto bene la foto qui sotto, noti nulla di strano? Eppure il diametro del foro di uscita è sempre lo stesso.

Sicuramente avrai fatto caso al fatto che esistono nozzle più “a punta” rispetto ad altri, ed è proprio la conformazione della punta che ti permette di ottenere determinati risultati. Qualche esempio?

• Prendi il nozzle in mezzo all’immagine, hai visto che bella superficie di appoggio che c’è attorno al foro di uscita? Questa “feature” ti permette di aumentare notevolmente la Extrusion Width pur avendo un diametro di uscita piccolo. Ricordi quella regolina famosa che dice “aggiungi il 20% al diametro del nozzle per ottenere un valore di partenza su cui calibrare la EW” ? Bene, ora sai anche che a seconda del tipo di ugello che monti questo 20% potrà essere anche molto di più! In alcuni casi sono arrivato anche ad ottenere larghezze di estrusione pari a 0.55/0.6 mm pur partendo da un nozzle con diametro nominale di 0.4 mm. Attento però a non esagerare o rischierai di creare estrusioni irregolari. La superficie piatta attorno al foro serve dunque  a “spalmare” /schiacciare meglio il filamento: questo tipo di ugelli utilizzati in combinata con la funzione ironing di Cura sono perfetti.
• I nozzle più a punta (in particolare quelli alti) sono invece perfetti per tutte quelle stampe critiche dove il permanere di un ugello caldo sopra lo stesso punto per molto tempo, può portare a creare fastidiosi inestetismi o difetti di stampa dovuti alla troppa temperatura. In pratica l’ugello e la sua massa radiante sono leggermente più distanti dal pezzo e ne consentono un perfetto raffreddamento. Le stampe risultano quindi maggiormente dettagliate ma c’è un piccolo problema: sempre la solita larghezza di estrusione… Se nel caso di prima una larga parte piatta intorno all’ugello ci permette di lavorare con EW abbondanti, nel caso dei nozzle a punta bisogna stare molto attenti a calibrare esattamente la EW. Quindi come valore di riferimento utilizza quello del diametro del nozzle e aggiungi poco di più Troppo flusso di materiale in stampa uscirebbe dalla esigua parte piatta che hanno e farà subito vedere dei difetti sulla stampa. Inoltre sono più fragili se dovessero impattare malauguratamente contro il piano di stampa (scommetto una Ender 3 che ti è già successo…  non dire bugie!)

Ricapitolando: quando si cambia diametro di un nozzle bisogna…

• Scegliere il diametro in base a ciò che vogliamo stampare e montarlo con cura
• Impostare correttamente la Extrusion Width sullo slicer, partendo dal diametro nominale del nozzle + 20% (attento a quelle cose che ti ho detto nel “segreto” di prima)
• Calibrare la EW attraverso il test del flusso (thin wall test)
• Scegliere l’altezza layer di riferimento
• Adattare i valori di temperatura, velocità di stampa, raffreddamento e retraction
• Stampare e divertirti a sperimentare

Basta, non c’è altro da toccare per il momento. Se stai pensando al Firmware, tranquillo, non devi toccare nessun parametro particolare. Gestiremo tutto via slicer fortunatamente!

Bene, siamo giunti finalmente al termine di questo interminabile articolo. Ora non hai più scuse, hai tutti gli strumenti e le nozioni tecniche per poterti cimentare in questa avventura. Alla fine per quale ugello hai optato? Fammelo sapere qui sotto nei commenti.

Buone stampe!

L'articolo Cambio diametro ugello? Tutto quello che devi sapere proviene da Help3D.

Quando si parla di ottimizzazioni della propria stampante 3D, uno degli aspetti da tenere in considerazione è sicuramente la velocità di stampa. Già la durata delle stampe è quasi eterna, perchè allora non ottimizzare a dovere anche questo parametro? Ti starai chiedendo, “basta alzare la velocità nello slicer”, si ok hai ragione. Ma quanto possiamo alzarla senza far implodere la stampante? Prenditi un po’ di tempo e segui con calma questi concetti base relativi alle velocità di movimento.

