Co Print Quadro verso Kickstarter

Co Print Quadro: quattro testine indipendenti per la stampa 3D multicolore e multimateriale

Co Print si prepara a portare su Kickstarter Quadro, la prima stampante 3D completa sviluppata dall’azienda dopo anni dedicati soprattutto a sistemi e kit per trasformare comuni macchine FFF in dispositivi capaci di lavorare con più filamenti. Il progetto affronta uno dei problemi più evidenti della stampa 3D multicolore basata su un solo ugello: la quantità di materiale utilizzata per espellere il colore precedente prima di iniziare a depositare quello successivo.

La soluzione scelta da Co Print non consiste nell’automatizzare ulteriormente il caricamento e lo scaricamento dei filamenti attraverso lo stesso hotend. Quadro utilizza invece quattro testine di stampa indipendenti, ciascuna associata al proprio filamento e dotata di controllo autonomo. L’obiettivo è far sì che, durante il passaggio da un colore o materiale all’altro, sia sufficiente parcheggiare una testina e portarne in posizione un’altra, evitando le lunghe operazioni di ritiro, inserimento e spurgo tipiche delle architetture a ugello singolo.

È un’impostazione che colloca Quadro in una categoria diversa rispetto ai sistemi multicolore diventati popolari negli ultimi anni, come AMS di Bambu Lab o MMU di Prusa Research. Questi ultimi consentono a una sola testina di ricevere filamenti differenti; Co Print ha invece deciso di moltiplicare le testine e di gestirle come strumenti separati.

Quattro testine sulla stessa asse X

Dal punto di vista meccanico, Co Print Quadro adotta una struttura di tipo bed-slinger, quindi con il piano di stampa che si muove lungo uno degli assi. Il volume utile dichiarato nella configurazione più aggiornata è di 300 × 300 × 300 millimetri, dimensione che permette di affrontare oggetti sensibilmente più grandi rispetto a quelli consentiti da numerose stampanti desktop compatte.

Le quattro testine condividono l’asse X ma dispongono di sistemi di movimentazione indipendenti. Ciascuna può essere caricata con un filamento differente e configurata con parametri specifici, compresi temperatura, flusso e impostazioni legate al materiale utilizzato.

Questo aspetto non riguarda soltanto la stampa a colori. La possibilità di assegnare impostazioni diverse alle singole testine rende Quadro interessante anche per il multimateriale: per esempio, una testina potrebbe gestire un materiale rigido e un’altra un materiale flessibile, oppure una parte principale potrebbe essere realizzata con un polimero e le strutture di supporto con un materiale differente.

Naturalmente la compatibilità concreta tra materiali con caratteristiche termiche molto diverse dipenderà dalle specifiche definitive della macchina e dai profili di stampa che Co Print renderà disponibili. La presenza di hotend separati elimina però uno dei limiti delle configurazioni nelle quali materiali differenti devono attraversare la stessa zona di fusione.

Le stazioni Qdock e il problema delle testine inattive

Una stampante dotata di quattro hotend deve affrontare un problema che una macchina tradizionale non possiede: che cosa fare delle tre testine che in un determinato momento non stanno depositando materiale.

Co Print ha sviluppato per questo le stazioni denominate Qdock, collocate ai lati dell’asse X e al di fuori dell’area effettivamente utilizzata per la stampa. Sono previste quattro posizioni di parcheggio, due su ciascun lato.

Quando una testina termina il proprio compito viene spostata nella relativa stazione. Qui l’ugello viene pulito e successivamente mantenuto chiuso, in modo da limitare la fuoriuscita involontaria di materiale fuso mentre la testina rimane inattiva. Co Print indica inoltre che la temperatura dell’hotend parcheggiato viene portata a circa 175 °C durante lo standby.

Per evitare che il cambio di colore venga poi rallentato dal riscaldamento dell’hotend successivo, il software può preparare anticipatamente la testina che dovrà entrare in funzione. Circa trenta secondi prima del suo utilizzo, l’ugello viene riportato verso la temperatura richiesta dal materiale.

Si tratta di un elemento importante dell’intera architettura: utilizzare quattro hotend separati avrebbe poco senso se ogni cambio imponesse di attendere il completo riscaldamento della testina successiva.

