Contesto del fenomeno Virtual Fine Artifacts (VFA)
Negli ambienti di stampa 3D basati su tecnologia FFF/FDM, da qualche tempo si è diffusa l’osservazione di linee verticali sottilissime lungo le pareti esterne dei modelli. Questo fenomeno, noto come Vertical Fine Artifacts (VFA), si manifesta con striature regolari che, seppure ridotte a pochi micron, diventano evidenti in superficie, soprattutto su materiali lucidi e sotto illuminazione radente. La gamma di variazione riportata si colloca tra 10 e 40 μm: sufficiente a disturbare chi cerca finiture perfette per prototipi o oggetti di design.
Cause meccaniche e elettroniche
Gli ingegneri di Prusa Research hanno identificato diversi fattori che, combinati, generano queste micro-irregolarità:
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Risonanze dei motori passo-passo
I motoriduttori utilizzati sulla piattaforma MK4 sono stati testati singolarmente e non risultano fonte primaria delle VFA. Tuttavia, il fenomeno di risonanza a certe frequenze—se non adeguatamente smorzato—può amplificare piccole oscillazioni durante lo spostamento degli assi. -
Vibrazioni generate da accelerazioni elevate
Impostazioni di accelerazione e jerk molto aggressive possono introdurre vibrazioni che, pur attenuate dai supporti e dai profili in alluminio, si trasmettono alla testina di stampa e alla struttura del frame. Ridurre progressivamente questi valori aiuta a smorzare l’oscillazione generata ad ogni cambio di direzione. -
Problemi di “belt meshing”
Il passaggio del nastro dentato dalla fase di trazione a quella di compressione può causare ritardi nell’accoppiamento dentatura-puleggia, visibili come piccole battute d’arresto nel movimento. La tensione del cinghio e la scelta del modello appropriato (HTD, GT2 con passo 2 mm, ecc.) influiscono direttamente sulla regolarità del trasferimento di movimento. -
Cinema CoreXY
Nel sistema CoreXY, ogni spostamento coinvolge contemporaneamente due motori. In determinate direzioni o a certe velocità la sovrapposizione dei moti può accentuare o attenuare le micro-vibrazioni. Un’accurata calibrazione della cinematica mediante test di stampa a 45° e 90° è essenziale per individuare gli angoli critici.
Soluzioni in fase di sviluppo
Prusa Research ha avviato un piano di interventi multipli:
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Linee guida per la corretta tensione del cinghio
Istruzioni dettagliate su come raggiungere la tensione ideale, con l’uso di strumenti di misura del tono (tensionometer) e comparazione con valori di riferimento. -
Diagnosi automatizzata
Un set di procedure software, integrato nel firmware e in PrusaSlicer, capace di rilevare anomalie nel movimento durante la calibrazione e proporre modifiche di parametri in tempo reale. -
Aggiornamento firmware
Nuove release mirate ad affinare la gestione del jerk e dell’accelerazione, oltre a introdurre algoritmi di compensazione della vibrazione basati su feedforward.
Contributi della comunità
Degli utenti hanno sperimentato approcci complementari, come:
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Riduzione del microstepping a 16 o 8 step per smorzare le risonanze.
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Inserimento di rondelle in silicone antivibranti tra motori e piastra di montaggio.
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Aggiunta di estrusori e pulegge in materiali più rigidi per ottimizzare la trasmissione del movimento.
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Sperimentazione di profili di accelerazione “soft” con ramp-up più graduale e jerk limitato a 5–8 mm/s.
Risultati attesi
Applicando in combinazione tensione corretta, parametri di movimento ridotti, aggiornamento firmware e smorzatori antivibrazione, si ottiene una superficie esterna più uniforme, con differenze di spessore praticamente impercettibili all’occhio nudo. Il miglioramento riguarda sia la resa estetica sia la precisione dimensionale, garantendo parti pronte per la verniciatura o l’assemblaggio senza ulteriori levigature.
