Problemi stampa 3d e soluzioni: guida completa, cause e soluzioni

La stampa 3d FDM è probabilmente la tecnologia di manifattura additiva più diffusa al mondo. Ciò non vuol dire che sia la migliore o la più affidabile tecnologia di stampa 3d in commercio ma che grazie alla rete ed a fenomeni di “sharing del sapere online” come il movimento RepRap, oggi è possibile dotarsi di una piccola stampante 3d fdm con un esborso irrisorio.

Certo non si può paragonare questi oggetti alle stampanti 3D FDM industriali ne in termini di affidabilità ne di ripetibilità ne in termini di precisione.

La diffusione delle stampanti 3D FDM autocostruite o in kit ha comunque segnato un cambiamento epocale nel mondo della stampa 3D che oggi può contare su un numero sempre crescente di aziende, professionisti o appassionati che producono modelli tridimensionali attraverso il sistema FDM.

FDM: cosa significa

Fused Deposition Modeling ovvero modellazione attraverso la deposizione di materiale fuso.

Cos’è e come funziona una stampante 3D FDM

Una stampante 3D FDM consiste in un sistema a 3 assi attraverso il quale un estrusore deposita materiale fuso secondo geometrie assegnate attraverso file STL.

Mediante una sequenza di sovrapposizione di strati orizzontali di materiale, si compongono oggetti fisici tridimensionali pronti all’uso o utili a valutare la funzionalità delle geometrie progettate.

Terminologia di base per i sistemi FDM

Prima di partire con la guida ai problemi e soluzioni della stampa 3d, è importante conoscere alcuni termini comuni per i sistemi di stampa fdm più diffusi.

  • Piano di stampa

Superficie planare sulla quale vengono depositati gli strati di materiale fuso

  • Estrusore

Elemento di deposizione del materiale che comprende il cold-end (parte meccanica di trascinamento del filamento) e l’hot-end

  • Hot-end/Nozzle/Ugello

Elemento di rilascio del materiale fuso. Il foro d’uscita determina la definizione superficiale degli oggetti realizzati. Sulla maggior parte dei sistemi, scaldandosi, attiva la fusione del filamento.

  • End-stop

L’end-stop o fine corsa, è l’elemento che determina l’arresto dei motori lungo gli assi

Guida a problemi e soluzioni per la stampa FDM

Di sotto l’elenco di problemi e soluzioni più frequenti riscontrati dagli operatori del settore della stampa 3D fdm.

Fine filamento

La stampante esegue tutti i check di inizio processo, l’estrusore si muove correttamente nell’area di stampa ma non fuoriesce il filamento.
Ad un certo punto la stampante continua a lavorare ma dall’estrusore non viene emesso il materiale di stampa.

Causa del problema di stampa

Nulla di più facile. Probabilmente è terminato il materiale di stampa. Aprire e verificare lo stato del materiale nel vano che ospita le bobine di filamento.
Se invece utilizzi un sistema open con bobina di filamento di stampa a vista, probabilmente questo tipo di problema sarà ancora più facile da individuare… da evitare.
Molti sistemi di stampa 3d professionali FDM sono dotati di sensori e sistemi software in grado di allertare l’operatore ancor prima che il problema si palesi al fine di poter eseguire in tempo il cambio bobina.
Alcuni sistemi, specie quelli non professionali, non presentano sistemi di rilevamento dello stato materiale.

Soluzione del problema di stampa: fine filamento

Prima di iniziare a stampare conviene eseguire un check sullo stato del filamento di stampa 3D. Nel caso in cui fosse necessario, sostituire la bobina del filamento.

Nozzle troppo vicino al piano di stampa

Il problema si presenta all’inizio del processo di stampa. Tutto è in ordine, la stampante inizia a lavorare, il filamento viene caricato correttamente verso l’estrusore ma dall’ugello non fuoriesce nulla. Il piano di stampa rimane inesorabilmente vuoto.

Causa del problema di stampa

Se il gear di caricamento del filamento sul corpo estrusore lavora senza intoppi, molto probabilmente non hai impostato la giusta distanza tra l’ugello ed il piano di stampa. L’ugello è letteralmente attaccato, o quasi, al piano di stampa e ciò preclude la fuoriuscita del filamento fuso. Questo tipo di problema, se non individuato ad inizio processo, potrebbe portare ad un distacco del modello in fase di stampa con conseguente fallimento del processo produttivo causato dalla mancata adesione dei primi layer di stampa al piano di lavoro.
Nella peggiore delle ipotesi si può arrivare ad un blocco macchina a causa dell’eccessiva quantità di materiale depositata all’interno dell’hot end.

