Blender e 3D PRINTING

Blender nel mondo del 3D PRINTING

Tutorial by Giorgio (GiDiO) Di Egidio

Dolomiti Concept Lab

logo-dcl

Blender è nato per la modellazione ed il rendering pertanto le immagini a video sono perfette e spesso spettacolari. Questo però non vuol dire che vanno sempre bene per la stampa 3D. Ci sono molti accorgimenti da prendere in considerazione e da sapere prima di lanciare una stampa e nelle prossime righe, giorno per giorno, andremo a completare questa guida introduttiva per accompagnarvi a realizzare le vostre stampe tanto sognate.

Ci sono solo alcune cose da tenere in considerazione ed in questa parte del sito cercheremo di illustrarvi, spiegarvi e magari scoprire insieme i ” trucchi del mestiere”.

Iniziamo con l’attivare il tool per il 3D già presente in Blender, questo consiste in una serie di strumenti appositamente studiati per la stampa 3D.

Di default il 3D PRINTING TOOLBOX non è attivo, è quindi necessario abilitarlo dalla lista degli addon:

Ecco come procedere

  • File -> User Preferences, (fig.1)
  • selezionare la tab Addons.
  • cercare Mesh: 3D Printing Toolbox. Per abilitarla e renderla disponibile è semplicemente necessario mettere una spunta sul quadrato di selezione a destra. (fig.2)

 

Fig.1user-preference-menu

 

Fig.2user-add-ons-menu

 

Bene dopo aver attivato questo tool, siete pronti per stampare 3D….anzi quasi pronti!

Dovete sapere e tenere in considerazione alcune caratteristiche del disegno 3D per renderlo stampabile.

VOLUME

Tutti gli oggetti devono avere un volume.  Disegnando spesso si creano delle superfici prive di spessore. Ma per  la stampa 3D creeremo un oggetto reale, ossia un solido, e questo deve ovviamente avere uno spessore.

Basta fare una estrusione per ottenere un volum/oggetto stampabile.

Molto utile anche il modificatore solidify che permette di dare un volume ad una mesh. (fig.3)

(fig.3)

solidify

OGGETTI CHIUSI

Gli oggetti devono essere chiusi e si dice a “tenuta stagna” (watertight) . Per stampare l’oggetto, bisogna ricordarsi che i suoi volumi siano solidi e collegati tra loro.

MANIFOLD

Gli oggetti per essere stampati devono essere manifold.

Questo significa significa che le figure devono avere un dentro e un fuori senza “buchi”.

Una mesh si dice non-manifold quando ha spigoli condivisi tra più di due facce.

Gli errori generalmente riguardano:

  • vertici doppi
  • volumi separati uniti per uno spigolo o un vertice
  • spigoli
  • facce rinchiuse in un volume

Ogni spigolo deve avere due sole facce adiacenti.

I vertici devono appartenere ad un’unica faccia. Quando due facce condividono un vertice, senza avere uno spigolo in comune si dice  non-manifold.

Il nostro caro e potente software Open Source Blender  ha una funzione per identificare e correggere spigoli e vertici non-manifold:

  • seleziona un oggetto (click con tasto destro)
  • vai alla modalità Edit (Tab).
  • Vengono selezionati tutti i vertici,
  • deseleziona tutti  io vertici premendo a.
  • Clicca su select->non-manifold o usa lo shortcut Ctrl+Shift+Alt+M   (fig.4)
  • Verranno selezionati tutti i vertici non-manifold che devono essere corretti.

(fig.4)

mainfold

 

NORMALI

Tutte le superfici del modello devono avere le normali orientate nella giusta direzione, all’inizio sembra difficile, ma nel tempo diventa automatico fare questo controllo.

Se modello contiene normali invertite non può essere stampato in quanto è impossibile determinare quale sia l’interno e quale l’esterno del modello.

Per visualizzare le normali bisogna andare nelal 3D view, aprire il menù (shortcut n) cercare la voce “mesh display”  sotto la voce Normals selezionare il pulsante che identifica le facce. (fig.5)
(fig.5)
visualizza-normali
Il pulsante Volume:

Nel menù a destra nella tab 3D printing  premendolo viene calcolata il volume totale dell’oggetto selezionato in cm3.

Il pulsante Area:

Qui invece viene calcolata l’area totale di tutte le facce riportando l’informazione in cm2.

