IL PROBLEMA

Ti sei mai accorto che alla base delle tue stampe compaiono spesso dei layers più larghi del dovuto che mandano completamente fuori misura il pezzo ? Se guardi bene di profilo la stampa noterai proprio una forma simile alla zampa di elefante citata poco fa, quasi come se ci fosse un raccordo non voluto alla base. Quando è che te ne accorgi anche ? Quando devi stampare dei pezzi ad incastro e, fatalità, dal lato in cui hai stampato sul piano, questi faticano ad incastrarsi anche se hai previsto delle generose tolleranze in fase di modellazione 3D. Nota bene che un primo strato troppo schiacciato porta ad avere una finitura peggiore dei layers superiori e la mancata definizione di loghi/scritte/numeri se presenti nella stampa. 

LA CAUSA

Spesso si legge che la causa principale di questo fenomeno è relativa all’oggetto che collassa su se stesso durante la stampa per via del peso degli strati sovrastanti, schiacciando così i primi strati depositati sul piano… Fermati un attimo a pensare a quanti GRAMMI di materiale riesci a depositare ogni minuto/secondo e poi capirai da solo la risposta. La risposta è NO non è questa la causa (come molti pensano) e nemmeno il piano troppo caldo (entro certi limiti), più semplicemente stai schiacciando troppo il primo strato sul piano di stampa causando un allargamento della larghezza di estrusione al primo layer rispetto a quanto impostato sullo slicer. Ti ritroverai un primo strato “grasso” con sovrabbondanza di materiale e,in genere, te ne accorgi anche perchè il nozzle stesso nei movimenti tende a lasciare la traccia sulle creste di materiale depositato.

LE SOLUZIONI

Sembra banale dirlo ma la soluzione più veloce e indolore è quella di regolare alla perfezione lo Z-Offset del primo layer, oltre ad essere la causa principale di distacco dei pezzi dal piano di stampa è anche la causa della zampa di elefante se regolato troppo schiacciato. Se il tuo Firmware lo permette, utilizza la funzione di Babystepping che ti permette di alzare o abbassare il nozzle durante la stampa, così avrai sempre un primo strato perfetto senza dover rilanciare stampe su stampe. Ti starai chiedendo se il livellamento piano influenza questo fenomeno, la risposta è ovviamente SI perchè se hai regolato bene lo Z offset in centro al piano poi spostandoti troverai zone più alte o più basse se non hai calibrato a dovere il piano. Utilizzare una Raft alla base del pezzo rimuove completamente il problema ma se non la impostate correttamente poi non la toglierete più dall’oggetto e vi rimarrà un pezzo unico saldato. La soluzione migliore, a meno di supporti solubili, per avere un primo strato perfetto e un’ottima adesione, è quella di stampare direttamente sul piano (con additivi o superfici particolari)

Il punto però è che, per evitare il distacco o warping delle nostre stampe dal piano, è necessario schiacciare volutamente di più il primo layer per migliorare l’adesione del pezzo, a discapito di una accuratezza dimensionale dei primi layer non soddisfacente. Come è possibile quindi ottenere stampe ben aderenti al piano ma con il primo layer depositato in tolleranza ? Scopriamolo assieme.

COSA CONTROLLARE

Sicuramente ti sarai già imbattuto nei video in cui abbiamo parlato della larghezza di estrusione e relativa calibrazione del flusso di stampa, se non l’hai ancora fatto allora è fondamentale guardarli altrimenti ti perderai i prossimi passaggi. Accertati anche di avere l’estrusore in forma e che non perda passi, te ne accorgi facendo un rapido test di estrusione.

VARIARE IL FLUSSO/FLOW DEL PRIMO LAYER

Slicer come Ideamaker, Cura o SuperSlicer (una fork di Slic3r) offrono la possibilità di controllare la quantità di materiale estruso SOLO per il primo layer. Si può tranquillamente diminuire di un 10-15% e ridurre drasticamente l’effetto della zampa di elefante ma fai attenzione a non ridurre troppo per non incappare in sotto estrusioni o buchi nel primo layer. Accertati di avere sempre una larghezza di estrusione maggiore al primo layer (>30% diametro ugello) per migliorare l’adesione del pezzo al piano.