Soluzione del problema di stampa: distanza minima del nozzle dal piano di stampa

L’approccio alla soluzione del problema della distanza minima tra nozzle e piano di stampa contempla due opzioni.

  • Calibrazione del piano di stampa attraverso le viti
    Agire sulle viti in prossimità del perimetro del piano di stampa per livellare (abbassare) il piano di lavoro affinché ci sia abbastanza spazio per l’estrusione del filamento.
  • Calibrare la distanza ugello attraverso Z OFFSET
    Operare sui parametri del firmware per settare in modo corretto il parametro spesso individuato come “Z OFFSET”. Nel caso la distanza tra ugello e piano di stampa sia da aumentare, aumenta in positivo il valore dello Z OFFSET. In caso contrario imposta il parametro verso un valore negativo per avvicinare l’ugello al piatto di stampa. Probabilmente la buona riuscita dell’operazione necessiterà di qualche test prima di individuare il valore corretto. Armati di pazienza e buona calibrazione.

Stampante 3d fdm ed estrusore otturato

Il processo di stampa viene avviato ma non viene estruso alcun materiale. Anche dopo aver provato ad estrarre ed inserire il filamento nell’estrusore la situazione non cambia.

 Estrusore stampante bloccato: le cause del problema

L’utilizzo frequente della stampante o l’utilizzo molto discontinuo nonché il frequente cambio di tipologia di filamento di stampa, può causare il blocco dell’estrusore.

Nella maggior parte dei casi il problema è dovuto ai residui di filamento che si depositano all’interno dell’hot end che occludono o rendono difficoltoso il passaggio del nuovo filamento. A riprova del fatto che all’interno dell’hot end si depositano frequentemente dei frammenti di filamento, basta osservare cosa accade ad esempio al cambio di filamento tra PLA ed ABS.

Potrai notare specialmente nei primi “metri”, l’estrusione di componenti che bruciando (a causa dell’elevata temperatura necessaria per l’estrusione dell’ABS), segnano le stampa con zone scure. Con materiali differenti il fenomeno può presentarsi anche sotto forma di emanazioni di fumo.

Se ti trovi di fronte a questo fenomeno vuol dire che la tua stampante necessita di manutenzione e che il tuo estrusore potrebbe presto bloccarsi.

Soluzione del problema di stampa: Ugello bloccato

Se il tuo estrusore si blocca non ti resta che affidarti all’arte di uno dei mestieri più antichi del mondo… la sarta.

  • Sbloccare l’ugello con uno spillo
    Il primo approccio, ed anche quello più veloce, per provare a sbloccare l’ugello è quello dell’ago. Portate la temperatura dell’ugello ad un valore superiore rispetto a quello di fusione ed estraete il filamento. Nel caso del PLA riscalda l’ugello fino a 220gradi ed estrai il filamento. Attendi qualche minuto e con uno spillo provate a penetrare il foro in modo da disostruirne l’uscita… I segni delle ustioni sulle dita rappresenteranno la tua poca calma nell’eseguire l’operazione. Sii cauto ed attento. Nel caso il foro d’uscita dell’ugello fosse estremamente piccolo, dotati di un kit di pulizia per aerografo.
  • Sbloccare estrusore con segmento di filamento
    Se la prima pulizia con il metodo dello spillo non ha funzionato, è il momento di passare alle maniere forti. Se all’interno della stampante hai caricato del PLA, estrai il filamento dall’estrusore e porta la temperatura dell’hot end a 220gradi. A questo e prova ad punto inserisci nuovamente del filamento di PLA nell’estrusore e prova ad estrudere del materiale attraverso il pannello di controllo della stampante 3D. Se non accade ancora nulla, spingi manualmente il filamento all’interno dell’estrusore e controlla che dall’ugello venga emesso del filamento fuso. Quest’ultima operazione va eseguita con estrema cura per evitare, a causa dell’elevata forza applicata, di “piegare” irrimediabilmente gli assi interessati all’applicazione della forza stessa. Ad operazione conclusa, elimina l’eccesso di materiale estruso dall’ugello con l’ausilio di una piccola spazzola metallica.
  • Sbloccare estrusore: disassemblare e riassemblare l’hot end
    A mani estreme estremi rimedi. Se il tuo estrusore non ne vuole sapere nulla di ricominciare a funzionare, non ti resta che smontare fisicamente l’hot end per eseguire una pulizia approfondita. L’operazione non è difficile ma richiede cura e metodo… specialmente in fase di riassemblaggio. Consultate il manuale in dotazione alla vostra stampante e buon lavoro…
  • Sbloccare estrusore: metodo a freddo (atomic pull/cold pull)
    Un altro metodo utilizzato per pulir e sbloccare l’hot end consiste nel cosiddetto metodo a freddo – cold pull. Nel caso dell’ABS, estrai il filamento dall’estrusore e porta la temperatura ugello a 240 gradi. Dopo circa 5 minuti inserisci manualmente nell’estrusore, un segmento di filamento di circa 20cm e spingi fino a che non viene estruso del materiale dall’ugello. A questo punto, lascia il filamento ed imposta la temperatura dell’ugello a 110 gradi. Attendi ancora 5 minuti, afferra il filamento in alto e con un colpo secco estrailo dall’estrusore. Se avrai svolto a dovere l’operazione, il filamento estratto dovrebbe presentare nella parte finale (proveniente dall’hot end) una superficie conica.

