Differenze tra stampanti 3D cartesiane, delta, polari

Ammettiamolo, "Stampa 3D" è un termine troppo generico per descrivere la vastità di storie e tecnologie che popolano il mondo della manifattura additiva.

C'è un intero popolo di makers ed aziende che hanno dato vita ad un ricco mercato, fatto di macchine desktop super economiche e industriali da decine di migliaia di euro. Ognuna diversa, ognuna conspecifiche caratteristiche tecniche.

Se pensiamo che Stampa 3D forum è stato fondato nel 2014... di acqua ne è passata sotto i ponti! O forse, visto il contesto, meglio dire che di modelli ne sono passati nelle nostre stampanti 

Curiosità, l'albero genealogico della stampa 3D

Ti faccio una domanda: secondo te quanti modelli di stampanti 3D sono esistiti fino a oggi?

10, 100, 1000?

La risposta non ce l'ho neanche io - e credo nessuno ce l'abbia! - ma una cosa è certa, di stampanti 3D ne sono sate prodotte veramente tante. Alcune sono rimaste dei prototipi, altre sono diventate modelli famosissimi comei la Prusa I3 o il modello CR-10.

Per pura curiosità, ti segnalo questa interessante timeline: rappresenta la "famiglia delle stampanti 3D" nate sulla base del progetto RepRap. Per visualizzarlo meglio, visita questo link.

Immagina quanti modelli e upgrade sono stati sviluppati, e considera che la timeline in oggetto è aggiornata soltanto fino al 2012! 

L'immagine che hai visto riporta i vari modelli di stampanti 3D suddivisi per tipologia. Per "tipologia" si intende la tipologia di meccanica: cartesiana, delta o polare.

Queste tipologie di stampanti 3D presentano delle differenze sostanziali, soprattutto se viene considerata la loro meccanica.

Procediamo quindi con la nostra analisi delle stampanti 3D a fusione di filamento e delle tipologie che le distinguono in base al tipo di meccanica.

Stampanti 3D cartesiane

Le stampanti cartesiane sono senza dubbio le più diffuse.

Il funzionamento è molto semplice e si articola su i tre assi cartesiani X, Y e Z. L'estrusore è si muove all'interno del volume di stampa scorrendo in modo lineare sui tre assi, determinando quindi in questo modo la sua posizione.

Nulla di nuovo, perché la meccanica delle stampanti 3D cartesiane è esattamente la stessa delle ben più conosciute macchine CNC.

Le stampanti 3D cartesiane sono facili da assemblare e da studiare in quanto struttura e componenti sono veramente semplici e comprensibili da chiunque.

Tra le stampanti 3D esistono anche macchine multiuso in grado di stampare in 3D, fresare, tagliare a laser e fare molto altro. Queste attività si svolgono sostituendo la 'testina' a seconda dello scopo.

Anche all'interno del gruppo di macchine cartesiane vanno però fatte delle distinzioni.

Infatti, il fatto che si muovano sui tre assi non significa che funzionino tutte allo stesso modo! Si tratta di scelte meccaniche che derivano da come viene concepita la macchina sin dall'inizio.

Ad esempio, la Geeetech Prusa I3 B sposta l'estrusore sugli assi X e Z, mentre il piatto si muove su Y.

Diversa invece è la meccanica della stampante 3D Creality Ender 5. La differenza si vede nei movimenti sugli assi cartesiani: in questo caso è il piatto di stampa a spostarsi su Z, mentre l'estrusore scorre sul piano X-Y posto nella parte superiore del volume di stampa.

Stampanti 3D delta

Riconoscibili dalla loro forma, che in genere si sviluppa in verticale, hanno una struttura a base triangolare e il piatto di stampa circolare.

L'estrusore è ancorato da tre braccia che si muovono su guide verticali. Lo scorrimento delle tre braccia sul rispettivo asse determina la posizione nello spazio dell'estrusore e, di conseguenza, il movimento sui tre assi cartesiani.

Una caratterstica importante e sostanziale differenza rispetto agli altri modelli di stampanti 3D, è che il piatto di stampa resta sempre fermo nella sua posizione sul fondo della stampate. E' l'estrusore a muoversi su tutti e tre gli assi.

Il vantaggio di questo tipo di meccanica sta nella maggiore velocità raggiungibile nei movimenti: le masse in gioco negli spostamenti sono molto ridotte - viene usato l'estrusore di tipo bowden - e il meccanismo di spostamento offre accelerazioni maggiori.

Tra i punti a sfavore, possiamo invece segnalare il volume di stampa. A parità di volume di stampa, infatti, le stampanti 3D delta sono molto più ingombranti delle cartesiane, a causa dell'ingombro delle aste a cui è ancorato l'estrusore.

In generale, possiamo dire che il volume di ingombro della stampante 3D sarà sempre doppio rispetto al reale volume di stampa.

D'altro lato, c'è chi vede in modo positivo questa caratteristica. La conformazione stessa della stampante 3D delta favorisce uno sviluppo in verticale, il che speiga perché solitamente queste stampanti 3D presentano un volume di stampa molto sviluppato su Z.

Un buon esempio di stampante 3D delta è la FLSUN:

Inoltre, non dimentichiamo che il volume di stampa delle Delta ha forma cilindrica. Alla base infatti abbiamo un piatto a forma circolare, che poi si sviluppa in verticale.

Stampanti 3D polari

Di stampanti 3D polari se ne sono sempre viste molto poche. Anche se si tratta di una meccanica molto interessante, che a causa di alcune complicazioni a livello meccanico non ha visto una grande diffusione.

Il posizionamento dell'estrusore nelle stampanti polari non è dato dagli assi X, Y e Z, bensì dalla combinazione di un angolo e di una distanza.

Il piano di stampa ruota su se stesso e si muove lungo un asse lineare allo stesso tempo, mentre l'estrusore si muove solo in altezza.

Il risultato è una stampante molto semplice e leggera nella sua costruzione, con un grande volume di stampa in rapporto all'ingombro totale della macchina. La stampante 3D polare e sicuramente la più conosciuta è il modello Polar3D, di cui abbiamo parlato in questo articolo.

Le meccaniche di stampa FDM sono diverse, ma non ne esiste una migliore in assoluto: ognuna presenta pregi e difetti e ciascuna trova maggiore consenso in base all'utilizzo.

Possiamo prendere come esempio dell'azienda italiana WASP, che è da tempo leader nel campo delle stampanti 3D delta, ma che nel suo ultimo progetto per l'edilizia è passata ad un sistema polare. La costruzione di Gaia infatti, la casa stampata in 3D, avrebbe richiesto una stampante delta troppo grande per essere realizzata.

Quale stampante 3D scegliere?

In conclusione, se sei alla ricerca di una stampante 3D da acquistare come prima cosa devi analizzare le tue esigenze. Necessiti di un volume di stampa di grandi dimensioni, oppure di velocità estreme?

Quello che posso consigliarti è di dare un'occhiata alla nostra lista di prodotti consigliati. E' una lista costantemente aggiornata dove riportiamo le macchine che a nostro avviso hanno un'ottimo rapporto qualità/prezzo.

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