LE STAMPANTI 3D: IL PIANETA RepRap

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1 Prototyping LE STAMPANTI 3D: IL PIANETA RepRap di SIMONE MAJOCCHI U na Self Replicating Rapid Prototyping Printer per gli amici RepRap - è oggi l oggetto del desiderio dei più arditi maker, motivo d invidia da parte di alcune grandi aziende e un enorme punto di domanda per tutti gli altri. Nella sostanza, una RepRap è una stampante auto costruibile che realizza parti in tre dimensioni tramite la deposizione di un filamento di plastica resa fluida tramite estrusione ad alta temperatura. Chi ha letto la scorsa puntata di questo nostro viaggio nel prototyping, ricorderà che l idea stessa della stampa 3D nasce nel 1986 e che nei successivi 20 anni la produzione di pezzi singoli 3D partendo da modelli CAD era un attività possibile, ma costosa e riservata a specifiche esigenze professionali di progettazione. La tecnologia di RepRap, con l estrusione di plastica da un ugello riscaldato, è simile a Dal 2006 ad oggi le energie e l intelligenza di migliaia di persone hanno alimentato il progetto RepRap e il suo Wiki: un eclatante esempio di come l open source possa portare benefici alla comunità e all imprenditoria. Elettronica In ~ Settembre

2 La prima stampante della famiglia RepRap è la Darwin, sofisticata nella progettazione e purtroppo complessa nell assemblaggio. Anche le parti oggi più collaudate e semplificate, come l estrusore, in Darwin richiedevano una certa perizia. quella del FDM di Stratasys, ma l intera idea di questo progetto sta nel Self Replicating, ovvero nella volontà di progettare l intera stampante con parti meccaniche standard e componenti specifici stampabili con un altra RepRap. GLI INIZI Dal 2006 la comunità di RepRap inizia a lavorare alla Darwin; i personaggi coinvolti nell iniziativa hanno il loro leader in Adrian Bowyer, un professore universitario nato nel 1952, attualmente docente al dipartimento di Ingegneria Meccanica all University of Bath e dirigente della società RepRap Ltd e RepRapPro. A lui il mondo riconosce l invenzione del RepRap Project la stampante 3D autoreplicante open source. Non si tratta di un iniziativa che passa inosservata e il quotidiano inglese The Guardian arriva a scrivere che RepRap è stata definita l invenzione che porterà all abbattimento del capitalismo, farà iniziare la terza rivoluzione industriale e salverà l ambiente Con queste premesse, diventa più chiaro il perché le stampanti 3D abbiano avuto un crescente interesse da parte dei media e degli hobbisti. Basta fermarsi un attimo a pensare cosa potrei fare con un replicatore di oggetti per immaginare migliaia di applicazioni e soluzioni. Il gruppo di Bowyer comprende ad oggi una ventina di personaggi, definiti il core team, e impegnati su vari aspetti pratici, di sviluppo, supporto, manutenzione e amministrazione. Il Wiki e tutte le attività collegate richiedono un significativo sforzo, mentre dal punto di vista progettuale il contributo in Open Source ha portato alla nascita di un ricco e articolato albero genealogico RepRap. ( RepRap_Family_Tree) L EVOLUZIONE DELLA SPECIE RepRap Darwin, con la sua struttura cubica, è stata la prima stampante a soddisfare le premesse del progetto e infatti dal primo esemplare è stato possibile stampare un esemplare figlio che a sua volta ha dato vita ad altre stampanti. Osservando le immagini della Darwin non si può fare a meno di notare che ha una struttura complessa e articolata, con cinghie, pulegge e numerose parti metalliche. Chi si è cimentato nella sua costruzione Adrian Bowyer e Vik Oliver mostrano con non poca soddisfazione il successo nel processo di auto replicazione di una Darwin: a sinistra la stampante 3D genitore e a destra quella figlia costruita con le parti stampate dalla prima. 32 Settembre 2012 ~ Elettronica In

