Creality SPARKX i8: quattro colori in un solo hotend per ridurre tempi e sprechi nella stampa 3D

Creality prepara una nuova stampante FFF multicolore con il marchio SPARKX

Creality sta preparando l’arrivo della SPARKX i8, una stampante 3D FFF desktop progettata intorno a un sistema a quattro colori che cerca di affrontare due dei principali limiti delle attuali soluzioni multicolore a singolo ugello: il tempo necessario per sostituire un filamento con l’altro e la quantità di materiale eliminata durante le operazioni di spurgo.

La macchina appartiene alla famiglia SPARKX, marchio sviluppato da Creality con l’obiettivo di proporre sistemi maggiormente orientati alla semplicità d’uso e a un pubblico che non vuole necessariamente affrontare tutte le complessità tradizionali della stampa 3D.

La SPARKX i8 non è ancora entrata nella normale fase commerciale. Creality ha aperto una pagina dedicata sulla quale gli interessati possono registrarsi per ricevere informazioni, offerte iniziali e aggiornamenti sul prodotto, ma al momento non sono stati indicati né il prezzo definitivo né una data precisa per l’avvio delle consegne.

Il principale elemento tecnico della macchina è denominato QuarTeks e consiste in una testa di stampa nella quale quattro percorsi del filamento vengono mantenuti separati fino a una distanza molto ridotta dall’ugello.

Secondo Creality, il tratto comune attraversato dai diversi colori misura appena 1,7 millimetri. Questa soluzione dovrebbe permettere alla SPARKX i8 di passare da un filamento all’altro in meno di un secondo, riducendo contemporaneamente la quantità di materiale che deve essere espulsa per ottenere una transizione cromatica pulita.

Perché cambiare colore rallenta tanto una normale stampante 3D

Per comprendere l’approccio di Creality bisogna considerare cosa avviene nei sistemi multicolore basati su un singolo estrusore.

In molte architetture il filamento selezionato viene spinto attraverso un percorso comune fino alla zona di fusione. Quando deve essere utilizzato un altro colore, quello precedente viene ritirato, il nuovo viene caricato e il sistema deve eliminare dall’ugello una certa quantità di materiale affinché il colore precedente non contamini quello successivo.

Il problema diventa evidente su modelli che prevedono centinaia o migliaia di cambi.

Una singola sostituzione può sembrare poco significativa. Moltiplicata per migliaia di passaggi, può però aggiungere ore al tempo complessivo e generare quantità di plastica che non finiranno nel componente.

Le tipiche torri di spurgo utilizzate nella stampa multicolore esistono proprio per gestire queste transizioni. Lo slicer costruisce accanto al modello una struttura sacrificabile sulla quale viene depositato il materiale necessario a stabilizzare il nuovo colore.

Altri sistemi espellono direttamente il materiale all’esterno del pezzo.

In entrambi i casi il principio è simile: parte del filamento acquistato dall’utente viene utilizzata per gestire il cambio e non per costruire l’oggetto.

QuarTeks porta quattro canali quasi fino all’ugello

Con QuarTeks, Creality cerca di spostare il punto nel quale i quattro filamenti condividono lo stesso percorso il più vicino possibile all’ugello.

La SPARKX i8 utilizza quindi quattro canali dedicati integrati nella stessa testa di stampa.

Il tratto condiviso è dichiarato in 1,7 millimetri.

Dal punto di vista fisico questo dato è importante perché la quantità di materiale da sostituire durante una transizione dipende anche dal volume della zona nella quale il vecchio e il nuovo filamento possono incontrarsi.

Se il percorso comune è molto lungo, il sistema deve rimuovere una quantità maggiore del materiale precedente prima che dalla punta dell’ugello esca il colore successivo con una contaminazione accettabile.

Riducendo questa zona a pochi millimetri, Creality punta invece a limitare drasticamente la quantità da espellere.

L’azienda dichiara un cambio di canale inferiore a un secondo e sostiene che non sia necessario eseguire le lunghe sequenze di scarico e caricamento tipiche di altre architetture a singolo hotend.

La SPARKX i8 rimane comunque una macchina a singolo ugello. Non dispone quindi di quattro hotend indipendenti che vengono fisicamente portati sulla zona di stampa.

Una sola testa evita anche il problema dell’allineamento tra utensili

La scelta di utilizzare una singola testa presenta un secondo vantaggio.

Nei sistemi con più estrusori o più teste indipendenti è necessario conoscere con precisione la posizione relativa di ciascun utensile. Un piccolo errore nell’offset può produrre bordi colorati non perfettamente coincidenti.