ALTEZZA DEL PRIMO STRATO

Anche l’altezza del primo strato può influire sulla creazione di questo difetto, se con altezze layer molto basse l’adesione del pezzo al piano è migliore, ci saranno però molti più problemi nell’ottenere una estrusione uniforme su tutta la superficie, magari a causa di un piano non del tutto dritto. Con altezze layer maggiori al primo strato il problema del piano si sente meno (ma non scompare del tutto) un tipico scenario è utilizzare un primo strato a 0.3 mm e quelli successivi a 0.2 mm (il tutto con nozzle 0.4 mm classico).

COMPENSAZIONE ZAMPA ELEFANTE DA SLICER

Se lavori con slicer tipo PrusaSlicer oppure SuperSlicer troverai una comodissima opzione da attivare che ti risolverà ogni problema e non dovrai mettere mano a flussi, babystepping ( a meno di non essere veramente troppo schiacciato eh…) o larghezze di estrusione. Si chiama proprio “Compensazione zampa d’elefante” titolo azzeccato e impossibile da non vedere: si esprime in mm ed è in pratica un modo per restringere SOLO il primo layer (in Superslicer puoi decidere invece per quanti layer applicarlo) di quella quantità andando così ad eliminare/compensare il problema di un primo layer troppo sporgente rispetto agli altri. In questo modo potrai anche schiacciare un po’ di più il primo layer sul piano (regolazione Z offset) pur mantenendo le tolleranze dimensionali.

Se stai utilizzando IdeaMaker oppure Simplify3D non esiste un valore dedicato a questo parametro ma possiamo comunque risolvere utilizzando  relativi comandi “Horizontal size compensation” in Simplify3D oppure “XY Size compensation for Contours” in IdeaMaker. Bisogna però lavorare creando un processo differenziato e isolarlo per il solo primo layer altrimenti ti ritroverai tutto l’oggetto ristretto e non il solo primo strato, nel video viene spiegato passo passo come fare. Alla fine il risultato ottenuto è lo stesso dell’opzione di PrusaSlicer. Per chi utilizza CURA il valore da modificare è “initial layer horizontal expansion”.

In PrusaSlicer il valore sarà espresso positivamente (poi lui restringe) mentre negli altri casi andranno messi valori negativi 

SMUSSO A 45° SU MODELLO 3D

Il problema è possibile aggirarlo a monte ovvero direttamente sul modello 3D applicando alla base uno smusso (chamfer) a 45° di pochissimi mm. Ti ritroverai con la base più stretta di qualche decimo di mm e in più con una transizione graduale anche sui layers superiori. Lo svantaggio ? Non è sempre possibile applicare questo smusso a tutte le geometrie, bisogna fare delle prove e vedere se il proprio CAD si rifiuta o meno di applicarle.

CONCLUSIONI

Come detto prima la causa principale è un primo strato troppo schiacciato, serve quindi regolarsi alla perfezione con lo Z offset e poi lavorare di valori di compensazione per raggiungere il valore ottimale. Considera che con additivi tipo Dimafix o Magigoo puoi anche permetterti di non schiacciare moltissimo il primo layer per ottenere un’adesione estrema.

Fai qualche prova e vedrai che sfruttando questi consigli otterrai dei primi layer perfettamente aderenti, senza buchi e che rispettano le dimensioni del pezzo.

L'articolo Problema zampa d’elefante primo layer – Ecco la soluzione proviene da Help3D.

L'articolo Warping e piani di stampa – Come non far staccare le stampe 3D proviene da Help3D.

Il corretto livellamento del piatto:

se questo non è tarato in maniera corretta vi darà luogo ad alcune zone in cui il filamento estruso aderirà al piatto, e altre in cui proprio non ne vorrà sapere.
Alcune stampanti escono con la calibrazione automatica del piatto. Certo agevola molto, ma partire con una calibrazione “old-school” fatta a mano e occhio, ripaga sempre e da comunque ottimi risultati. Fatta le prime volte poi ci si abitua e la si regola anche durante una stampa.