3 ha dovuto affrontare non poche complicazioni e solo grazie al supporto del core team gli utenti più determinati sono riusciti a raggiungere l obiettivo. Nel costruire le loro RepRap Darwin, i vari utenti hanno scoperto - a loro spese - i punti critici e i punti deboli che impedivano di andare oltre certe prestazioni. Dopo aver quindi dedicato molte risorse alla progettazione della capostipite, passaggio indispensabile per avere qualcosa da replicare e migliorare, l iniziale core team ha potuto arruolare nuovi utenti un po in tutto il mondo proprio perché avendo affrontato la costruzione di una Darwin, ne avevano appreso pregi e difetti. Il team inizia quindi il processo di revisione e analisi con ciascuno che offre la propria esperienza e la propria visione al progetto, confermando come l Open Source sia un approccio che amplifica e potenzia l analisi e l innovazione; certo non è il lavoro a tempo pieno di ciascuno e per questo ci vogliono altri due anni per arrivare alla versione successiva. Vengono innanzitutto isolate le criticità che rendono ogni Darwin una piccola impresa ingegneristica: parecchie parti diverse, una fitta schiera di elementi meccanici con misure specifiche e molto varie, cinghie di difficile reperimento e cuscinetti in quantità. La nuova RepRap doveva utilizzare parti più standard, in pochi formati e con una maggiore facilità di reperimento. Dalle immagini della parte di stampa, si nota come Darwin abbia un blocco di estrusione molto articolato e ingombrante: difficile da montare e dotato di una massa significativa da spostare su due assi: anche questo viene affrontato e la scelta che ne deriva è profonda e strutturale. Questo passaggio non è per nulla banale ed è un significativo stravolgimento della struttura. Si tratta di un cambiamento drastico e prodotti come Makerbot Cupcake e Ultimaker preferiscono rimanere legati alla struttura originaria di Darwin, intervenendo su altri aspetti per migliorare la semplicità della struttura e la velocità di stampa. Per un albero genealogico, questo cambio negli assi da XY e Z a X/Z e Y - equivale a una nuova ramificazione e il core team non può che constatare la validità del processo di affinamento progettuale collettivo. Partiti da una struttura complessa e abbastanza lenta sono arrivati a una struttura più compatta, ma al tempo stesso capace di stampare parti più grosse con un ingombro complessivo ridotto. BENVENUTA WEDGE/MENDEL Dal cubo si passa a una specie di cuneo (wedge in inglese), dove il movimento dell estrusore viene semplificato notevolmente in quanto si sposta solo sull asse X. Il movimento verticale Z viene trasferito all estrusore alzando l intero carrello di stampa da entrambi i lati tramite un motore e una cinghia chiusa. Da X/Y sull estrusore e Z sul piano di stampa di Darwin, Mendel adotta una soluzione innovativa X/Z per l estrusore e Y per il piano di stampa. La gestione dell asse Z passa quindi dall iniziale complesso sistema che sposta interamente il piano di stampa verticalmente a una soluzione dove si alza il carrello di stampa e non più il piano. Allo stesso tempo, dallo spostamento dell estrusore su due assi orizzontali X e Y, si passa al movimento Y gestito con il piatto di stampa, mentre l estrusore perde la Y e guadagna la Z. Quest ultimo asse, inoltre, è meno impegnativo in quanto viene utilizzato solo una volta a ogni strato e può essere gestito anche senza velocità elevate. Tutta la meccanica viene revisionata profondamente, con parecchie parti precedentemente di tipo diverso (diversi diametri di barre e bulloni) che vengono standardizzate a due sole tipologie di vite/bullone (M8 ed M3). Mendel diventa quindi qualcosa di possibile anche per utenti senza una grande esperienza ingegneristica. La sua struttura meccanica porta Elettronica In ~ Settembre