Nella SPARKX i8 tutti i colori raggiungono invece lo stesso ugello.

La posizione geometrica dalla quale viene depositato il materiale rimane quindi la stessa indipendentemente dal filamento selezionato.

Creality presenta questo elemento come uno dei fattori che dovrebbero migliorare la ripetibilità delle transizioni cromatiche.

Naturalmente rimane un altro problema: la contaminazione all’interno della zona di fusione. Passare da nero a bianco, per esempio, richiede generalmente una pulizia cromatica più severa rispetto al passaggio fra colori simili.

La riduzione del percorso condiviso può diminuire il materiale necessario, ma non elimina le proprietà fisiche del polimero fuso e la sua permanenza nell’ugello.

Il dato dei cambi colore in meno di un secondo va interpretato correttamente

Creality indica per QuarTeks un tempo inferiore a un secondo per la commutazione fra i quattro canali.

Il dato riguarda però il cambio del canale del filamento e non significa necessariamente che ogni intera transizione cromatica all’interno di una stampa aggiunga soltanto un secondo.

Il tempo effettivo dipende anche dalla quantità di materiale che lo slicer decide di utilizzare per pulire l’ugello, dalla combinazione dei colori, dalla geometria del pezzo e dalla strategia adottata per nascondere o eliminare il materiale di transizione.

È comunque una differenza importante rispetto ai sistemi nei quali il filamento deve percorrere all’indietro una parte significativa del circuito prima che quello successivo possa essere alimentato.

Ed è proprio su questo vantaggio che Creality basa alcune delle proprie dichiarazioni più ambiziose sulla velocità complessiva.

Creality dichiara fino a cinque volte la velocità nella stampa multicolore

Secondo i test pubblicati dall’azienda, la SPARKX i8 può risultare fino a cinque volte più veloce in determinati lavori multicolore.

Creality utilizza diversi modelli per mostrare la differenza.

Nel test denominato Crystal Dragon, realizzato in Hyper PLA, la SPARKX i8 completa la stampa in 14 ore e 41 minuti utilizzando 183,57 grammi di filamento.

Per il sistema utilizzato da Creality come confronto vengono indicati 42 ore e 18 minuti e 619,55 grammi.

Su una versione multicolore della Mona Lisa, la SPARKX i8 viene indicata a 11 ore e 1 minuto e 238,45 grammi, rispetto a 32 ore e 8 minuti e 534,83 grammi della configurazione di confronto.

Per un casco denominato Pilot Cat Helmet, Creality riporta 14 ore e 39 minuti e 299,46 grammi per la SPARKX i8, contro 32 ore e 43 minuti e 549,01 grammi.

Un Color Puzzle Cube viene invece completato, secondo i dati del produttore, in 3 ore e 13 minuti utilizzando 96 grammi, rispetto a 14 ore e 8 minuti e 249 grammi.

Questi numeri mostrano quanto possa incidere la gestione del cambio colore su determinati modelli.

Devono però essere letti come test condotti e pubblicati dal produttore. Creality non identifica sempre precisamente le macchine concorrenti utilizzate nei confronti e non fornisce per tutti i test l’intero insieme di parametri di slicing, altezza layer, velocità e configurazioni di spurgo.

Non sono quindi benchmark indipendenti fra prodotti direttamente confrontabili.

Il confronto con sistemi a più teste

Creality pubblica anche un confronto basato sullo stesso modello da 14 ore e 41 minuti.

Nel grafico dell’azienda, un sistema con quattro teste intercambiabili richiede 18 ore e 24 minuti.

Un sistema con sette hotend impiega 32 ore e 48 minuti.

Una stampante bedslinger multicolore indicata genericamente come sistema a quattro colori viene riportata a 90 ore e 41 minuti.

Il dato interessante non è soltanto la differenza assoluta, ma il fatto che Creality stia cercando di collocare QuarTeks in una posizione intermedia fra due filosofie.

Da una parte esistono i sistemi a singolo ugello che caricano e scaricano più filamenti attraverso un percorso comune.

Dall’altra esistono macchine con più utensili fisicamente indipendenti.

La SPARKX i8 cerca invece di mantenere quattro percorsi separati all’interno di un’unica testa, facendo convergere i materiali soltanto nelle immediate vicinanze dell’ugello.

La promessa dei “zero grammi di spreco” ha una condizione precisa

Creality utilizza anche l’espressione “0 g Waste” nella presentazione della SPARKX i8.

Questo dato richiede però una precisazione.

Non significa che qualsiasi modello multicolore possa essere stampato senza generare materiale di transizione.