Fattori che influenzano una buona riuscita di una calibrazione:

• Stampare su piani riscaldati direttamente non è una buona idea: tendono ad IMBARCARSI facilmente, compromettendo tutta la calibrazione. Consiglio sempre l’utilizzo di un piano di vetro Pyrex da 3 mm (minimo) per renderlo meno incline a deformazioni.
• E’ bene pulire accuratamente l’ugello da ogni residuo nella parte in cui esce il materiale
• Eseguite la calibrazione a piatto CALDO così potrete capire di quanto si deforma rispetto a quando è freddo.
• NON applicate colle, lacche varie, spray, pellicole, kapton ecc ecc. Regolate il tutto PRIMA di applicare gli ausili di stampa.

Per calibrare un piano si agisce sulle 4 o 3 viti con le molle presenti sul piatto di stampa: avvitandole si ABBASSA il piano, viceversa lo si ALZA. La calibrazione a 4 viti di solito è un po’ più laboriosa rispetto a quella a 3.

Qual’è il nostro OBIETTIVO ?

Far si che la distanza piano – ugello sia la più costante possibile in tutte le aree del piano. Faccio subito presente che la calibrazione “ideale-perfetta” potrebbe non essere mai raggiunta: fermiamoci anche ad un risultato soddisfacente e non andiamo per forza a guardare i centesimi con il comparatore centesimale. Molti dicono di usare un foglio A4 da mettere tra piano e ugello, ma se ci pensate potete mettere QUALSIASI tipo di spessore… anche da 3 mm !

Perchè?

La risposta è semplice. Il foglio, come qualsiasi altro SPESSORE ci sanno indicare se la distanza tra l’ugello e il piano è la medesima in tutti i punti. Nel caso del foglio A4 basta inserirlo sotto l’ugello, tirarlo a se e far si che la FRIZIONE che sentite con il piano sia presente in egual modo in tutti gli altri punti. Per far si che accada dovete agire sulle viti svitandole o avvitandole.

Come?

 alcune macchine (come le Sharebot)  hanno una proceduta di calibrazione manuale “guidata”. La macchina si ferma in diversi punti e ti permette di regolare la vite e la frizione del foglio di carta. Altre, come le Prusa i3 con firmware stock devono essere “azzerate” tramite il comando di HOMING degli assi (via Repetier Host oppure da pannello di controllo LCD) e POI si procede a spostare la testa di stampa nei vari punti.

Consiglio

sempre di partire dai 4 angoli e poi passare al centro. Meglio ancora se la procedura di controllo dei 4 angoli la eseguite anche 2 o più volte: in caso di piani molto starati è difficile azzeccare al primo colpo la taratura. Ora non rimane che regolare correttamente il primo layer di stampa agendo sul valore del Z-Offset.

Come fare a capire se il piatto è livellato correttamente?

Nulla di più semplice: lanciate la stampa di una serie di rettangoli/quadrati/cerchi sparsi sul piano di stampa (consiglio questo file già pronto) e controllate come aderisco al piatto. Tenete  a portata di mano una brugola per fare degli aggiustamenti sulle viti “in itinere”. In un solo colpo avrete regolato Z-offset e il piatto di stampa!

Calibrare il piano di stampa di una stampante 3D è una delle cose più noiose, ma allo stesso tempo FONDAMENTALE, da effettuare per chi si avvicina per la prima volta a questo mondo. Con il tempo e diverse prove/sbagli poi regolerete le imperfezioni direttamente a stampa iniziata.

Perchè si deve livellare il piatto di stampa ?

Beh molto semplice, se questo risulta essere più distante dall’ugello in alcune zone piuttosto che in altre, allora potremmo incappare in fastidiosi difetti di stampa. In particolare quelli relativi al distacco dell’oggetto dal piatto: prestare una buona attenzione al primo layer di stampa garantisce quasi sempre una stampata discreta. Inutile continuare a stampare se si sa già che la base non è delle migliori!

La scelta dello spessore

spesso si sente parlare di foglio di carta A4 per la regolazione del piatto. Si è comodo e facilmente reperibile. Inoltre fornisce una “buona” distanza tra ugello (nozzle) e piatto. Questa distanza, come vedremo in seguito NON è detto che sia sempre quella più adatta. Ed ecco quindi che vi dico di utilizzare quello che volete come spessimetro, l’importante è che non si possa incidere facilmente. Potete usare una carta di credito, un cartoncino molto spesso, un lamierino ecc ecc… il suo unico scopo sarà quello di aiutarvi a verificare che la distanza ugello/piatto sia uniforme su TUTTO il piano ! Gli aggiustamenti definitivi verranno poi fatti regolandosi con i registri di fine corsa oppure direttamente applicando degli offset nello slicer. Per queste regolazioni verrà fatto un video dedicato prossimamente.

