Progetto: Autocostruzione di una stampante 3D A cura di: Collignan Luca (lucadamiano.collignan@studenti.polito.it) D Agostino Niccolò (nicolo.dagostino@studenti.polito.it) D Urzo Marco (marco.durzo@studenti.polito.it)
Cos è? La stampa 3D è un metodo di produzione additiva: i manufatti non vengono realizzati per sottrazione di materiale dal pieno (come avviene ad esempio con frese e torni) ma per addizione, layer by layer, di materiale. Partendo da un modello matematico tridimensionale progettabile al computer, una stampante 3D può arrivare a realizzarlo partendo dai più svariati materiali (polimeri, carta, polveri metalliche e ceramiche), con una precisione mediamente intorno ai 100 micron. Peculiarità unica di questa tecnologia è inoltre la possibilità di creare componenti indipendenti ma interconnessi tra loro in un unica stampa, senza dover pensare a elementi di chiusura o fori per permettere inserimenti, come possiamo vedere in questo esempio: Gli ingranaggi di questo modello sono in grado di ruotare, e il tutto è stato realizzato in un unica stampa, nessun assemblaggio a posteriori. Utilizzate inizialmente a livello industriale nel campo della prototipazione (prototipazione rapida), in modo da evitare la realizzazione di costosi stampi temporanei per verificare l evoluzione dei progetti o la realizzazione manuale di modelli, il rapido e crescente sviluppo di questa tecnologia ha portato a un considerevole calo dei prezzi, permettendo così anche ai privati di utilizzarla. Ad oggi, sono migliaia i progetti che utilizzano questa tecnologia portati avanti da singoli o da piccoli gruppi di persone senza realtà industriali alle spalle; i modelli 3D di questi progetti sono spesso open source, e sempre più vengono condivisi e migliorati collaborando in rete. Addirittura, c è chi parla di una terza rivoluzione industriale, dove il consumatore, possedendo un macchinario di questo genere, diventa esso stesso produttore. La stampa 3D acquisirà un importanza sempre maggiore, e noi pensiamo sia importante come studenti, visti anche i costi ridotti, avere accesso a questa tecnologia nella nostra università.
Passando al concreto, illustreremmo ora il modello di stampante 3D, tra i moltissimi presenti, che avremmo scelto di realizzare, ovvero la RepRap modello Prusa i3: La Prusa i3 (Iteration 3) è la terza evoluzione dell ormai famoso progetto RepRap, il cui obiettivo è, tramite la pratica della diffusione dei saperi Open Source, permettere a quante più persone possibile nel mondo di dotarsi di uno strumento di fabbricazione tridimensionale a costo contenuto e auto replicante. Questa terza versione (inizialmente creata da uno dei core developer di RepRap, Prusajr) migliora in diversi aspetti la precedente Prusa i2: Rigidezza del telaio aumentata e possibilità di realizzarlo in 3 differenti versioni (singolo foglio di alluminio, singolo foglio di legno, scatola di legno) Assemblaggio semplificato Riduzione numero di parti da stampare Files parametrici per costruzione di stampanti di dimensioni diverse Oltre a ciò, permangono gli aspetti che hanno reso il progetto RepRap famoso in tutto il mondo grazie alla sua versatilità: Possibilità di autoreplicarsi, riproducendo alcuni componenti strutturali necessari con l aiuto di un altra stampante 3d Stampaggio con filamenti di ABS e PLA, e possibilità di espansione totale utilizzando gli estrusori adatti (altri polimeri, multi colori) Volume di stampa di circa 200x200x100 mm Community attiva intorno al progetto, che si evolve costantemente migliorando a livello hardware e software, pur utilizzando gli stessi componenti Utilizzo di Arduino e di motori passo-passo per stampanti facilmente reperibili
Perchè? Crediamo sia oggi indispensabile, se non quasi scontato, per una facoltà come la nostra possedere almeno una stampante 3D disponibile agli studenti. Visitando facoltà del resto d Europa e leggendo ogni giorno su internet articoli riguardanti progetti da loro portati avanti proprio utilizzando questa tecnologia, ci stupiamo del fatto che un nome come quello del Politecnico di Torino ne sia sprovvisto. Pensiamo una stampante 3D, in generale ma soprattutto nel particolare del contesto in questione, fornisca almeno 2 grandi vantaggi: 1. La possibilità per gli studenti di poter prototipare rapidamente e con buona/ottima precisione manufatti che ci obbligherebbero altrimenti a rivolgerci a (spesso costose) realtà esterne 2. Probabilmente il punto più importante, la possibilità di interagire con una tecnologia che guadagna sempre più importanza nel nostro settore non solo a livello di prototipazione ma anche come elemento essenziale nella progettazione, viste le possibilità uniche che offre (produzione di oggetti interconnessi ma indipententi in una stampata unica ecc...). Inoltre, a differenza di altri metodi di produzione dal costo proibitivo che come studenti spesso vediamo solo in video o proiettati a lezione, questo potrebbe essere uno dei rari casi in cui potremmo avere direttamente a che fare con la realtà di produzione/prototipazione, capirne il funzionamento, i pregi e i difetti confrontandoci con prodotti fisici invece che basandoci soltanto su delle immagini. Come? Il progetto si articolerebbe essenzialmente in 2 fasi: 1. Organizzazione di un incontro nel quale si andrebbe a spiegare agli studenti interessanti cosa abbiamo intenzione di fare e si capirebbe il numero di interessati a partecipare. Inoltre, si fornirebbero informazioni tecniche/organizzative sulle future modalità di utilizzo della stampante. 2. Dopo aver realizzato la stampante, questa verrebbe posizionata in un luogo disponibile agli studenti, e se ne organizzerebbero le modalità di fruizione.
Quanto? COMPONENTI - ELETTRONICA - 1 x scheda RAMS 1.4 (senza driver motori) - 5 x driver motori con dissipatore di calore - TELAIO (tipologie alternative) - Singolo foglio di alluminio - Scatola di legno - PARTI STRUTTURALI - 28 Parti stampate - Varia minuteria - ESTRUSORE E PARTI CORRELATE - 1 x estrusore J-HEAD - 4 x ventole 12 volt 40x40 mm - 3 x finecorsa meccanici - 1 x base riscaldata - 1 x supporto in vetro per la base - MOTORI E TRASMISSIONE - 5 x motori passo-passo NEMA 17-2 x cinghie GT2 larg. 6 mm lung. 760-900 mm - 4 x pulegge GT2 larg. 6 mm min. 12 denti - 11 x cuscinetti lineari LM8UU -5 x cuscinetti a sfera tipo 608-2 x accoppiatori per asse Z stampati - ALIMENTAZIONE E CAVETTERIA - 1 x alimentatore 12 V 30 A - Cavetteria varia - TOT - TELAIO ALLUMINIO - TOT - TELAIO IN LEGNO 40 cad. 12 110 60 60 50 45 cad. 6 cad. 3,50 20 5 cad. 23 cad. 6 cad. 5 cad. 0,7 cad. 0,7 cad. 3 25 5 570 520 FONTI: Componenti: RepRap Wiki (http://reprap.org/wiki/reprap) Prezzi: ebay (http://www.ebay.it/)