4 I firmware disponibili Grazie a una certa omogeneità dell hardware e all impiego dell IDE di Arduino come ambiente di sviluppo, compilazione e upload del firmware, la comunità ha dato vita a una serie di firmware diversi, ciascuno dei quali ha delle specificità e può quindi essere più adatto degli altri per il tipo di applicazione che avete in mente. Il file di configurazione di ciascun firmware contiene tutti gli elementi che vi permettono di modificare e definire le caratteristiche della vostra stampante per rendere il firmware stesso perfettamente integrato con l hardware. Firmware: FiveD Estrusore con motore stepper Controllo della velocità dell estrusore Controllo della velocità dei movimenti Accelerazione stile RepRap Termocoppie Piatto riscaldato Generation 3 Pololu Electronics RAMPS Generation 7 Electronics Firmware: Sprinter Lettore di scheda SD Estrusore con motore stepper Controllo della velocità dell estrusore Controllo della velocità dei movimenti Accelerazione costante o esponenziale Piatto riscaldato RAMPS Sanguinololu Teensylu Ultimaker s Electronics versione Generation_6_Electronics Firmware: Teacup Codice scritto in C e ottimizzato per le prestazioni Estrusore con motore stepper Controllo della velocità dell estrusore Controllo della velocità dei movimenti Accelerazione stile RepRap Razionalizzazione di start e stop Termocoppie Piatto riscaldato Numero illimitato di estrusori Codice di dimensioni inferiori ai 32K per stare su un ArduinoUNO Generation 3 Pololu Electronics RAMPS Generation 7 Electronics Sanguinololu Firmware: sjfw Pipeline per il G-Code ad alte prestazioni, nessun ritardo fra i movimenti LCD e tastiera per la stampa autonoma Accelerazione Volumetrico / 5D Supporto scheda SD Configurazione Runtime completa Generation 4 RAMPS 1.2 e 1.3 Sanguinololu con 644P Firmware: Marlin Look ahead: mantiene le dimensioni di stampa a 20 x 20 x 14 centimetri, con ABS, PLA e altri materiali stampabili, purché in filo da 3mm; gli estrusori sono frutto prima del lavoro di Adrian Bowyer e poi di Wade Bortz, il cui estrusore omonimo è quello attualmente più diffuso. Tutti i cambiamenti introdotti da Mendel hanno un forte impatto sulla diffusione delle RepRap e sono sempre più gli utenti che ritengono quella stampante alla loro portata. Anche l elettronica, il software di slicing e stampa iniziano a Da una struttura a cubo, con movimentazione del piano di stampa in verticale e del carrello su X e Y, viene progettata Mendel, più compatta, più lineare nell assemblaggio e più accessibile come reperimento delle parti. prendere una forma più concreta, offrendo agli utenti un pacchetto Open Source completo dall inizio alla fine. Fra gli utenti che si cimentano nella costruzione di una RepRap c è anche Josef Průša, un giovane DJ che si è prima innamorato di Mendel e che poi ne ha fatto una versione semplificata, potenziata e di migliori prestazioni. Pur avendo compiuto da poco 22 anni, Josef Průša che vive a Praga nella Repubblica Ceca - è entrato a pieno titolo nel core team di RepRap ed ora ne rappresenta l incarnazione con numerosi interventi, dimostrazioni e grande copertura mediatica. Il suo lavoro è stato notevole in quanto ha ulteriormente consolidato e potenziato Mendel fino a creare la versione che porta il suo nome. Si tratta di una buona stampante 3D, di montaggio relativamente semplice e del costo complessivo prossimo ai 600 euro. 34 Settembre 2012 ~ Elettronica In

