Raccolta di link informativi:
Per la tutela della mia, e vostra, sanità mentale, in questo post tratterò in maniera molto specifica la stampa 3D ristretta al mondo delle penne. Ai seguenti link troverete informazioni più che esaustive su tutti i processi coinvolti. Se avete scarsa esperienza nel settore vi consiglio di leggere in particolare gli indispensabili, poiché altrimenti potreste non capire molto di ciò che andrò a dire.
Gli indispensabili:
http://it.wikipedia.org/wiki/Stampa_3D
http://it.wikipedia.org/wiki/Prototipazione_rapida
http://it.wikipedia.org/wiki/Computer_numerical_control
I se sì è meglio:
http://it.wikipedia.org/wiki/Modellazio ... zione_fusa
http://it.wikipedia.org/wiki/Stereolitografia
http://en.wikipedia.org/wiki/Selective_laser_sintering
Gli anche troppo approfonditi:
http://en.wikipedia.org/wiki/Selective_laser_melting
http://en.wikipedia.org/wiki/Direct_met ... _sintering
Fattibilità:
“Posso stampare una penna in 3D?”. Questa domanda potrebbe essere generalizzata in “Posso stampare la-tal-cosa in 3D?”. La risposta non è scontata, poiché, col nome “Stampa 3D”, vengono indicati collettivamente un gran numero di procedimenti produttivi molto differenti. L’unico modo per capire davvero se dunque tale possibilità esista, dia risultati soddisfacenti e soprattutto sia economicamente sostenibile, è fare una minima distinzione tra i vari processi disponibili sul mercato, confrontandoli direttamente con i procedimenti di lavorazione più tradizionali. Analizzerò in primo luogo la stampa 3D con macchine meno avanzate ma facilmente accessibili, per passare alle tecnologie offerte dai servizi professionali di stampa 3D, per terminare con un breve confronto riassuntivo tra questi e la lavorazione tradizionale.
Vantaggi/Svantaggi:
Nonostante l’alone di magia di cui la stampa 3D sia stata circondata dai media, essa non è onnipotente. Ci sono molti vantaggi rispetto alla lavorazione tradizionale, ma i lati negativi non sono certo da meno. I seguenti sono tratti comuni alla lavorazione additiva in generale, a prescindere dal metodo produttivo specifico.
Vantaggi:
- Libertà di design, che poi è il cavallo di battaglia della stampa 3D. Nessun altro metodo produttivo non artigianale ha un ventaglio di possibili geometrie similmente vasto.
- Semplicità di modellazione, poiché, una volta modellato il pezzo, l’applicativo della stampante procede autonomamente alla sua scomposizione in strati sovrapposti per la produzione.
- Prezzo contenuto per pezzi individuali, poiché non necessitando di alcun setup particolare, una stampante 3D può produrre indifferentemente 1 o 100 penne.
- L’aumento di complessità, essendo spesso dovuto a rimozione di materiale dal modello CAD piuttosto che ad una sua aggiunta, comporta una riduzione delle spese di produzione.
- Ogni tipologia specifica di stampa 3D presenta limitazioni di design meno intuitive di quelle relative a macchinari tradizionali.
- La produzione a strati sovrapposti rende impossibile, perlomeno sull'asse perpendicolare al piano di stampa, la creazione di profili veramente curvilinei, sostituiti da linee più o meno spezzate in base allo specifico procedimento scelto. Questo nelle penne rende la finitura a mano spesso indispensabile, considerando che, intuitivamente, l’asse secondo cui una penna viene stampata è quello passante nella cavità interna del corpo.
- Scelta di materiali, incomparabilmente inferiore a quella dei processi tradizionali.