 

Appena sotto i pulsanti appena descritti poche righe sopra, troviamo una serie di controlli per verificare il nostro oggetto prima di procedere con l’esportazione dell’ STL ( tranquilli più aventi parleremo anche di questo)

 

Solid

Controlla che la mesh sia manifold ossia che abbia un interno ed un esterno e che le facce congiunte non siano orientate in direzioni opposte. Questo controllo e il più importante importante, ed è il primo controllo che dovete fare,  perché tutti gli altri strumenti avranno bisogno di una mesh manifold per funzionare.

 

Intersections

Identifica le facce che attraversano altre facce nella mesh (i dice self-intersecting mesh).

Spesso sono stampabili ma sarebbe meglio evitarle.

 

Degenerate

Identifica gli spigoli con lunghezza pari a 0 e le facce con area uguale a 0, rispetto ad un parametro che è possibile modificare.

 

Distorted Faces

Mostra le facce non piatte

 

Thickness

Controlla lo spessore di una superficie che può essere stampata, questo termine lo troviamo anche nei settaggi dei programmi per lo slicing.

 

Sharpness

Questo serve per identificare le aree appuntite che possono generare parti troppo sottili per essere prodotte in fase di stampa 3D

 

Overhang

Questo è molto interessante, identifica i sottosquadra.

45° è un valore di default. Un overhang maggiore ai 45° implica l’uso del supporto in fase di stampa 3D.

 

Re-scale

Questo comando serve per modificare la scala di oggetti che non sono tenuti ad avere dimensioni fisse.

Scegliendo Volume è possibile scalare l’oggetto (o gli oggetti selezionati) fino ad un volume impostat0.

Importante impostare le unità di misura della scena in sistema metrico o imperiale prima di inserire il valore desiderato per decidere se si tratti di centimetri cubi o pollici cubi.

 

Export

Questo non fa altro che esportare il file  in STL ( oppure .obj, .x3d, .vrml2, .ply)

 

Qui potete vedere una immagine che mostra il menù appena descritto. (fig.6)

(fig.6)

menu-3d-print

 

 

Continua…………

A breve completerò questa guida con la procedura per esportare il file in STL, caricarlo in un programma di Slicing ( io utilizzo un programma dal nome CURA) che permette di preparare e lanciare la stampa dei file sulla vostra amata stampante 3D.

 

GUIDA A CURA SLICER

 

Il processo di produzione di un oggetto 3D si può suddividere in 3 grandi categorie: la modellazione, lo slicing e la stampa.

 

In questo articolo entreremo nel vivo del processo che maggiormente influisce sulla qualità finale dell’oggetto: lo slicing. Per farlo utilizzeremo un software libero chiamato “Cura”.

MA COS’È LO SLICING?

Dopo aver creato il nostro oggetto 3D tramite i programmi di modellazione , abbiamo bisogno di convertire il disegno in un linguaggio comprensibile dalla nostra stampante 3D.  Qui entra in gioco il nostro programma Cura Slicer, che grazie ad una serie di parametri impostati dall’utente elabora il modello 3D, calcolando il percorso più efficiente che la nostra stampante 3D deve fare per ottenere il risultato migliore.

PERCHÉ CURA?

Esistono moltissimi software predisposti a fare questo genere di operazioni ma sicuramente i punti di forza di Cura rispetto ai suoi competitor sono la semplicità e l’ottima user-experience, riuscendo così ad ottenere ottimi risultati agendo su un numero essenziale di parametri. In più è un software libero: Cura è scaricabile dal sito della Ultimaker (QUI) ed è disponibile per tutti i SO quali Windows, Mac OS e Linux.

IL PRIMO AVVIO

Una volta installato ed avviato Cura ( lo potete scaricare gratuitamente a questo link), dovremmo settare il software in modo da farlo comunicare con la nostra stampante. Per far ciò andremo nel menu  “ Machine->Machine settings..  “

Machine_settings

 

  •  Maximum width: lunghezza del piano di stampa (asse X).
  •     Maximum depht: profondità del piano di stampa (asse Y).
  •     Maximum height: Altezza del piano di stampa (asse Z).
  •     Serial Port: lasciare AUTO.
  •     Baudrate: selezionare il baud della vostra  elettronica.

