Supporti per la stampa 3D: stampare oggetti con parti a sbalzo

Nella realizzazione di un oggetto stampato in 3D particolarmente complesso, i supporti sono fondamentali. Dopo che si assume un po' di esperienza con la stampa 3D, una domanda sorge spontanea:

Considerando che le stampanti 3D FDM depositano il materiale a strati muovendosi in verticale, com'è possibile stampare un oggetto avente parti aggettanti che NON hanno materiale al di sotto su cui appoggiarsi?

Mistero della fisica? Nient'affatto! Il tutto è risolvibile mediante dei supporti removibili a fine stampa, generati in automatico dal software di slicing.

In questa guida ti spiego nel dettaglio cosa sono i supporti e come utilizzarli grazie a un esempio pratico stampato direttamente da noi!

Cosa sono i supporti

I supporti sono strutture che vengono generate dal software slicer quando l'oggetto da stampare presenta delle superfici inclinate, dei ponti, degli sbalzi o degli aggetti. La funzione delle strutture di supporto è quella di sostenere queste parti del modello durante la stampa, evitando il collasso delle superfici a causa della forza di gravità, che farebbe colare il materiale.

Tali supporti possono essere rimossi a mano oppure, nei casi in cui si disponga di una stampante 3D con doppio estrusore, possono essere realizzati estrudendo un materiale diverso da quello principale e che, a contatto con una determinata soluzione liquida, si dissolve.

In genere, nel software slicer è possibile attivare o disattivare la generazione automatica dei supporti. Se attivata, viene abilitata la possibilità di modificare i parametri che ne gestiscono la realizzazione, come ad esempio la geometria, la densità, lo spessore o la velocità di stampa.

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Materiali idrosolubili per i supporti

Tra i materiali di stampa più indicati per la realizzazione dei supporti troviamo al primo posto il PVA. Il PVA - alcol polivinilico - è un composto chimico biodegradabile, non tossico e solubile in acqua, non necessariamente calda.

Grazie a questa proprietà, il PVA è impiegato spesso come materiale di supporto per oggetti di ABS, PLA o PETG, materiali con cui lega bene. Un materiale idrosolubile alternativo al PVA è l'HIPS, il quale si dissolve nel Limonene ed ha un costo inferiore al PVA.

Inutile dire che il PVA è molto apprezzato grazie al fatto che dissolve in semplice acqua, evitando ai consumatori la movimentazione di composti chimici.

Nella nostra guida pratica ci focalizzeremo sull'impiego e la rimozione dei supporti realizzati con lo stesso materiale dell'oggetto da produrre.

Come modello da realizzare, abbiamo scelto una statuetta in scala del Cristo Redentor di Rio de Janeiro (eh si, abbiamo voglia di caldo e mare!). Come puoi vedere dall'immagine sottostante, la figura ha un corpo centrale e presenta le braccia aperte fortemente aggettanti. Sarà proprio sotto le braccia che andremo a realizzare i supporti.

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Supporti e slicer

I programmi di slicing offrono la possibilità di scegliere se posizionare o meno un supporto a sostegno delle parti sporgenti del modello 3D. Inoltre, è possibile impostare, a seconda delle proprie esigenze, un angolo di sbalzo massimo superato il quale verrà generato il supporto (solitamente, il limite è impostato generalmente a 60°).

In funzione dello slicer che si sceglie, potrebbero esserci delle variazioni nel volume del materiale di supporto. Se, per esempio, consideriamo lo slicer Simplify3D, si potrà ottenere un supporto ottimizzato. Ciò comporta un risparmio di materiale, una riduzione dei punti di contatto con il modello da stampare e una maggiore facilità di rimozione.

Un'altro software molto utilizzato è Meshmixer il quale ottimizza i supporti e minimizza l'apporto di materiale. L'ottimizzazione dei supporti è un aspetto non trascurabile nella stampa 3D FDM, tant'è vero che nel tempo sono stati implementati diversi algoritmi per la creazione di supporti "intelligenti".

In questa guida abbiamo adoperato lo slicer opensurce Cura e l'oggetto è stato stampato con una Printerbot Simple.

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Esempio pratico di uso dei supporti

Dopo aver caricato l'oggetto nello slicer e impostato i parametri relativi alla qualità di stampa, al riempimento ed alla velocità e temperatura di estrusione, abbiamo tre possibilità di scelta relative al tipo di supporto:

• attivarli ovunque;
• posizionarli in modo che il supporto si innalzi solo dal piatto di base;
• non attivarli.

L'opzione va impostata dalla tendina evidenziata in turchese nell'immagine in alto e, una volta scelta l'impostazione che fa per noi, il volume del supporto sarà creato automaticamente dal programma. Generato il G-code, la stampante sarà in grado di riconoscere il supporto e di conseguenza lo tratterà in maniera diversa rispetto all'oggetto.

Il supporto corrisponde al volume azzurro che si vede sempre nell'immagine in alto. In questo caso l'opzione selezionata è "Touching buildplate", ovvero il supporto si innalza solo dal piatto di base, fino alle parti aggettanti.

Nell'immagine in basso, invece, abbiamo selezionato l'opzione "Everywhere". Come puoi notare, il software genera i supporti anche sotto al mento del nostro modello, appoggiandoli direttamente sul petto della figura. Un dettaglio non da poco in quanto i supporti sotto al mento potrebbero rovinare la superficie del modello.

In funzione dell'oggetto che si stampa è possibile scegliere, volta per volta, se adoperare o meno i supporti.

Nel nostro caso di esempio, l'uso è strettamente necessario, ma avremmo potuto optare, quasi indifferentemente, sia per l'opzione "Everywhere" mettendoli ovunque, che per l'opzione "Touching buildplate" facendoli partire solo dal piatto di base. Per la nostra stampa abbiamo scelto la seconda opzione anche se, a livello teorico sarebbe stata più corretta la prima.

Siccome l'oggetto è molto piccolo abbiamo ritenuto opportuno usare l'opzione "Touching buildplate" poichè, secondo noi, la stampante avrebbe gestito discretamente il piccolo sbalzo sotto al mento, come infatti ha fatto.

Le immagini seguenti mostrano l'oggetto con i supporti ancora attaccati e lo stesso oggetto dopo la rimozione dei sostegni.

Si può notare come il supporto sia dotato di un riempimento inferiore rispetto all'oggetto, per evitare spreco di materiale e per agevolare la rimozione manuale.

Per puro divertimento abbiamo provato anche a non mettere affatto il supporto ed a stampare comunque loggetto, in modo tale da mostrare le conseguenze di tale scelta. Il risultato è stato che la stampa non è andata a buon fine e le immagini sottostanti lo dimostrano.

Se hai ancora dubbi o curiosità in merito oppure se hai fatto esperimenti e vuoi condividerli con il network di stampa3d-forum, non esitate a scrivere sul forum!

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