Come livello il piatto?

Lasciate perdere costosissime bolle o comparatori centesimali… La calibrazione servirà a mettere in condizioni di “perfetto” parallelismo il piatto di stampa nei confronti del carrello di estrusione. Quindi che il piano di lavoro in cui siete sia ben livellato poco cambia… Ed è per quello che non è il caso di lavorare con la livella a bolla. Se prendiamo come riferimento il mobile su cui è poggiata la macchina, allora bisogna regolare, oltre al piano, anche il perfetto livellamento del carrello XY rispetto al mobile. Un bel caos…

99% dei casi dovreste trovare delle manopoline/viti con delle molle SOTTO al piatto riscaldato (o non). In alcuni casi saranno 3 in altri 4: svitandole o avvitandole muoverete il piatto su o giù in relazione all’ugello montato.Cercate comunque di partire con un piano il più PLANARE possibile.Ecco perché si utilizza il vetro sopra ai piatti in alluminio, tende a deformarsi meno (se si usa un 4 mm è il top). Per chi deve calibrare una Prusa, attenzione all’altezza del carrello di stampa: verificate che i due motori che muovono la Z siano alla stessa altezza: esistono diversi modi per regolarli, il più semplice è misurare con il calibro o con una dima (si trovano su thingiverse) la distanza tra le barre (quelle dell’asse X solitamente) e il supporto su cui è poggiata la macchina. Non prendete come riferimento il piano (che nel nostro caso è ancora da livellare).

Primo metodo “Ignorante”

questo è il metodo che preferisco e che eseguo quando sono in velocità. Si accende la 3D, si fa un homing degli assi X , Y e Z (in realtà basterebbe solo la Z…) e poi dal menù LCD o da Repetier si manda il comando di spegnimento motori (M84). Stando attendi a non movimentare la Z, muovete il carrello con l’estrusore in più punti e verificate che il foglio di carta (o lo spessore che avete scelto), passi con la medesima frizione tra ugello e piatto. Consiglio di eseguire queste calibrazioni con piatto liscio e pulito, possibilmente senza lacca o additivi applicati al piano: stessa cosa vale per il nozzle, pulite ogni “caccola” che si forma e si solidifica (o falserà tutta la regolazione). Provate anche a regolarlo con il piatto caldo, in alcuni casi il calore imbarca il piano di lavoro. Per chi utilizza delle cartesiane con piatto a “sbalzo”, disattivare i motori potrebbe portare alla discesa del piano di stampa rispetto al punto di homing effettuato. In questo caso si utilizza il secondo metodo di livellamento.

Secondo metodo “Script”

le case produttrici di stampanti offrono una routine di calibrazione guidata del piatto. Altro non è che una serie di coordinate inserite in un gcode. Per chi utilizza Marlin Kimbra, questa routine può essere direttamente attivata dal configuratore online con tanto di decisione dei punti di “tastatura/probing”. Sono quei punti in cui l’ugello si abbasserà e voi dovrete posizionare sotto il foglio di carta. Per chi invece non ha questa funzione o non ha voglia di ricompilare il firmware, basta semplicemente modificare questo gcode con le proprie coordinate ed il gioco è fatto. ATTENZIONE: questo gcode è adatto per una stampante con piatto di dimensioni XY 20×20 cm. Se il vostro è più grande o più piccolo sta a voi inserire diverse coordinate. Il gcode è comunque commentato per aiutarvi nella compilazione. Per trovare le giuste coordinate (o i punti che desiderate), potete provare a muovere in manuale l’estrusore dall’LCD nel punto che desiderate, e poi controllate sul monitor che coordinate compaiono (e el sostituite a quelle mie). La stessa cosa può esser fatta da Repetier o Pronterface. Creato il code con un editor di testo (anche notepad ma consiglio Sublime Text), salvatelo con l’estensione .gcode e caricatelo nella SD (o altro supporto di memoria che la stampante legge). Eseguite il file e avrete la vostra routine semi-automatica. Regolate di conseguenza le vitine sotto al piatto.