5 velocità elevate, quando possibile Steprate elevato Protezione con interrupt per la temperatura Movimento con reale accelerazione lineare basato su interrupt Pieno supporto dei finecorsa Supporto scheda SD Cartelle su scheda SD (richiede host software su computer compatibile) Supporto di LCD (ottimale 20x4) Sistema di menu su LCD per la stampa autonoma da scheda SD, controllata da un click-encoder. EEPROM di memorizzazione parametri operativi come velocità max, accelerazione max, e le variabili simili Supporto degli archi Sovracampionamento della temperatura AutoTemp Riscontro dei finecorsa al software host. sdcardlib aggiornato Monitoraggio del piatto riscaldato Tante piccole funzionalità e accorgimenti aggiuntivi RAMPS Sanguinololu Ultimaker s Electronics versione Generation_6_Electronics Firmware: Repertier-Firmware Supporto di accelerazione RAMP Pianificazione del percorso per velocità di stampa elevate Sistema di prevenzione dello sgocciolamento dall estrusore Traiettoria ammorbidita per linee più morbide Controllo della pressione dell ugello per una migliore qualità di stampa Supporto estrusori multipli Protocolli di comunicazione Standard ASCII e binario Repetier Selezione automatica del protocollo per funzionare con qualsiasi software host. Monitoraggio continuo della temperatura Memorizzazione in EEPROM dei parametri principali per evitare la ricompilazione Gestione tramite interrupt degli stepper, lasciando il tempo necessario per il riempimento della cache per il movimento successivo. Controllo PID della temperatura dell estrusore Buffer d invio gestito via interrupt Uso ridotto della memoria RAM, con conseguente cache di grandi dimensioni Supporto scheda SD mm e pollici possono essere utilizzati per G0/G1 Funziona con Skeinforge 41, tutti i comandi sconosciuti vengono ignorati. Funzionamento a secco: esegue G-Code senza utilizzare l estrusore. In questo modo è possibile verificare guasti non relativi agli estrusori, senza stampare Tabella di termistori generici e definiti dall utente (basta impostare r0, t0, beta, r1, r2) in config, a partire dalla versione RAMPS Sanguinololu Generation_6_Electronics Generation_7_Electronics Le caratteristiche di Prusa Mendel, uno degli attuali modelli a catalogo RepRap, sono ad oggi fra le migliori disponibili e questa versione si distingue per l ottimo rapporto fra la complessità del montaggio e i risultati ottenuti. Si tratta di un modello che gode di numerosi estimatori i quali continuano a sfornare elementi aggiuntivi e sostitutivi, riempiendo siti come Thingiverse di optionals pronti per la stampa. Scegliere una Prusa Mendel ad oggi è una scelta che garantisce espandibilità e flessibilità. EVOLUZIONI E INTERPRETAZIONI RepRap oggi non è però solo Prusa Mendel: MendelMax, RepRapPro Huxley e Wallace sono i modelli attualmente promossi dal core Team, mentre curiosando nel wiki troviamo una serie di altre versioni fra cui la Galileo dei Kent s Strapper la famiglia Cantini di assieme a soluzioni che seguono le ispirazioni più diverse. Il progetto MendelMax sostituisce le barre filettate con dei profili in alluminio per migliorare drasticamente la stabilità e al tempo stesso rendere il Dalla Mendel alla Prusa Mendel: ecco Josef Pruša che illustra come la sua stampante sia ancora più semplice della Mendel originale e di fatto sia quella con il miglior rapporto prezzo prestazioni disponibile nel panorama RepRap. montaggio più semplice. Una volta trovato il fornitore per il taglio dei profili come da lista dei materiali, questa versione può essere assemblata effettivamente con meno fatica e meno Elettronica In ~ Settembre

6 RepRap è anche RepRapPro Huxley, qui ritratta con tutte le parti plastiche che la compongono, mentre qui sotto a sinistra la struttura della MendelMax lascia intuire una notevole stabilità. All opposto c è l approccio minimalista di Wallace. ancora possibile stampare tutte le parti di un altra Huxley. La superficie di stampa è un piano riscaldato realizzato con un circuito stampato le cui tracce costituiscono una resistenza da diversi watt e pochi ohm, come da specifiche RepRap. In un piccolo involucro si nasconde però la precisione: 0,1mm di accuratezza, 0,0125mm di risoluzione, 30 mm/sec di deposizione, 200 mm/sec di spostamento e 33 cm cubi di materiale deposto all ora. Chi vuole iniziare a stampare in 3D con il minimo investimento, può prendere in considerazione la Wallace: nata come derivazione molto libera della Printrbot, è