FMD ed Estrusore fuori dal piano di stampa

Se al partire del processo di stampa sentite dei rumori sinistri e l’estrusore o il piano di stampa continuano caparbiamente a dirigersi nella direzione sbagliata, vuol dire che avete un problema da risolvere al più presto. Il rischio è quello di compromettere definitivamente la meccanica della stampante 3D.

 Stampa al di fuori del piano: le cause del problema

Nonostante le ripercussioni del problema possano essere molto serie, la causa del problema è spesso generata da “distrazioni” in fase di impostazione della macchina. Nello specifico spesso il problema è generato da:

  •  errori di impostazioni nel firmware
  • errata configurazione del software di slicing (tipologia stampante e volume di stampa)
  • mancato funzionamento o malfunzionamento degli end-stop (fine corsa)

Soluzione del problema: stampa 3D fuori dal piano

Verifica di aver installato l’ultima versione del firmware per la tua stampante 3d. Scarica il firmware dal sito del produttore e reinstallalo.

Prova a rivedere le impostazioni del software di slicing e reimposta il modello corretto della tua stampante. Ogni stampante ha valori specifici in merito alle dimensioni del volume di stampa… e non solo.

Controlla gli end stop per ogni asse e verificane il funzionamento. Se pur tenendo premuto il pulsante (nel caso di fine corsa meccanici) l’asse continua a muoversi, vuol dire che l’end stop si è scollegato o non funziona più. Controlla il collegamento e, nel caso in cui tutti i fili siano al posto giusto, sostituisci il fine corsa.

Rottura del filamento: problema di stampa 3d FDM

Tutto sembra essere in ordine ma nulla viene stampato. A meno che non si tratti di un blocco dell’estrusore, probabilmente sei incappato nella rottura del filamento.

Rottura filamento di stampa 3d: le cause del problema

Il problema di stampa ha usualmente due cause. La prima deriva da una incorretta conservazione del materiale. La conservazione dei materiali per stampa 3d è molto importante e spesso può inficiare il risultato di stampa. Nel caso dei filamenti è necessario che il materiale sia stoccato lontano da sorgenti luminose e di calore in ambiente asciutto.

La seconda causa di rottura del filamento invece, riguarda la scarsa qualità del materiale di stampa. Una variazione di diametro del filamento è infatti la principale causa di rottura.

Soluzione del problema: filamento di stampa 3d rotto

Prima di tutto occorre rimuovere il filamento. Una volta effettuata l’operazione, inserisci un nuovo filamento. Se il problema si ripropone controlla i parametri di temperatura e velocità di stampa. Segui le indicazioni del produttore in merito alle temperature ed imposta la velocità ad un valore pari o inferiore al 100%.

Se il problema dovesse persistere prova a controllare o stato del nozzle per scongiurare il blocco dell’estrusore.

Problema di stampa 3d: filamento rovinato

Quello del filamento rovinato (stripped) è forse uno dei problemi più fastidiosi

Rottura filamento di stampa 3d: le cause del problema

Il problema di stampa ha usualmente due cause. La prima deriva da una incorretta conservazione del materiale. La conservazione dei materiali per stampa 3d è molto importante e spesso può inficiare il risultato di stampa. Nel caso dei filamenti è necessario che il materiale sia stoccato lontano da sorgenti luminose e di calore in ambiente asciutto.

La seconda causa di rottura del filamento invece, riguarda la scarsa qualità del materiale di stampa. Una variazione di diametro del filamento è infatti la principale causa di rottura.

Soluzione del problema: filamento di stampa 3d rotto

Prima di tutto occorre rimuovere il filamento. Una volta effettuata l’operazione, inserisci un nuovo filamento. Se il problema si ripropone controlla i parametri di temperatura e velocità di stampa. Segui le indicazioni del produttore in merito alle temperature ed imposta la velocità ad un valore pari o inferiore al 100%.

Se il problema dovesse persistere prova a controllare o stato del nozzle per scongiurare il blocco dell’estrusore.

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