In questa prima fase analizzo il metodo di stampa 3D caratteristico della maggior parte delle stampanti 3D “economiche”, che in questo settore significa prezzi tra i 300€ delle varie stampanti economiche agli oltre 2000€ per una Ultimaker 2. Si tratta della stampa FDM (Fused deposition modeling), nota anche come FFF (fused filament fabrication), che dominano nettamente il settore delle stampanti 3D domestiche o per piccole attività. Le seguenti indicazioni valgono solo se possedete personalmente o avete accesso a una macchina con tale tecnologia: esistono inoltre numerosi negozi, cartolerie, o tipografie che offrono la possibilità di stampare con questo metodo. A livello più professionale, tale metodo è stato in molti casi soppiantato da altre tecnologie, sebbene permanga nel campo della prototipazione rapida per il suo poter disporre di molte delle plastiche utilizzabili poi nella produzione effettiva. Queste macchine, in ogni caso, dispongono di una buona risoluzione sugli assi del piano di stampa, ma, generalmente, hanno scarsa risoluzione sull'asse perpendicolare ad esso. Ciò si converte in superfici non parallele al piano di stampa, e dunque la maggior parte di quelle di una penna, caratterizzate da evidenti linee di contatto tra livelli successivi. Lo spessore di questi livelli varia ovviamente in base al tipo di stampante usata: mediamente si parla di livelli di circa 200 micron, sebbene le migliori stampanti FDM riescano a raggiungere i 20 micron nelle impostazioni di stampa più lenta. In ogni caso i pezzi stampati con questo procedimento richiedono quasi obbligatoriamente una finitura, presentandosi molto ruvidi al tatto se ancora grezzi.
In quanto a materiali il più utilizzato è l’acido polilattico (PLA), che permette decenti livelli di resistenza, dettaglio e libertà di progettazione. Per lo spessore minimo con cui stampare le pareti si utilizza la cosiddetta “regola del pollice”: pezzi inferiori alle dimensioni del dito in questione possono essere stampati con pareti fino ad un minimo di 1mm di spessore, oltre il pollice ma non più di una mano, per intenderci, almeno 2mm. In quanto a elasticità si tratta pur sempre di una plastica morbida, ma rispettando i giusti vincoli di modellazione si può raggiungere un buon grado di rigidezza, sufficiente a poter fare uso dello stessa penna (solo non vi venga la malsana idea di provare a piegare la penna mentre è carica, poiché le conseguenze sarebbero disastrose). Esistono numerosi filamenti esotici basati su PLA: fosforescenti, glitterati, fotocromatici, nonché alcuni composti molto particolari. Indicati con diversi nomi commerciali, essi sono filamenti ibridi composti per la maggior percentuale da PLA (o affine), e per una percentuale variabile da riempitivi polverizzati quali fibre di legno, fibre di carbonio, bronzo, rame, ecc. Presentano certamente un aspetto interessante, ma sono pur sempre materiali plastici: presentano ovviamente il colore del riempitivo utilizzato, sebbene reso tenue dall'ibridazione con la plastica, e una certa lucentezza metallica molto esaltabile con una buona lucidatura manuale.
Un secondo materiale molto diffuso è l’acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS), il cui successo è dovuto al suo essere un materiale stampabile in 3D, ma diffuso anche nella produzione tradizionale. Quindi, per intenderci, una penna stampata in 3D avrebbe la sensazione al tatto dei mattoncini LEGO (fatti appunto con ABS). Presenta generalmente una rigidezza inferiore al PLA, ma ha una maggiore resistenza a urti oltre che alte temperature. Può subire piccoli passaggi a macchina se necessario ma è molto soggetto a deformazione permanente durante la stampa. Pareti da 1mm sono sufficienti, ma dove predomina una dimensione, quale una penna, piccole deformazioni sono quasi inevitabili. Il tallone d’Achille di questa plastica è la superficie, molto più ruvida e meno lucente del PLA a parità di modello. È tuttavia possibile, anche in questo caso, lucidare manualmente il modello, a costo di una minore qualità dei dettagli. Inoltre è possibile utilizzare acetone anche non eccessivamente concentrato per sciogliere superficialmente l’ABS e ottenere una superficie molto lucida simil-ceramica, a costo ovviamente di una vera “strage” di dettagli costruttivi. Lo stesso metodo è utilizzabile per congiungere permanentemente due parti in ABS.
Esistono inoltre altri filamenti, meno diffusi e quindi difficilmente reperibili se non acquistati personalmente, con caratteristiche simili al PLA ma trasparenti, quali poliestere e polietilene sotto diversi nomi commerciali.