stata ridisegnata interamente in OpenSCAD per poter essere adattata alle esigenze di ciascuno (purché ovviamente abbia accesso a una stampante 3D per auto prodursi i pezzi). Le barre lisce e filettate sono preferibilmente da 6mm, ma tutti gli oggetti da stampare possono essere ripresi e adattati parametricamente a barre e cuscinetti per i classici 8mm di diametro. Esistono già alcuni esemplari funzionanti di Wallace, ma il progetto è ancora in pieno sviluppo. dubbi sul posizionamento dei vari pezzi. Il progetto è attivo da diversi mesi e ormai l autore ha portato a termine il suo personale esemplare. Alcune parti di collegamento fra i profili sono realizzati con una RepRap, così da mantenere la tradizione di autoreplicazone, con meno parti in generale da realizzare in ABS o PLA. Grazie alla stabilità, MendelMax è adatta al trasporto e alla stampa a velocità più elevate rispetto a Prusa Mendel. Dalle fotografie pubblicate, non si può che riconoscere la pulizia e la regolarità di tutti i vari campioni di stampa. RepRapPro Huxley è una versione disponibile in un kit appositamente realizzato dall azienda fondata da Bowyer RepRapPro - per rendere disponibile a tutti una soluzione completa di ogni parte. Huxley ha delle modifiche rispetto a Mendel e utilizza una scheda elettronica specifica, già dotata del necessario per la stampa autonoma con scheda SD. L area di stampa è più ridotta rispetto a Prusa Mendel, ma con 14 x 14 x 11 centimetri è CONTROLLER OPEN SOURCE Dopo tutta questa serie di strut- 36 Settembre 2012 ~ Elettronica In

7 ture meccaniche è abbastanza naturale chiedersi come si possa pilotare ciascuna di esse. La risposta è abbastanza semplice: con una qualsiasi delle schede sviluppate parallelamente dal team RepRap e dagli utenti più intraprendenti. Tutte le varie schede condividono infatti delle caratteristiche minime comuni e quindi il pilotaggio dei 3 assi, dell estrusore e la lettura dei sensori è praticamente garantita con Gen7, Sanguinololu e RAMPS (RepRap Arduino Mega Pololu Shield). Di base c è l architettura di Arduino, con un ATmega di tipo 644P o 1280P, dotato di opportuno bootloader Arduino, poi l hardware si è specializzato in varie direzioni per arrivare a schede che supportano uno o più estrusori assieme al set minimo di 4 motori, tre sensori di fine corsa, un termistore e due unità resistive di potenza (estrusore e piano di stampa riscaldato). Le tre schede citate sono quelle attualmente in produzione e distribuzione, ma esistono altre schede meno popolari, ma comunque funzionali, che devono ancora uscire o sono già diventate obsolete. Prima di queste, le soluzioni esistenti erano basate su driver ingombranti e cablaggi abbastanza complessi, ereditati da prodotti come Makerbot Cupcake. Utilizzare l IDE di Arduino per la configurazione e programmazione del firmware di queste schede è un grande vantaggio in quanto si va a colpo sicuro senza particolari problemi, ma determina delle caratteristiche hardware minime a cui ogni progetto deve corrispondere. Che Arduino, con la sua architettura e il sistema di sviluppo IDE, sia un ottimo candidato per pilotare dei motori stepper e leggere dei sensori, siamo tutti d accordo, ma dato l elevato numero di pin coinvolti nelle attività di input output, o si usa la versione MEGA o non ci sono abbastanza pin disponibili. Da qui la progettazione di Gen7 e Sanguinololu: due schede che incorporano direttamente un ATmega, l interfaccia USB to Serial, i collegamenti ai moduli driver per motori stepper, una serie di pin di I/O generici e i due moduli di potenza mosfet per il piatto e l estrusore. Il vantaggio di queste schede sta nell uso di un particolare driver, inizialmente sviluppato da Pololu Electronics e poi replicato in open source per un improvviso shortage della versione originale, capace di pilotare i motori stepper fino al sedicesimo di passo. Questo