Quando la stampante muove un asse da un punto ad un altro lo farà con una velocità impostata in fase di slicing. La troverete espressa in mm/s oppure in mm/m, generalmente nei firmware e nei comandi che useremo quest’oggi utilizzeremo i mm/s. Fortunatamente il movimento non sarà da 0 a 100 istantaneo (cit BabyK) bensì entrano in gioco altri due parametri, Jerk (mm/s) e Accelerazione (mm/s^2). Guarda lo schema qui sotto:

Attenzione: non entrerò nei dettagli della cinematica con formule e cose complicate. Questa vuole essere una spiegazione molto semplice giusto per far capire il concetto dei test che seguiranno.

NBB: per i più pignoli questa è una spiegazione semplice del movimento. In realtà, grazie alla funzione “look ahead” presente nei firmware, il motore non raggiungerà mai velocità zero altrimenti si verificherebbe un continuo start&stop durante la stampa!

Il famosissimo jerk , espresso in mm/s, non è altro quella velocità che il motore raggiunge non appena gli viene dato l’impulso; per intenderci se abbiamo impostato un jerk a 15 mm/s e una velocità di stampa a 60 mm/s, la stampante non farà 0-60 mm/s istantaneamente. Passerà da 0 a 15 mm/s subito e poi, dopo una accelerazione, arriverà alla velocità impostata. Si capisce quindi l’importanza di questo valore, se impostato male potrebbe creare artefatti nella stampa oppure danneggiare la macchina stessa. Le stampanti attualmente in commercio (kit da costruire) raggiungono in media i 50/60 mm/s stampando con una buona definizione.

Una piccola ma importante precisazione: ringrazio un nostro anonimo follower che ci ha gentilmente segnalato un’inesattezza presente nel video. Forse siamo stati troppo “frettolosi” nel spiegarlo e abbiamo commesso qualche errore imperdonabile.

Unità di misura: per quanto sui vari articoli di stampa 3D esteri e sui firmware si legga MM/S in realtà si fa riferimento al MM/S^3

Spiegazione: per farla breve nel video ho definito erroneamente il Jerk come una velocità ma, in realtà, si tratta di una High Derivate ” jerk ,derivata dell’accelerazione nel tempo, essendo l’accelerazione espressa in mm/s^2 vien da se che il jerk debba essere espresso in mm/s^3.” Quindi oltre ad essere espressa in mm/s^3 deve essere considerata come una “accelerazione dell’accelerazione”

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Parlando invece dell’ALGORITMO (quello che regoliamo effetivamente con il comando M205) implementato nel firmware che gestisce il JERK, si deve fare riferimento invece al mm/s in quando è considerata come una VELOCITA’ “istantanea”. “… Si è deciso quindi di evitare il più possibile tali fasi di accelerazione: è stata introdotta la possibilità di non eseguirle nel caso in cui la variazione di velocità fosse abbastanza piccola da permettere ai motori stepper di effettuare la transizione senza perdita di passi. I parametri del Jerk Limiting sono quindi variazioni di velocità, definite indipendentemente per ciascun asse (estrusori compresi).” “….In questo algoritmo il jerk è quindi la minima variazione di velocità che richiede un’accelerazione: se \vec{v}_j e \vec{v}_k fossero abbastanza simili tra loro, il passaggio dall’una all’altra sarebbe istantaneo. ” Ringrazio SIMONE PERSIANI per il bellissimo articolo scritto: LINK ARTICOLO

• Jerk troppo alto: la macchina si muove rabbiosamente, quasi come se avesse dei tic nervosi. Un valore medio che viene impostato nei firmware è di 15/20 mm/s. Se la  meccanica della 3D è veramente solida puoi anche provare ad alzare il valore fino a 30 mm/s e vedere come si comporta. I vantaggi di tenere un Jerk elevato si traducono in angoli retti a 90° senza fastidiosi rigonfiamenti e tempi di stampa ridotti. Di contro, se troppo elevato, creerà il famosissimo effetto “Ghosting/Rippling” : te ne rendi conto subito perchè in prossimità di lettere o fori la macchina vibra talmente tanto da influenzare la stesura del loop. Si perde definizione dell’oggetto stampato e si rischia anche di far perdere passi ai motori.