Per tutti e due i metodo consiglio di eseguire un paio di volte di fila la calibrazione, specie quando si parte da un piatto mai calibrato in precedenza.

Terzo metodo “Quello comodo”

in questa puntata non tratterò nel dettaglio come funziona l’autobed leveling (chiamato ABL). Esiste con interruttori meccanici, conduttivi e di prossimità. La sua funzione è quella di creare una matrice virtuale di punti del nostro piatto di stampa, verificare quanto distano dall’ugello e comunicare questa mappa all’inizio della stampa. La stampante dovrà poi regolare di CONTINUO la movimentazione in Z in modo tale da compensare quelle zone non calibrate a dovere. A livello teorico (ma anche pratico), è possibile stampare con un piatto completamente inclinato rispetto all’ugello. Certo è che far muovere le viti in Z il meno possibile (specie per chi non ha barre trapezie ma ha solo barre filettate classiche del brico), è la cosa migliore. Quindi prima si calibra comunque in modalità vecchio stile, e poi si fa lavorare l’ABL.

Testing

il metodo migliore per testare se il piano è livellato correttamente, è mandare in stampa una serie di quadrati/rettangoli il più grandi possibili (compatibilmente con la vostra area di stampa e verificare la quantità di materiale depositato è uniforme su tutti i punti del piano. Certo è che trovare la calibra iper precisa manualmente è un po’ difficile… cerchiamo di accontentarci alle volte!

Buon livellamento e ci vediamo al prossimo video relativo alla calibrazione del giusto offset di stampa!

L'articolo Come calibrare il piano di stampa proviene da Help3D.

• Meccanicamente: oramai quasi tutte le stampanti in circolazione sono dotate di una vite regolabile che agisce sullo switch di fine corsa dell’asse Z. Cosa fa questa vite? Determina proprio il nostro valore dello Z offset. Se la AVVITIAMO andremo ad AVVICINARE l’ugello al piano di lavoro. Viceversa, SVITANDOLA, andremo ad ALLONTANARE l’ugello dal piano di stampa.Procedete SEMPRE a 1/4 di giro massimo alla volta per evitare di danneggiare il piano. NB: Per alcune stampanti il processo potrebbe essere l’inverso.

• Tramite settaggio software: ogni slicer in commercio ha oramai la possibilità di regolare questo valore. Se la vostra macchina non è predisposta con una vite sul fine corsa della Z e non volete diventare matti a regolare il piano abbassandolo o alzandolo ogni volta con il famigerato foglio A4, questo è il valore da modificare che stavate cercando. Di solito il valore è espresso in mm e un numero positivo rappresenta un ALLONTANAMENTO dal piatto di stampa. E’ possibile anche inserire valori negativi per avvicinare l’ugello al piatto. CONSIGLIO: non superate valori di 0.1 mm alla volta o rischierete di rovinare il piatto di stampa. Procedete per gradi.

Tutto ciò non funzionerà MAI se non avete un piatto di stampa ben calibrato o meglio chiamato “in bolla”. Date una letta all’articolo: Come calibrare il piatto di stampa

L'articolo Come impostare il valore Z – Offset proviene da Help3D.

1. Livellate correttamente il piatto.
2. Se usate del vetro pulitelo bene e poi spruzzateci sopra un velo di lacca Splendor per far meglio aderire il filamento.

NOTA: chi monta un qualsiasi tipo di ABL – Auto Bed Leveling dovrà regolare lo Z-Offset direttamente da valore impostato a firmware o tramite menu LCD o comando da terminale. Il valore da modificare è quello del PROBE OFFSET

Il primo strato di stampa è fondamentale, è la base di tutta la vostra stampa. Se questo viene fuori male, è molto probabile che poi la stampa continui peggio. I fenomeni di distaccamento dal piano sono molte volte associati SOLO ad un livellamento non uniforme del piano: si certo, come dicevo prima è sempre bene avere un piatto il più livellato possibile. Però capita anche che dopo una attenta regolazione, il pezzo si stacchi ancora. E allora giù flaconi interi di lacca, intrugli chimici a base di ABS sciolto, nastro kapton, tappetini buildtak ecc ecc ma il problema resta sempre lo stesso: il pezzo si stacca.