modulo è estremamente compatto e utilizza componentistica SMD per raggiungere 2 ampere di corrente per avvolgimento, con motori a basso e alto voltaggio. Dopo una partenza abbastanza complessa dell elettronica in versione Darwin, una singola scheda di costo ragionevolmente La scheda RAMPS 1.3, basata su Arduino Mega. La scheda elettronica Gen7 in versione 1.4 La scheda Sanguinololu 1.3 g contenuto svolge tutte le funzioni necessarie a far funzionare le varie stampanti 3D, siano delle Prusa o delle Huxley o altro ancora, integrando addirittura il microcontrollore. La compatibilità fra meccanica e scheda è come indicavamo precedentemente garantita e solo abbandonando la via maestra si possono incontrare limitazioni di una o l altra soluzione. Ora che la diffusione delle Prusa e dei derivati sta raggiungendo le decine di migliaia di pezzi, si stanno avviando nuovi progetti che recepiscono le richieste più frequenti di espansione, ovvero la memoria SD per i file da stampare e un sistema con display e tastierino con cui interagire con la stampante. Si tratta dei due Elettronica In ~ Settembre

8 Il controllo dei motori stepper di tipo bipolare è affidata su tutte le varie schede controller a un modulo driver sviluppato da Pololu Electronics e successivamente implementato come versione open source con il nome StepStick. elementi necessari per rendere autonoma la stampante, liberando il computer immediatamente dopo il processo di slicing del file. Già oggi è possibile aggiungere questi due elementi alle tre versioni di controller, ma solo alcuni firmware specifici permettono di poterli attivare e utilizzare correttamente. Questo ci introduce all ultimo aspetto di RepRap: il software. 2D+2D+2D+2D. =3D Il titoletto di questo capitolo è in estrema sintesi la spiegazione di quello che fa la nostra stampante 3D, ovvero sovrapporre sottili immagini bidimensionali che vanno a costituire verticalmente un oggetto solido. Per farlo c è di mezzo un processo software che parte da un reticolo di triangoli che compongono la superficie dell oggetto 3D, lo trasforma in una serie di sezioni orizzontali, elabora l immagine bidimensionale trasformandola in perimetri e riempimenti, converte ogni segmento in un linguaggio specifico (G-CODE), lo trasferisce nel modo opportuno sul controller della stampante che infine lo trasforma in spostamenti dei motori e dell estrusore. Questo processo vede per ogni passaggio dei software specifici, dalla modellazione dell oggetto fino allo spostamento dei motori e il team di RepRap ha dedicato energie e intelligenza alla strutturazione di questi vari passaggi. I codici usati dal firmware Marlin Il firmware Marlin, da noi scelto e utilizzato sulle stampanti 3D che abbiamo in uso per le sue ottime prestazioni, supporta dei codici standard G, dei codici RepRap M e dei codici proprietari M. Dato che i file generati dai programmi di slicing sono testuali, è possibile sia leggerli, sia modificarli. Con questa tabella avete a disposizione tutte le informazioni per capire e modificare i file in G-Code. I codici descritti sono quelli implementati su Marlin V RC2 rel.171 del luglio Codici G G0 -> G1 G1 Movimento coordinato X Y Z E G2 ARCO orario G3 ARCO antiorario G4 Pausa S<secondi> o P <millisecondi> G10 ritrae il filamento in base alle impostazioni di M207 G11 recupera il filamento ritratto in base alle impostazioni di M208 G28 Home di tutti gli assi G90 Uso di coordinate assolute G91 Uso di coordinate relative G92 Imposta la posizione corrente alle coordinate date Codici M RepRap M0 M1 M104 M105 M106 M107 M109 M114 stop incondizionato - Attende che l utente prema un pulsante sul display LCD (Solo se ULTRA_LCD è abilitato) Come M0 Imposta la temperatura target per l estrusore Legge la temperatura corrente Attiva la ventola Disattiva la ventola Attende che la temperatura dell estrusore raggiunga la temperatura target