Quanto è davvero “senza sprechi”

Co Print definisce Quadro una macchina per la stampa multicolore “waste-free”. L’espressione va interpretata soprattutto in relazione all’eliminazione delle grandi quantità di filamento che alcuni sistemi a ugello singolo devono espellere durante ogni cambio.

Quando nello stesso hotend passa prima un filamento rosso e poi uno bianco, una certa quantità del secondo materiale deve essere estrusa prima che dall’ugello esca un bianco sufficientemente pulito. Ripetendo questa procedura centinaia di volte, il materiale utilizzato per le purghe può diventare una parte consistente del consumo complessivo.

Con quattro hotend indipendenti, il filamento rosso rimane nella propria testina e quello bianco nella sua. Non occorre quindi svuotare completamente la zona di fusione a ogni cambio.

Questo non significa tuttavia che qualsiasi stampa effettuata con Quadro produca letteralmente zero grammi di scarto. Le testine vengono comunque pulite nelle stazioni Qdock e, nei test pubblicati da Co Print, viene utilizzata anche una prime tower. È quindi più corretto parlare di eliminazione o forte riduzione dello spreco dovuto allo spurgo per il cambio di colore, piuttosto che di assoluta assenza di materiale consumato al di fuori dell’oggetto finale.

Co Print dichiara una riduzione che può arrivare al 90% del filamento sprecato e un risparmio di tempo fino al 70% rispetto a sistemi che richiedono cicli di purging. Sono valori forniti dall’azienda e che andranno verificati attraverso prove comparative indipendenti sulla versione commerciale definitiva.

Il primo test a quattro colori

Uno degli elementi più interessanti emersi durante lo sviluppo è un test reso pubblico da Co Print su un prototipo operativo della Quadro.

La macchina ha realizzato un piccolo drago a quattro colori, dalle dimensioni di circa 52 × 58 × 60 millimetri, utilizzando un ugello da 0,4 millimetri e un’altezza dello strato di 0,2 millimetri.

La stampa, comprese le operazioni preparatorie, è stata completata in 2 ore e 58 minuti. L’aspetto più significativo riguarda però il numero di cambi di testina: il modello ne ha richiesti 541.

Co Print ha misurato in circa 3,7 secondi il passaggio tra le due testine fisicamente più lontane quando non viene conteggiata l’operazione sulla prime tower. Considerando anche quest’ultima, il cambio richiede circa 8 secondi.

Su una stampa con centinaia di cambi, anche pochi secondi risparmiati per ciascuna transizione possono incidere molto sul tempo complessivo. È proprio in lavori di questo tipo che l’architettura a più testine dovrebbe mostrare il proprio vantaggio rispetto alle soluzioni che devono scaricare un filamento, caricarne un altro e spurgare l’hotend.

I risultati rimangono per ora quelli di un test condotto dal produttore su un prototipo. Per capire il vantaggio effettivo serviranno confronti eseguiti sullo stesso modello, con ugelli, altezza degli strati, materiali e impostazioni equivalenti.

La calibrazione diventa più complessa

Avere quattro testine indipendenti introduce anche problemi che una macchina a singolo hotend non deve risolvere.

Quando una testina deposita una parte dell’oggetto e quella successiva deve continuare esattamente nello stesso punto, la posizione relativa degli ugelli deve essere conosciuta con grande precisione. Piccole differenze di montaggio o tolleranze meccaniche possono produrre bordi sfalsati, superfici irregolari e difetti visibili nelle zone in cui cambia il colore.

Co Print ha quindi sviluppato un sistema di calibrazione a 360 gradi delle quattro testine.

La testina T0 viene utilizzata come riferimento. Ogni gruppo viene portato in una zona dedicata nella parte posteriore del piano e vengono effettuate misurazioni da più direzioni. Le testine T1, T2 e T3 vengono poi confrontate con la posizione rilevata per T0.

Le differenze vengono memorizzate dal software, che può quindi compensare gli offset delle singole testine. L’obiettivo è fare in modo che i quattro hotend lavorino virtualmente sullo stesso sistema di coordinate, nonostante le inevitabili piccole differenze meccaniche tra un gruppo e l’altro.