Creality specifica che il risultato di zero grammi di spurgo esterno è stato ottenuto su un modello nel quale il materiale di transizione è stato reindirizzato all’interno dell’infill.

In pratica il materiale che normalmente verrebbe espulso non viene eliminato, ma viene utilizzato nelle zone interne e non visibili dell’oggetto.

È una tecnica già concettualmente nota nella stampa multicolore: se la parte interna del modello non deve avere un colore specifico, la plastica utilizzata durante la transizione può contribuire alla costruzione dell’infill.

Il materiale quindi non scompare. Viene utilizzato in una posizione nella quale il colore non è rilevante.

Creality indica esplicitamente che questa modalità è disponibile soltanto su modelli compatibili.

Per questo il dato più rappresentativo della tecnologia non è lo zero assoluto, ma la dichiarazione del produttore secondo cui QuarTeks può ridurre lo spreco di filamento fino a circa 2,7 volte.

438 chilogrammi di filamento risparmiati: cosa significa il test annuale

Creality ha elaborato anche una simulazione annuale utilizzando un modello di drago stampato in nero, arancione, verde e bianco con complessivamente 3.000 cambi colore.

Secondo l’azienda, nell’arco del test la soluzione adottata dalla SPARKX i8 permetterebbe di utilizzare 438 chilogrammi di filamento in meno.

Creality traduce questa quantità in oltre 400 bobine e in un risparmio economico di circa 1.500 dollari.

Anche in questo caso è necessario interpretare correttamente la cifra.

Non significa che un normale proprietario di SPARKX i8 risparmierà automaticamente centinaia di bobine all’anno. Il risultato deriva da uno scenario specifico basato su un grande numero di cambi colore ripetuti.

Il beneficio economico effettivo dipenderà quindi dal tipo di modelli stampati.

Chi utilizza prevalentemente un solo colore vedrà un vantaggio praticamente nullo sotto questo aspetto. Chi produce sistematicamente oggetti con migliaia di transizioni può invece trovare nella riduzione del purge un elemento molto più rilevante.

Una bedslinger da 260 × 260 × 255 millimetri

Dal punto di vista meccanico, la SPARKX i8 rimane una stampante desktop aperta con architettura bedslinger.

Il volume di costruzione è di 260 × 260 × 255 millimetri.

La piastra utilizzata da Creality è magnetica, con superficie PEI testurizzata dorata su entrambi i lati.

La macchina utilizza di serie un ugello da 0,4 millimetri.

Creality dichiara una velocità massima di movimento durante la stampa di 500 mm/s e un’accelerazione massima di 10.000 mm/s².

Come per tutte le stampanti 3D, il valore massimo dichiarato non deve essere confuso con la velocità mantenibile su qualsiasi geometria. Accelerazioni, portata volumetrica dell’hotend, dimensioni del modello, materiale e qualità richiesta determinano la velocità effettivamente utilizzabile.

L’hotend raggiunge una temperatura massima di 300 °C, mentre il piano riscaldato arriva a 100 °C.

Il telaio aperto condiziona i materiali utilizzabili

La temperatura di 300 °C dell’hotend permette teoricamente di fondere una gamma abbastanza ampia di termoplastici.

La SPARKX i8 è però una macchina aperta.

Questo significa che la sola temperatura massima dell’ugello non è sufficiente per stabilire se un materiale possa essere stampato in condizioni ottimali.

Polimeri soggetti a forte ritiro termico possono beneficiare di una camera chiusa o riscaldata, soprattutto su componenti di grandi dimensioni.

La struttura aperta colloca quindi la macchina principalmente nel segmento delle stampanti consumer destinate a PLA e materiali relativamente semplici, pur lasciando margine per altri filamenti compatibili con le condizioni termiche della piattaforma.

Tredici sensori controllano la macchina

Creality ha integrato nella SPARKX i8 tredici sensori utilizzati per controllare diverse fasi del processo.

Una delle funzioni più direttamente correlate a QuarTeks è il sistema denominato 4-Channel Filament Guardian.

Ogni canale viene monitorato per rilevare situazioni come esaurimento del filamento, slittamento o stampa a vuoto.

Questa funzione è particolarmente importante su una testa con quattro ingressi indipendenti.

Un guasto nell’alimentazione di un singolo colore potrebbe infatti non fermare automaticamente il resto della macchina: la stampante continuerebbe a muoversi mentre una parte del modello non riceve materiale.

La presenza di un controllo specifico per ogni canale serve a intercettare questo tipo di anomalia.