Visualizza la posizione corrente Codici M personalizzati Marlin M17 Attiva e alimenta tutti i motori passo-passo M18 Disabilita tutti i motori passopasso, come M84 M20 elenca il contenuto della Scheda SD M21 Inizializza la scheda SD M22 Rilascia la scheda SD M23 Seleziona il file su SD (M23 filename.g) M24 Avvia / riprende la stampa da file su scheda SD M25 Mette in pausa la stampa da file su scheda SD M26 Imposta la posizione sulla SD in byte (M26 S12345) M27 Rapporto dello stato di stampa da scheda SD M28 Inizia la scrittura su scheda SD (M28 filename.g) M29 Termina la scrittura su scheda SD M30 Elimina il file dalla scheda SD (M30 filename.g) M31 Tempo trascorso dall ultimo M109 o dall avvio della scheda SD su seriale M42 Cambia lo stato di un pin via g- code M80 Accende l alimentatore M81 Spegne l alimentatore M82 Imposta i codici E come assoluti (default) M83 Imposta i codici E come relativi durante la modalità a Coordinate Assolute (G90) M84 Disabilita i motori passo passo fino al prossimo movimento; oppure utilizza S <secondi> per specificare un tempo di attesa dopo il quale i motori passopasso saranno disabilitati. S0 per disattivare il timeout. M85 Imposta l attesa del timer di spegnimento con il parametro S 38 Settembre 2012 ~ Elettronica In

9 Fortunatamente non si è trattato di inventare tutto da zero e parte del processo è stato ereditato dal mondo delle CNC, dove molti aspetti sono già stati risolti e standardizzati. L utilizzo di G-Code per pilotare il controller e la stampante lascia la strada aperta a numerose personalizzazioni e per questo il processo prevede che in alcuni passaggi venga indicata la disponibilità di particolari funzioni o il gusto del codice da produrre. Abbiamo riportato in un box i comandi standard e proprietari gestiti dal firmware Marlin per darvi un idea di quello che si può fare con le varie istruzioni del G- Code. Proprio per consentire una certa flessibilità, i programmi di slicing demandati alla generazione del G-Code partendo dal file 3D prevedono la possibilità di aggiungere dei comandi a inizio e fine file, così da poter attivare e gestire funzioni specifiche del controller o della stampante. Altre funzionalità si stanno pian piano spostando dall ambito proprietario a quello standard, sia come risposta alle esigenze degli sviluppatori, sia come avanzamento dell insieme minimo delle prestazioni che la piattaforma RepRap deve garantire. Al momento, è comunque il software di slicing che aggiunge qualità e prestazioni alle stampe attraverso l implementazione di soluzioni tecniche quali la gestione degli spessori, l inserimento di supporti e piatteforme, l ottimizzazione dei movimenti e la creazione di riempimenti con geometrie particolari. I due Open Source più utilizzati sono Skeinforge ( org/wiki/skeinforge) e Slic3r ( entrambi sono ancora in fase di beta, ma pur non avendo ancora raggiunto la fatidica versione 1.x, entrambi sono già in grado <secondi>. Per disabilitare impostare a zero (default) M92 Imposta axis_steps_per_unit - stessa sintassi di G92 M114 invia la posizione corrente alla porta seriale M115 Restituisce la stringa descrittiva delle funzionalità M117 messaggio sul display M119 Invia lo stato del sensore EndStop alla porta seriale M140 Imposta la temperatura target del piano di stampa M190 Attende che temperatura del piano di stampa raggiunga quella target M200 M201 M202 M203 M204 Imposta il diametro del filamento Imposta l accelerazione massima in unità / s ^ 2 per i movimenti di stampa (M201 X1000 Y1000) Imposta l accelerazione massima in unità / s ^ 2 per i movimenti di spostamento (M201 X1000 Y1000) Non utilizzato in Marlin! Imposta la velocità massima di avanzamento che la vostra macchina è in grado di sostenere (M203 X200 Y200 Z300 E10000), in mm / sec Imposta l accelerazione di default: S per il movimento normale, T per il solo filamento (M204 M205 M206 M207 