QuadrOS, Klipper e OrcaSlicer

Un’altra parte rilevante del progetto è il software.

Co Print sta sviluppando QuadrOS, l’ambiente di controllo dedicato a Quadro. Alla base viene utilizzato Klipper, mentre per la preparazione dei modelli l’azienda ha scelto una soluzione basata su OrcaSlicer.

Co Print ha dichiarato di voler mantenere il software open source e di evitare modifiche profonde che rendano la macchina incompatibile con gli sviluppi dei progetti dai quali deriva. È un punto importante per una stampante che deve coordinare quattro testine, quattro filamenti e procedure di parcheggio, preriscaldamento e calibrazione non presenti in una comune configurazione FFF.

QuadrOS è progettato per riconoscere i filamenti caricati, associarli ai colori definiti nello slicer e assegnare automaticamente le varie parti del modello alle testine disponibili.

L’interfaccia mostra inoltre lo stato delle singole testine, le temperature, i filamenti presenti e i relativi colori. Prima dell’avvio di una stampa il sistema può verificare, per esempio, se il modello richiede un determinato colore non presente tra quelli caricati e chiedere all’utente se sostituire il filamento, associare un’altra testina oppure annullare il lavoro.

StatusLight per identificare le quattro testine

Per rendere più leggibile la gestione fisica della macchina, Co Print ha aggiunto a ciascuna testina un sistema luminoso chiamato StatusLight.

Quando l’utente seleziona una delle quattro testine dall’interfaccia, l’illuminazione evidenzia fisicamente quella corrispondente. Una volta caricato il filamento e riconosciuta la configurazione, la barra luminosa può assumere il colore assegnato al materiale.

Non è una caratteristica determinante per la qualità della stampa, ma risolve un problema pratico: con quattro percorsi di filamento e quattro hotend indipendenti diventa facile confondere la testina selezionata sullo schermo con quella sulla quale si sta intervenendo materialmente.

Controllo automatico e manutenzione

Co Print sta lavorando anche a una procedura automatizzata di verifica della macchina.

Il cosiddetto Full Self Check comprende il ritorno degli assi alle rispettive posizioni di riferimento, il riscaldamento delle testine, la pulizia degli ugelli, la verifica tridimensionale della posizione dei quattro toolhead, la calibrazione del piano e il controllo delle vibrazioni attraverso le funzioni di input shaping offerte dall’ecosistema Klipper.

QuadrOS dovrebbe inoltre gestire la manutenzione ordinaria, mostrando promemoria per la sostituzione degli ugelli, la lubrificazione degli assi e altri interventi periodici, accompagnati da istruzioni visualizzate direttamente sul display.

È stata prevista anche una videocamera grandangolare, collocata in modo da controllare sia il piano di stampa sia almeno parte della zona dedicata alle operazioni di pulizia.

Una struttura ancora in fase di industrializzazione

Le immagini e i filmati mostrati finora da Co Print riguardano prototipi e non macchine appartenenti alla produzione di serie.

Nei prototipi, per esempio, alcuni componenti plastici sono stati realizzati mediante tecnologia MJF per velocizzare lo sviluppo. Co Print sta contemporaneamente lavorando agli stampi destinati alla produzione industriale dei componenti definitivi.

Per gli elementi strutturali che richiedono maggiore rigidità e planarità, come torri dell’asse Z, struttura principale, gruppo del piano Y e supporti delle testine, l’azienda ha scelto elementi in alluminio.

Questo passaggio è particolarmente importante su Quadro: l’efficacia della calibrazione software dipende comunque dalla stabilità della struttura meccanica. Un sistema capace di compensare le differenze tra quattro testine non può sostituire una struttura sufficientemente rigida e ripetibile.

Da produttore di upgrade a produttore di stampanti

Quadro rappresenta anche un cambiamento significativo per Co Print.

L’azienda si è fatta conoscere soprattutto attraverso sistemi multifilamento destinati a stampanti prodotte da altre aziende. Il primo Multi-Filament Module venne finanziato su Kickstarter nel 2021, raccogliendo più di 165.000 sterline da oltre 500 sostenitori.