Una telecamera con funzioni di riconoscimento automatico

La SPARKX i8 dispone inoltre di una telecamera 720p capace di registrare fino a 30 fotogrammi al secondo e dotata di illuminazione ausiliaria.

Creality associa alla telecamera alcune funzioni basate sull’intelligenza artificiale.

Il sistema dovrebbe essere capace di riconoscere il cosiddetto spaghetti failure, ossia la situazione nella quale il pezzo si stacca o la deposizione perde la geometria prevista e la stampante continua a estrudere filamento formando una massa disordinata.

La telecamera dovrebbe inoltre rilevare situazioni nelle quali la macchina continua il movimento senza depositare materiale.

In caso di anomalia il sistema può inviare una segnalazione all’utente.

La telecamera può essere utilizzata anche per il monitoraggio remoto e per realizzare timelapse attraverso Creality Cloud.

Livellamento automatico su 81 punti

La preparazione del piano viene gestita attraverso un sistema di livellamento automatico a 81 punti.

Creality abbina questa misura al calcolo automatico dello Z-offset e a correzioni locali della superficie.

La funzione ha l’obiettivo di ottenere una distanza più uniforme fra ugello e piano durante il primo layer.

La SPARKX i8 integra inoltre l’Input Shaping, tecnica utilizzata per compensare le vibrazioni della struttura durante i rapidi cambi di direzione.

Creality parla nello specifico di un sistema di analisi delle frequenze sull’intera area di lavoro destinato a ridurre ringing e ghosting.

Sono funzioni che stanno diventando sempre più comuni sulle stampanti FFF consumer ad alta velocità e che consentono di spingere accelerazioni superiori senza trasferire completamente le oscillazioni meccaniche sulla superficie del componente.

Hotend sostituibile in circa cinque secondi

Un altro punto sul quale Creality sta lavorando all’interno della famiglia SPARKX è la manutenzione.

Sulla SPARKX i8 il gruppo hotend utilizza un sistema di sgancio rapido e, secondo il produttore, può essere sostituito in circa cinque secondi.

L’utente può quindi passare a un diametro di ugello inferiore per aumentare il dettaglio oppure a uno superiore per privilegiare portata e velocità senza dover smontare l’intero gruppo riscaldante.

Creality aveva già sviluppato per la famiglia SPARKX un sistema di hotend rapido attraverso numerose iterazioni progettuali, lavorando in particolare sull’allineamento e sulla ripetibilità dopo sostituzioni ripetute.

L’azienda dichiara che il concetto SPARKX è stato progettato proprio per ridurre operazioni considerate complesse dagli utenti meno esperti.

La SPARKX i8 arriva assemblata al 90%

La stessa filosofia viene applicata all’installazione iniziale.

Creality indica che la macchina viene fornita preassemblata per circa il 90%.

Nella configurazione Combo, secondo il produttore, può essere preparata per la prima stampa in pochi minuti.

Non si tratta quindi del modello tradizionale di stampante consumer da montare parzialmente e calibrare manualmente prima di poter iniziare.

Il pubblico individuato per SPARKX è quello che Creality descrive come interessato alla creazione ma meno disposto ad affrontare la curva di apprendimento che ha caratterizzato le prime generazioni di macchine FDM desktop.

Creality Cloud diventa parte dell’esperienza della macchina

La SPARKX i8 è integrata con Creality Cloud.

L’utente può cercare modelli, preparare alcuni lavori, inviarli alla stampante e monitorarne l’avanzamento attraverso smartphone.

Creality prevede anche funzioni per convertire fotografie in modelli tridimensionali attraverso strumenti basati sull’intelligenza artificiale.

La stampante supporta inoltre Creality Print 7 o versioni successive su Windows, macOS e Linux.

Per la connettività sono previste funzioni cloud, accesso tramite rete locale e trasferimento offline mediante scheda SD.

Questa possibilità è significativa perché consente all’utente di scegliere se integrare completamente la macchina nell’ecosistema cloud di Creality oppure mantenere un flusso di lavoro locale.

Una macchina compatta e relativamente silenziosa

La SPARKX i8 misura 467 × 423 × 456 millimetri e pesa 9,72 chilogrammi.

Creality dichiara un livello acustico minimo nell’ordine dei 45 dB.

La macchina integra inoltre una luce RGB di stato e un display da 2,85 pollici con risoluzione di 640 × 480 pixel.

Queste caratteristiche confermano il posizionamento della famiglia SPARKX come prodotto destinato anche a scrivanie e ambienti domestici, anziché come semplice piattaforma tecnica per maker esperti.