M208 M209 S3000 T7000) i mm / sec ^ 2; stabilisce anche il tempo minimo di segmento in ms (B20000) per evitare errori di buffer underrun e l avanzamento minimo M20 Impostazioni avanzate: S = velocità di stampa minima, T = solo spostamento, B = tempo minimo per segmento, X = scatto massimo xy, Z = scatto massimo Z, E = strappo massimo per E imposta un offset aggiuntivo per il posizionamento su home imposta il recupero di lunghezza S [mm positivo] F [avanzamento mm / sec] Z [ulteriore sollevamento z / salto] imposta la lunghezza del recupero/rilascio di S [aggiunta di millimetri positivi alla S di M207 *] F [avanzamento mm / sec] S <1 = vero / 0 = falso> Abilita il meccanismo automatico di rilevazione del recupero se il software slicer non supporta G10/11: ogni normale movimento di sola estrusione sarà considerato come recupero conformemente alla direzione S M220 <fattore in percentuale> - Imposta in percentuale il fattore di incremento o decremento della velocità di spostamento S M221 <fattore in percentuale> - Imposta in percentuale il fattore di incremento o decremento della velocità di estrusione M240 Attiva una macchina fotografica per scattare una fotografia M301 Imposta i parametri I, P e D del PID (Proporzionale, Integrale e Derivato) M302 M303 M400 M500 M501 M502 M503 M999 Permette estrusioni a freddo PID relè autotune S <Temperatura>: imposta la temperatura desiderata. (di default il target è 150 C) Termina tutti i movimenti Memorizza nella EEPROM i parametri Legge e utilizza i parametri dalla EEPROM (se avete bisogno di ripristinarli dopo averli cambiati temporaneamente). Torna alle impostazioni di fabbrica di default. Devono essere memorizzare in EEPROM per utilizzarle in seguito. Restituisce le impostazioni correnti (in memoria non da EEPROM) Riavvio dopo un arresto forzato causato da un errore Elettronica In ~ Settembre

10 gestire i file già in formato STL per renderli privi di difetti e adatti allo slicing, che effettuano internamente. Che si tratti di una scheda Sanguinololu, una Ramps o una Gen_7, i collegamenti sono sempre gli stessi, con poche variazioni sul tema. In questo disegno abbiamo lo schema completo del collegamento di una Prusa Mendel con tutti gli accessori. di produrre del G-Code per la stampa di oggetti 3D complessi e di qualità. Negli ultimi mesi Slic3r ha guadagnato utenti grazie alle sue prestazioni sempre più interessanti e all interfaccia decisamente più semplice rispetto a Skeinforge. Entrambi non sono però gli unici slicer ed esistono prodotti commerciali che generano il G-Code di stampa come parte del processo di creazione e gestione dei modelli tridimensionali. Applicazioni come Netfabb Studio si occupano invece di aggiustare e POTENZA DI ELABORAZIONE Il passaggio da 3D a singole fette pronte per la stampa è un processo particolarmente oneroso e complesso, soggetto a potenziali errori e che richiede tempo anche su macchine di buone prestazioni. Anche in prospettiva, al momento è difficile pensare che si possa passare dall attuale processo che genera il G-Code su computer per arrivare a un controller che carica direttamente il file STL o 3D e lo materializza direttamente. Più probabile invece che vengano realizzati controller e firmware in grado di gestire più di un estrusore e che implementano funzioni autonome di stampa evolute quali la composizione di più oggetti sul piatto di stampa o la ripetizione di più copie di un medesimo soggetto già tradotto in G-Code. Nel prossimo numero ci occuperemo del processo di stampa dall inizio alla fine, scoprendo anche i trucchi e gli accorgimenti per ottenere il miglior risultato dalla stampante che abbiamo a disposizione. g M Elett onica Fo r n i t u r e p e r h o b b i s t i, s c u o l e e i n d u s t r i a Distributore autorizzato: Il tuo punto di riferimento per l elettronica a ROMA Via Val Sillaro Roma Tel: Settembre 2012 ~ Elettronica In