Tralasciando le TECNICHE per evitare lo strano effetto del warping con certi materiali (ABS, Nylon ; policarbonato ecc ecc), oggi parliamo di come dovrebbe apparire un primo strato corretto. Attenzione che NON è la soluzione a tutti i problemi di distaccamento, però prendendo una situazione tipicamente casalinga dove si stampa al 90% in PLA, diciamo che lacca + vetro + livellamento + primo strato (z offset) corretto, bastano e avanzano per farvi fare stampe di generose dimensioni senza incappare in fastidiosi fenomeni di distacco. In un video a parte tratterò invece tutte quei piccoli accorgimenti che vanno utilizzati quando si stampano materiali difficili: dalle impostazioni di slicing (raft e brim) fino ai substrati su cui far aderire i nostri oggetti.

Tornando alla regolazione del primo strato di stampa, questa si chiama regolazione dello Z-OFFSET ovvero quella distanza, quell’aria che ci deve essere tra ugello e piano di stampa. Certamente usare il famoso foglio di carta in fase di livellamento, vi porta ad impostare implicitamente anche uno z-offset “quasi” buono. Ogni materiale e ogni tipo di stampa richiede però un diverso settaggio di questo parametro. Come lo regoliamo? Mi dispiace dirlo ma qui si va ad occhio, dopo un po’ di stampe capirete subito se state stampando un primo strato corretto. Arriverete anche a regolarlo in corsa!

• Gap troppo ridotto = primo layer molto schiacciato al piatto. Alle volte addirittura nemmeno estrude e manda in backpressure il filamento fuso all’interno del nozzle.
• Gap troppo alto = distaccamento quasi sicuro dell’oggetto dal piano durante la stampa o direttamente nessuna aderenza
• Gap giusto è quello, guardando il fondo di una stampa, che vi permette di distinguere nettamente i loop/perimetri e il riempimento pieno della base. Ci deve essere un lieve sormonto tra questi per far si che il filamento risulti un poco schiacciato e quindi aumenti la sua aderenza al piatto.

Come modifico fisicamente lo z-offset? Ci sono vari modi, starà poi a voi scegliere quello che preferite.

1. Regolazione meccanica agendo direttamente sul fine corsa della Z. Oramai quasi tutte le stampanti hanno una vite con una molla giusto nel punto in cui il fine corsa va a battere. Vi basterà agire su questa vite per alzare o abbassare il carrello rispetto al piatto.
2. Potete aggiungere un offset direttamente dal vostro software di slicing, in particolare Simplify 3D, Kisslicer e Slic3r permettono di inserire manualmente questo valore. Quanto? Beh dipende dal gap che avete ma ricordate che non potete inserire valori negativi in quanto una volta azzerato l’asse, lo switch farà da fine corsa e non vi porterà oltre. Di conseguenza , se scegliete questa strada, cercate di regolarvi inizialmente schiacciati e poi date solo valori positivi (a colpi di 0.1/0.2 mm) nel campo dedicato allo z-offset. Fate diverse prove fino a quando non troverete quello che più vi soddisfa.
3. Alzare o abbassare direttamente tutto il piano agendo sulle 4 (o 3) viti. Soluzione sconsigliata in quanto rischiate di sballare tutta la calibrazione/livellamento fatto in precedenza. Usate questa procedura per regolare solo UNA delle viti, magari in prossimità di quell’angolo che rimane più alto rispetto agli altri.

Detto questo si possono trarre delle conclusioni: cerchiamo di preferire un primo layer “schiacciato” (ma non troppo) quando abbiamo problemi di distacco frequenti o in particolare su pezzi molto grandi. Attenzione all’effetto “zampa di elefante” che potrebbe venirsi a creare: Date una occhiata a questo mio video https://youtu.be/mpd22vvkNxM?t=4m26s per capire a cosa mi riferisco. Attenzione che schiacciare troppo al piatto in vetro il primo strato, può portare poi alla rottura di questo in fase di distacco dell’oggetto.

Oggetti stampati con un gap alto in primo strato vi permetteranno però una accuratezza dimensionale (solo per quei primi 5 o 6 strati di base) maggiore. E’ preferibile comunque cercare di stampare “leggermente” schiacciati al piatto (ma non troppo).

L'articolo Come regolare la distanza piatto – ugello proviene da Help3D.