SPARKX è un marchio distinto ma poggia sulla tecnologia Creality

Creality ha introdotto SPARKX come un nuovo marchio sviluppato partendo dalle proprie tecnologie di stampa 3D.

L’idea dichiarata dall’azienda è ridurre gli ostacoli che possono scoraggiare chi si avvicina alla stampa 3D: montaggio, calibrazione, manutenzione, ricerca dei modelli, slicing e gestione degli errori.

La precedente SPARKX i7 rappresenta la prima concretizzazione di questa strategia.

La SPARKX i8 aggiunge ora una maggiore attenzione alla stampa multicolore, spostando il problema dal sistema esterno di gestione delle bobine alla geometria stessa della testa di estrusione.

Il vero elemento da verificare sarà QuarTeks nell’uso quotidiano

Le specifiche generali della SPARKX i8 sono ormai abbastanza comuni nel segmento consumer: livellamento automatico, Input Shaping, telecamera, monitoraggio remoto e velocità nominali elevate si trovano su numerose macchine moderne.

L’elemento che può realmente differenziare il prodotto è QuarTeks.

Ridurre il percorso condiviso a 1,7 millimetri è una soluzione tecnicamente interessante perché interviene direttamente su una delle cause della lentezza e dello spreco dei sistemi multicolore a singolo ugello.

Rimangono però alcuni aspetti che potranno essere valutati in modo attendibile soltanto quando saranno disponibili macchine di produzione sottoposte a test indipendenti.

Fra questi ci sono l’affidabilità dei quattro canali durante migliaia di cambi, la facilità con cui possono essere rimossi eventuali intasamenti, l’effettiva separazione cromatica fra colori molto differenti, il comportamento con filamenti di produttori diversi e la quantità reale di purge richiesta dallo slicer nelle normali stampe.

Sarà importante anche capire quali combinazioni di materiali potranno essere utilizzate.

Quattro canali consentono infatti di caricare quattro filamenti differenti, ma questo non significa automaticamente poter combinare nella stessa stampa qualsiasi polimero. Temperature di fusione, adesione fra materiali, comportamento termico e compatibilità con il sistema di alimentazione rimangono fattori determinanti.

Prezzo e disponibilità sono ancora le due informazioni mancanti

Creality non ha ancora comunicato il prezzo ufficiale della SPARKX i8 né una data definitiva per l’inizio delle consegne.

La pagina dedicata al prodotto è impostata come fase di raccolta delle registrazioni e promette offerte early bird e informazioni preliminari agli utenti iscritti.

Questo significa che le caratteristiche pubblicate descrivono il prodotto che Creality intende portare sul mercato, mentre la valutazione commerciale dovrà attendere almeno prezzo, disponibilità e primi test indipendenti.

Il prezzo sarà particolarmente importante.

La tecnologia multicolore consumer sta diventando uno dei principali terreni di competizione fra i produttori di stampanti FFF e la convenienza di QuarTeks dipenderà non soltanto dalla quantità di filamento risparmiata, ma anche dal costo iniziale della macchina e da quello delle eventuali parti di ricambio.

Una strada diversa per rendere più efficiente la stampa multicolore

La SPARKX i8 mostra come l’evoluzione della stampa multicolore non stia seguendo una sola direzione.

Una possibilità consiste nell’utilizzare più teste indipendenti.

Un’altra prevede sistemi automatici che caricano e scaricano diversi filamenti attraverso un singolo percorso.

Creality con QuarTeks propone una terza configurazione: quattro percorsi distinti che arrivano quasi fino all’ugello e condividono soltanto una sezione estremamente corta.

Se le prestazioni dichiarate verranno confermate nell’impiego reale, il beneficio più significativo potrebbe non essere il cambio colore inferiore a un secondo preso isolatamente.

Il risultato più importante sarebbe ridurre il costo nascosto che ogni cambio colore introduce nella stampa: secondi o minuti aggiuntivi, materiale espulso, torri di spurgo e maggiore durata complessiva del lavoro.

È su questo terreno che la SPARKX i8 dovrà dimostrare il proprio valore quando Creality avvierà la distribuzione commerciale e le prime unità potranno essere confrontate con le altre architetture multicolore presenti sul mercato.

” Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI) “

Specifiche tecniche principali

Come funziona il sistema QuarTeks

Dati dichiarati da Creality nei test multicolore

Nota: sono dati pubblicati da Creality e non benchmark indipendenti. Le configurazioni concorrenti non sono sempre identificate in modo completo.

Confronto fra diverse architetture multicolore

Gestione dello spreco di materiale

Funzioni automatiche e sensori