• Jerk troppo basso: è indicato per quelle macchine che hanno una struttura debole e “ballerina”. Un valore di 5/10 mm/s va più che bene e consente di ottenere stampe con una buona definizione. Non andare troppo in basso o gli angoli verranno molto smussati e noterai delle sovrabbondanze di materiale nei punti in cui cambia direzione. La stampante va decisamente più lenta, sarà meno rumorosa e meno sollecitata meccanicamente.

Il jerk si imposta solitamente in fase di compilazione firmware, tranquillo è comunque possibile farlo a posteriori anche senza dover sbloccare la eeprom. Il comando da inserire nello start g-code del vostro profilo di slicing o quando si edita a mano il gcode è:

M205 X10 Y10

Può essere inserito in qualsiasi punto del Gcode, questa stringa bypassa il valore inserito nel firmware e , fino allo spegnimento della macchina o successiva sovrascrittura, rimarrà attivo in memoria. In questo esempio stiamo impostando il Jerk a 10 mm/s in X e Y. Se vedi differenze tra i due assi puoi tranquillamente inserire valori diversi. Se desideri approfondire maggiormente la sintassi del comando visita questo link: http://marlinfw.org/docs/gcode/M205.html

NBB: in alcune versioni vecchie di Marlin il Jerk si regola per XY contemporaneamente. In quelli più recenti sono stati differenziati.

IL TEST

Per capire quanto puoi spingerti con questo valore, ho creato un parallelepipedo con loghi, scritte e linee tipiche per enfatizzare il problema del rippling. Piuttosto che stampare 3 cubi con 3 impostazioni differenti, ti faccio lavorare su un’unica stampa modificando semplicemente il gcode. Non sai come farlo? Segui questo mio video dettagliato https://youtu.be/PG3qA02SCSk e poi procedi con il resto. Non hai voglia di vedere il video? Nessun problema, abbiamo preparato dei gcode GENERICI che dovrebbero andare bene su quasi tutte le stampanti, pertanto NON garantiamo che funzionino correttamente. Non ti aspettare eccelse qualità di stampa, in questo caso dovrai solo testare a quale valore la tua macchina inizia a perdere qualità.

Il parallelepipedo è alto 60 mm e largo 30X30 mm. Contiene scritte e loghi sia su X che su Y, in questo modo potrai capire quale asse lavora meglio. Sono virtualmente 3 sezioni alte 20 mm nelle quali sarà presente un valore di Jerk differente. Se scarichi i nostri gcode già pronti troverai inseriti nel codice ogni 20 mm la stringa M205, mentre i valori usati per lo slicing sono:

• Nozzle: 0.4 mm
• Top layer: 0
• Bottom Layer: 3
• Infill: 0%
• Loop/perimetri: 3
• Speed: 60 mm/s  – COSTANTE nessuna riduzione sui loop esterni
• Accelerazione: 1000 mm/s^2 costanti (se devi modificare uno dei tuoi gcode aggiungi la stringa M201 X1000 Y1000 nello start Gcode)
• Materiale: utilizzate PLA semplice

Altezza 0-20 mm – Jerk 5 mm/s – M205 X5 Y5

Altezza 20-40 mm – Jerk 15 mm/s – M205 X15 Y15

Altezza 40-60 mm – Jerk 30 mm/s – M205 X30 Y30

Download STL – Parallelepipedo: https://goo.gl/DmYHSr

• Se hai una delta NON utilizzare questi gcode
• Se hai stringhe particolari nello start gcode (tipo auto livellamento) apri il file e aggiornalo con i tuoi valori.