 

I PARAMETRI BASE

Nella parte sinistra della schermata di Cura è possibile accedere ai parametri di personalizzazione dello slicing.
Cura

– Quality

Questa sezione è dedicata alla qualità della stampa, che andrà ad influire anche  sul tempo finale della stampa: una maggior qualità richiede un maggior tempo di lavorazione:

  • Layer height: è l’altezza del layer, quindi di ogni singolo strato depositato dall’ugello dell’hotend: influisce direttamente sulla qualità della stampa (valore consigliato da Cura: 1/4 del diametro del vostro ugello);

layer Height

  • Shell Thickness:  é lo spessore delle pareti, che va espressa come multiplo del diametro dell’ugello di estrusione. Esempio: avendo un ugello di 0.5 e impostando la Shell a 1.0, verranno generate 2 linee perimetrali (in genere da 2 a 4 linee);
  • Enable retraction: se spuntata, abilita la retraction della quale parleremo dopo. (default: ON)

 

– Fill

Con questi due parametri andremo a modificare i criteri di riempimento dell’oggetto: cosa che influirà sulla resistenza meccanica del pezzo stampato:

  • Bottom/Top thickness: è lo spessore delle pareti superiori e inferiori del modello, dovrà essere un valore multiplo del Layer Height. Esempio: con un Layer Height di 0.2 per avere 3 strati pieni si imposterà questo campo con 0.6 (solitamente da 2 a 4 layer);
  • Fill Density: è il valore espresso in percentuale della quantità del riempimento: impostando 25%, il riempimento del modello sarà composto da 25% di materiale e 75% vuoto. Maggiore sarà il riempimento e maggiore sarà il materiale utilizzato ma anche la solidità del pezzo. (valore consigliato minimo: 25% );

raft_25%                               raft_60%

– Speed temperature

In questa sezione di Cura si settano i valori di velocità e temperatura di stampaessenziali per la buona riuscita del modello:

  • Print Speed: agendo su questo valore si modifica la velocità della stampa: all’aumentare della velocità diminuisce la qualità e la durata della stampa (si utilizzano valori compresi tra 30 e 60, si puo arrivare fino a 120 mm/s);
  • Printing temperature: temperatura di stampa dei materiali (PLA 210- 180° , ABS 210-230°, Nylon 230-260°), questi parametri sono indicativi, la temperatura ottimale di stampa per lo stesso materiale varia molto in base al produttore della plastica e anche dal colore (ovviamente si parla in misura di 3-4 gradi massimi);

– Support

Cura è in grado di disegnare automaticamente i supporti per l’adesione al piatto e se necessario il supporto per le parti a sbalzo (bridge):

  • Support type: è  la selezione del tipo di supporto per modelli con sbalzi, difficilmente viene utilizzato per le prime stampe e quindi normalmente viene settato su None;
  • Platform adhesion type : questo campo ci interessa maggiormente di più, è il tipo di supporto per l’adesione al piatto, il Brim estende il primo layer oltre ai contorni del modello per aumentare considerevolmente l’adesione al piatto di stampa, mentre Raft crea uno strato aggiuntivo che verrà stampato tra il piatto e l’oggetto, cosa che rende più difficoltosa l’eliminazione del surplus di materiale ( consiglio: Brim );

– Filament

  • Diameter: è il diametro del filo, va cambiato ogni volta che si cambia la bobina dalla quale si sta stampando, si consiglia di utilizzare il calibro in quanto il diametro del filo può variare di o,4mm da bobina a bobina;
  • Flow: valore percentuale della quantità di materiale estruso, non dovrebbe essere necessario modificarlo;

-Advanced

Per ora vediamo solo due opzioni della tendina advanced che sono necessari per un primo settaggio del software

Advanced

– Machine

  • Nozzle size: è il diametro del nostro ugello di estrusione, un nozzle con diametro minore ci permetterà di inseguire una qualità sempre maggiore ( solitamente 0,5 – 0,4 – 0,35 – 0,3 ).

 

– Retraction

Ecco che siamo arrivati alla famosa retraction che avevamo anticipato all’inizio della guida, praticamente è l’azione di ritirare il filo fuori dall’estrusore, per poter fermare l’estrusione ed evitare il gocciolamento, deve essere eseguito quando l’estrusore si sposta da un punto all’altro senza dover depositare materiale:

  • Speed: velocità con la quale viene eseguirà la retraction, da non aumentare eccessivamente per evitare slittamenti (tra 90 e 140 mm/s);
  • Distance: la lunghezza della retraction, dipende dal nostro tipo di estrusore di diretto ( con il motore sul carrello dell’hotend) oppure bowden (motore solitamente ancorato al telaio della stampante) , Diretto: 4-5mm , Bowden: 8-16mm;

 

 

Eseguiti tutti questi settaggi saremo in grado di caricare il modello 3D ed esportare il relativo GCode, oppure inviarlo direttamente alla nostra stampante.

E con questo abbiamo visto tutti i parametri base per configurare al meglio la nostra stampante con Cura slicer. Se si riscontrano dei problemi durante la stampa, molto probabilmente agendo su questi valori riuscirete a sistemarli.

Inoltre, mentre inserite alcuni parametri, Cura stesso vi informerà se c’è qualcosa che non va.