La tecnologia FDM ( modellazione a deposizione fusa) o FFF (fabbricazione a filamento fuso) risulta essere una delle metodologie di stampa più diffusa, questo è facilmente riconducibile al fatto che le stampanti FDM/FFF presentano un costo relativamente contenuto (sia per quanto riguarda la stampante stessa, ma anche il materiale di consumo e la manutenzione), inoltre il loro funzionamento è molto semplice e intuitivo.
Molto semplicemente questa tipologia di stampanti si basa sulla produzione additiva che consiste nella deposizione di strati di materiale termoplastico, opportunamente scaldato, al fine di ottenere il componente desiderato.
In linea di massima i componenti principali di una stampante a filamento sono:
- il telaio (su cui viene montata la meccanica);
- il piano di stampa;
- l’estrusore (insieme dei componenti che permettono la fusione e la deposizione del filamento);
- la scheda di controllo.
Le differenze tra i diversi tipi di stampanti presenti sul mercato sono legate al modo con cui vengono mossi l’estrusore ed il piano di stampa.
Detto questo possiamo passare ad un’analisi più approfondita delle stampanti a filamento.
In linea di massima le stampanti FDM/FFF si possono dividere in tre macro categorie: le stampanti cartesiane, le stampanti delta e le stampanti polari.
Le stampanti cartesiane a loro volta possono essere suddivise in altre tre sotto categorie: le cartesiane classiche, le H-Bot e le Core XY.
Stampanti polari
Le stampanti polari si basano, come è facile intuire, su coordinate polari, in sostanza il movimento è imposto da un angolo e da una distanza.
L’estrusore della stampante si muove verticalmente, mentre il piano di stampa ruota e trasla lungo un suo asse.
Questa tipologia di stampanti presentano un telaio leggero e visto i movimenti che deve compiere vengono impiegati solo due motori.
Le stampanti polari sono basate su una tecnologia ancora in fase di sviluppo e quindi risultano ancora costose e poco conosciute.
Stampanti delta
Presentano una forma particolare, l’estrusore è ancorato a tre bracci che ne garantiscono il movimento nelle tre direzioni dello spazio mentre il piano di stampa rimane fermo. Questa configurazione garantisce una maggiore velocità dei movimenti, inoltre le masse interessate dagli spostamenti, a differenza delle stampanti cartesiane, sono ridotte ed è dunque possibile avere accelerazioni maggiori, infatti queste stampanti sono nate per fare stampe veloci.
Uno degli svantaggi di questa tipologia di stampante sono le sue dimensioni in funzione del volume di stampa, infatti a parità di volume di stampa se paragonata ad una stampante cartesiana risulta essere molto più ingombrante. Inoltre richiede un numero maggiori di calcoli da parte della scheda (prima stampante a richiedere una scheda a 32 bit) ed infine presentano una calibrazione non troppo semplice come la loro manutenzione.
Stampanti cartesiane
Questa tipologia di stampanti risulta essere la più diffusa in quanto il loro funzionamento è basato sull’utilizzo di tre assi, infatti è possibile determinare la posizione dell’estrusore tramite le coordinate X, Y e Z, in pratica come farebbe una tipica macchina CNC.
Grazie alla sua semplicità è stato possibile sviluppare diverse varianti di stampanti cartesiane, sia per quanto riguarda le dimensioni dell’area di stampa sia per la movimentazione dei suoi componenti.
Infatti esistono stampanti in cui l’estrusore è mosso nel piano X-Y mentre il piano di stampa si sposta in altezza e stampanti come in cui l’estrusore si muove nel piano X-Z ed il piano di stampa lungo l’asse Y.
Inoltre le stampanti cartesiane si possono distinguere anche per il numero di motori e il percorso che le cinghie devono compiere per movimentare l’estrusore ed il piano di stampa, questo è il caso delle H-Bot e delle Core XY.
Stampanti cartesiane classiche
Le stampanti cartesiane classiche sono dotate di almeno tre motori per permettere il movimento lungo le tre coordinate cartesiane Y(avanti/indietro), X(sinistra/destra) e Z (su/giù).
I vantaggi sono:
- sono facile da utilizzare e da mantenere;
- poco costose;
- garantiscono ottimi risultati di stampa;
- sono molto diffuse, quindi in caso di problemi si possono sempre trovare guide per poterli risolvere;
Gli svantaggi:
- il peso dei loro assi, perciò non si potranno eseguire stampe troppo veloci altrimenti la risoluzione e la qualità di stampa ne risentirebbero;
- l’ingombro della macchina risulta essere maggiore del suo volume di stampa.
H-Bot
Le stampanti cartesiane H-Bot a differenza delle cartesiane classiche, per garantire il processo di stampa utilizzano:
– due motori ed un’unica cinghia per i movimenti lungo X-Y, così facendo i due movimenti sono dipendenti tra di loro;
– un motore per determinare l’altezza di stampa.
Con questa si partirà con il piano di stampa vicino all’estrusore e mano a mano che la stampa avanzerà il piano si allontanerà.
Vantaggi:
- minori masse in movimento, visto che i due motori vengono fissati al telaio, quindi maggiori velocità;
- teoricamente maggiore accuratezza nel posizionamento;
- maggiore rigidità;
- rispetto ad una cartesiana classica si ha un maggior volume di stampa a parità di ingombro macchina.
Svantaggi:
- una sola lunga cinghia è più soggetta a deformazioni e perciò ad errori di posizionamento;
- più complicate da riparare in caso di guasti;
- per garantire un’ottima precisione di stampa il telaio deve essere molto stabile e perfettamente quadrato.
Core XY
Le stampanti Core XY come le H-Bot utilizzano solo due motori per il movimento lungo X e Y (movimenti dipendenti tra di loro), ma a differenza di quest’ultime impiegano due cinghie separate.
Vantaggi:
- minori masse in movimento, visto che i due motori vengono fissati al telaio, quindi maggiori velocità;
- maggiore rigidità;
- rispetto ad una cartesiana classica si ha un maggior volume di stampa a parità di ingombro macchina.
- avendo due cinghie separate ci saranno meno problemi di deformazione delle cinghie e quindi maggiore accuratezza di posizionamento rispetto alle H-Bot;
Svantaggi:
- le cinghie devono essere tensionate in modo uguale;
- più complicate da riparare in caso di guasti;
- per garantire un’ottima precisione di stampa il telaio deve essere molto stabile e perfettamente quadrato.
Come si può capire le tipologie di stampanti FDM/FFF sono molteplici, proprio per questo non si può affermare con certezza quale di queste sia la migliore in assoluto in quanto ognuna presenta sia pregi che difetti, quindi la scelta di una tipologia rispetto ad un’altra è solamente legata alle nostre esigenze di stampa.