Se decidi di usare un tuo profilo di slicing ricordati di impostare una velocità costante per loop esterni e loop interni. Noi siamo partiti da 60 mm/s, puoi modificarla a piacere così come i valori del jerk. Ricordati poi di modificare il gcode generato inserendo nella riga prima che inizi il nuovo layer, la stringa con il codice M205 ecc ecc.

L'articolo Cos’è il Jerk ? Ecco come impostarlo correttamente proviene da Help3D.

– Mancate estrusioni
– Fuoriuscite di materiale dall’ugello
– Rigonfiamenti del materiale nel canale della heat barrier

Pochi passaggi, molto semplici ma assai importanti per evitare fastidiosi grattacapi!

L’hotend del video lo potrete trovate qui:

– E3DV6 : https://amzn.to/2DPKMrM
– Gole e Ugelli: https://amzn.to/2DSFJqk

La guida è valida sia per gli E3D originali così come per tutti i cloni presenti sulle varie Prusa I3, Creality CR10 o Anet.

L'articolo Come montare un Hotend per la stampante 3D proviene da Help3D.

In questo video parlerò del concetto di ANISOTROPIA dei pezzi stampati in 3D. Spesso si da colpa ad un materiale scadente se il nostro oggetto stampato si rompe facilmente: ogni oggetto ha la sua “storia” e il suo corretto impiattamento/direzione di stampa. Vi troverete a far fronte a dure scelte del tipo: “prediligo la resa estetica o la resa meccanica?”… deciderete voi!

Materiale utilizzato PBT: https://www.help3d.it/prodotto/pbt-alta-resistenza-keytech/

Qui sotto troverete i link agli studi che ho trovato qua e la in rete:

https://it.wikipedia.org/wiki/Anisotropia
http://www.veryst.com/project/Anisotropy-of-3D-Printed-Polymers
https://www.sculpteo.com/blog/2014/05/14/material-considerations-choose-right-plastic-production-method-part-2/
https://formlabs.com/blog/isotropy-in-SLA-3D-printing/?utm_source=social&utm_medium=facebook&utm_content=isotropyblog
https://www.3dhubs.com/knowledge-base/how-does-part-orientation-affect-3d-print
https://www.3dhubs.com/knowledge-base/how-design-snap-fit-joints-3d-printing
https://www.3dhubs.com/knowledge-base/how-design-parts-fdm-3d-printing
http://3dprintingforbeginners.com/stop-3d-printing-everything-in-one-piece/
http://my3dmatter.com/influence-infill-layer-height-pattern/

L'articolo Costruire oggetti resistenti stampati in 3D – Anisotropia proviene da Help3D.

1. Quando l’ugello/nozzle “gocciola” stiamo parlando di quel fenomeno chiamato OOZING : questo si può verificare sia a stampante ferma che in movimento. Condizione comune è però che l’ugello sia alla temperatura di estrusione: a questo punto, se la macchina è ferma, l’ugello farà fuoriuscire del materiale per il semplice effetto della forza di gravità che attira il materiale quasi “sciolto”.
2. Se la macchina è invece in movimento, noteremo tante “bave” sul nostro pezzo proprio come un effetto ragnatela nel pezzo, creato da fili sottilissimi. Ecco queste sono opera dal fenomeno spiegato nel punto 1 che crea un fastidioso effetto STRINGING . In particolare, quando la macchina è in movimento e quindi sta estrudendo, il fenomeno di oozing è accentuato perchè la camera di estrusione rimarrà comunque in pressione anche una volta terminato il tratto di estrusione. + oozing = + stringing.