Nel 2023 Co Print è tornata su Kickstarter con ChromaSet, una piattaforma più articolata per il multicolore e il controllo delle stampanti. La campagna superò le 330.000 sterline con oltre mille sostenitori.

Co Print ha quindi già esperienza con il crowdfunding e con la consegna di prodotti derivati da campagne Kickstarter, un elemento che distingue Quadro da progetti presentati sulla piattaforma da aziende senza precedenti prodotti commerciali.

La società turca, fondata tra il 2019 e il 2020, ha inoltre raccolto nel 2023 circa 650.000 dollari tramite la piattaforma di crowdfunding azionario Fonbulucu, coinvolgendo 2.742 investitori. Nel 2026 Co Print dichiarava di avere superato i 7.000 utenti distribuiti in oltre 70 Paesi.

Con Quadro, quindi, Co Print passa dalla vendita di moduli da integrare su stampanti di altri produttori allo sviluppo dell’intero sistema: meccanica, elettronica, estrusione e software devono ora funzionare come un unico prodotto.

Il prezzo Kickstarter e il programma Early Access

Co Print ha fissato per Quadro un prezzo Kickstarter di 649 dollari, mentre il prezzo di listino indicato per la successiva commercializzazione è di 899 dollari.

La differenza tra 649 e 899 dollari corrisponde a uno sconto di circa il 28%, non del 44%. Quest’ultima percentuale diventa invece coerente con la promozione riservata a determinati partecipanti al programma Early Access, per i quali Co Print ha indicato un costo effettivo che può scendere a 499 dollari attraverso il meccanismo promozionale previsto dall’azienda.

Prima dell’apertura della campagna, Co Print ha inoltre offerto una prenotazione Early Access da 20 dollari, dichiarata completamente rimborsabile. Non si tratta dell’acquisto della stampante: serve a ottenere accesso prioritario alle ricompense Early Bird e ad alcuni vantaggi di lancio.

La società ha precisato che prezzi definitivi delle varie fasce, costi di spedizione, eventuali imposte, disponibilità per Paese e calendario delle consegne dovranno essere verificati nelle condizioni della campagna Kickstarter.

Kickstarter sarà il vero banco di prova

L’interesse tecnico di Quadro deriva dal tentativo di risolvere il problema del multicolore intervenendo direttamente sull’architettura della stampante anziché rendendo più sofisticata la sostituzione del filamento in un unico hotend.

I quattro toolhead eliminano gran parte delle operazioni di caricamento e spurgo, ma in cambio aumentano il numero dei componenti mobili, la complessità della calibrazione e la quantità di hardware da controllare e mantenere.

Molto dipenderà quindi non soltanto dalla velocità dimostrata dai prototipi, ma dalla ripetibilità della calibrazione dopo centinaia di ore di lavoro, dall’affidabilità delle stazioni Qdock, dalla qualità delle quattro testine, dalla disponibilità dei ricambi e dalla maturità di QuadrOS.

Anche le dichiarazioni di Co Print sulla riduzione degli sprechi e dei tempi dovranno essere verificate su macchine definitive da soggetti indipendenti.

Sulla carta, tuttavia, Quadro propone un approccio tecnicamente coerente: invece di cambiare continuamente il materiale che attraversa l’ugello, cambia direttamente l’ugello che entra in funzione. Se Co Print riuscirà a industrializzare questa soluzione mantenendo il prezzo annunciato, la Quadro potrebbe diventare un’alternativa interessante nella fascia desktop per chi utilizza con frequenza colori e materiali differenti.

Il passaggio dalla campagna Kickstarter alla produzione in serie sarà quindi più significativo della campagna stessa: sarà in quella fase che si potrà capire se l’architettura a quattro testine indipendenti può unire i vantaggi del multimateriale a una gestione sufficientemente semplice per l’uso quotidiano.

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

Scheda tecnica di Co Print Quadro

Come funziona il sistema a quattro testine

Il test multicolore pubblicato da Co Print

Quadro rispetto a un sistema multicolore a singolo ugello

Prezzi annunciati per Co Print Quadro

Vantaggi e aspetti da verificare