In via definitiva, questi penso siano gli elementi di cui tener conto per fabbricare una penna in 3D con un dispositivo FDM:
- Scelta tra superficie levigata e dettagli accurati: per ottenere la prima è necessario levigare, causando perdita di dettagli. Inoltre ogni area da levigare deve essere raggiungibile da strumenti manuali o solventi, ciascuno con i vantaggi e svantaggi sopra citati.
- La sensazione al tocco sarà quella di una termoplastica: per quanto bello possa essere il modello, al tocco sembrerà sempre una plastica economica.
- La FDM è generalmente considerata un metodo adatto alla produzione definitiva, una penna così prodotta sarà sufficientemente resistente da essere usata regolarmente e abbastanza elastica da sopportare gli urti.
- In quanto plastica, a prescindere dal polimero specifico, sarà soggetto a deterioramento più rapido rispetto a molte resine e qualsiasi metallo.
- Le filettature sono quasi impossibili da stampare con questo metodo, in genere vengono aggiunte successivamente con metodi tradizionali. Tenete conto che l'ABS è più morbido del PLA alla lavorazione a macchina: sul primo il filetto è applicabile a mano, ma si deteriorerà molto più rapidamente. I filetti su questi materiali, in ogni caso, sono sconsigliati per giunzioni temporanee, come quelle appunto di una penna tra impugnatura e corpo o tra quest'ultimo e il tappo. In ogni caso non aspettatevi di poter usare le stesse filettature con passo inferiore al millimetro delle stilografiche tradizionali, che sarebbero troppo elastiche per funzionare.
- Entrambi i materiali sono facilmente dipingibili con colori acrilici, ma non mi sento di consigliare di fare ciò su una penna sottoposta regolarmente a sudore e sfregamenti con la pelle.
- I modelli utilizzati dalla stampante 3D per produrre la penna devono essere basati su mesh poligonali per essere realizzabili. Se lavorate su programmi che si basano su mesh (es. 3ds Max, Blender, etc.) avrete già il modello effettivo davanti agli occhi durante la modellazione; se, come me, usate programmi di CAD più ingegneristico (es. SolidWorks, Inventor, etc.), dovrete stare attenti che durante la conversione in modelli basati su mesh alcuni dettagli non vengano persi per via di tolleranze eccessive o problemi simili.
- Questo tipo di produzione necessita di strutture di supporto in caso di stampa di strati non sufficientemente poggiati su quelli precedenti, o nel caso di accrescimento di elementi cavi con angoli troppo elevati. Finché però la vostra penna non presenta esoticità, nessuno dei due elementi dovrebbe costituire un problema.
). Ecco il risultato, purtroppo non avendo a disposizione la mia riserva di inchiostri, ho dovuto usare ciò che passava il convento, e cioè il Take-Sumi che avevo ordinato assieme al resto dei componenti. Il Soft-Fine mi sta dando grandissime soddisfazioni, anche se ho notato una piccola pecca di cui non riesco ancora a capacitarmi, e che non sono tuttora sicuro sia legata al modello o al mio pennino in particolare. Il pennino, complice anche l'inchiostro Iroshizuku, è assolutamente scorrevole, magari non al livello di quello della mia Homo Sapiens, ma stiamo parlando di penne di fasce di prezzo molto distanti. Eppure scrivendo fa un rumore che non rende onore alla sua scorrevolezza, tutt'altro. Mah, non me ne capacito proprio, se qualcuno tra voi luminari dovesse essere a Milano il 21, avrò cura di portare la penna con me per avere magari qualche seconda opinione. Piccola opinione personale: non consiglio questo pennino ad amanti della linea fine con la mano un po' troppo pesante. Fortunatamente non è il mio caso (amo il fine, ma ho la mano leggerissima), perché sebbene per ottenere una variazione consistente di linea sia necessario applicare una certa forza, il passaggio da F a FM richiede una pressione minima, con questo pennino. Grazie ancora per l'ascolto, a risentirci verso inizio marzo, quando questo periodo di passione universitaria sarà finalmente terminato.