Per combattere questo problema ci sono diverse soluzioni. La prima, e la più semplice, è quella relativa alla regolazione del valore RETRACTION / RITRAZIONE: in pratica viene indicata una distanza (in mm solitamente) di materiale da “tirare su” prima di far muovere l’ugello in una zona del pezzo vuota, ovvero senza materiale da estrudere. Provate a pensare di dover stampare due cubi 20X20 mm distanziati tra loro di 10 cm: la prova del 9 (e anche il fine ultimo di questo video) è far in modo che le bave diminuiscano fino a scomparire del tutto.

1. Per chi ha un sistema BOWDEN la situazione peggiora a causa dell’effetto molla che si viene a creare nel tubo di estrusione che va dal motore all’ugello: solitamente partite da valori di retraction pari a 6 mm e poi vi regolate di conseguenza. Se già a questo valore non fate bave allore potete scendere un po’.
2. Per chi monta un DIRECT DRIVE si può partire benissimo da 3 mm, salendo all’occorrenza.

Facile no? Basta abbondare con la retraction e sono sempre perfetto allora! Mai cosa sarebbe più sbagliata…. ATTENZIONE a non salire troppo con i valori della retraction o incapperete in buchi sul pezzo. Addirittura, usando retraction molto abbondanti, farete uscire il filamento dall’area “calda” , creando un repentino scalda/raffredda che porterebbe sicuramente ad un intasamento del gruppo di estrusione. Per ultimo, più la ritrazione è lunga e più aumentano i tempi di stampa! Pensate a dover ritrarre ed estrudere ogni volta 10 mm… se lo abbassiamo a 3 o 4 ci metterà molto meno. Quindi come è possibile migliorare ulteriormente?

1. Abbassate la temperatura di stampa: provate con 5° in meno alla volta e controllate se migliora il fenomeno. E’ un trucco usato molto spesso e che risolve il problema di usare retraction elevate. Attenzione a non scendere però troppo altrimenti richiereste di incappare in problemi relativi all’adesione tra layer (delaminazioni), o mancate estrusioni di materiale.
2. Nello slicer, oltre al valore di retraction, potete anche impostare la velocità di ritrazione: consiglio un 50 mm/s a salire.
3. Abilitate la funzione di WIPING/WIPE che permette all’ugello di tornare indietro di X mm, per far si che una piccola fuoriuscita di materiale (oozing) venga spalmata sul layer appena depositato. Bastano 2 o 3 mm, vedrete che differenza. Attenzione a non esagerare anche con questo valore.
4. Per chi ha Simplify3D è possibile attivare anche il “Coast at End”: mettendo valori sotto al mm (0.5 mm è un buon valore), è possibile far terminare l’estrusione poco prima della fine del loop facendo così depositare sul tratto rimanente un eventuale oozing. Se questo valore è troppo alto vi troverete dei buchi nella parte di giunzione tra un loop e l’altro (seam o cucitura).
5. Per chi utilizza il nuovo Kisslicer 1.6.2 (http://www.kisslicer.com/download.html) nella tab materiali è possibile impostare un valore di “preload” (configurabile alla perfezione tramite il wizard del programma), che tiene conto della viscosità del materiale e minimizza al massimo i valori di retraction. Penso sia l’unico programma al momento ad offrire la regolazione di questo parametro.

Ci sono materiali che restano comunque “rognosi” da trattare, in particolare tutti i filamenti flessibili (qui fate MOLTA attenzione a non abbondare con il valore di retraction, preferite il Wipe in questo caso) e i filamenti a base di Nylon.

Cercate di eseguire il test modificando meno valori per volta possibili. Andate per gradi e regolate il valore della retraction, poi settate bene la temperatura del materiale, infine attivate successivamente Wipe ed altre feature accessorie. Un test alla volta per capire come funzionano e come risponde la stampante ad ogni modifica.

Link all’STL: https://www.thingiverse.com/thing:2080224

L'articolo Come regolare la Retraction – Oozing – Stringing proviene da Help3D.