Snapmaker ha sviluppato e brevettato un sistema per migliorare il cambio colore nella stampa 3D FFF, con l’obiettivo di ridurre in modo significativo tempi morti e sprechi durante le transizioni tra materiali o colori diversi. Il cuore dell’idea è un’architettura con più testine dedicate, fra cui la stampante può passare rapidamente, mantenendo precisione di posizionamento e limitando le fasi di spurgo tipiche dei sistemi a singolo ugello con cambio filamento.
Dal cambio filamento al cambio utensile: il problema che il brevetto vuole risolvere
Nei sistemi multi‑colore tradizionali basati su un solo hotend, il cambio di colore richiede di spingere il nuovo filamento attraverso l’ugello fino a eliminare i residui del colore precedente, con tempi lunghi e molta plastica sprecata. Questo approccio rallenta le stampe con molti cambi e impone la generazione di torri o blocchi di spurgo che aumentano costi e complessità.
Il brevetto di Snapmaker sposta il focus dal cambio filamento al cambio utensile: più testine, ciascuna con il proprio filamento, restano pronte all’uso e vengono agganciate di volta in volta dal sistema di movimento. In questo scenario, il tempo e lo scarto associati al cambio colore dipendono solo da brevi fasi di stabilizzazione, mentre l’ugello non deve più “ripulirsi” da lunghi tratti di materiale indesiderato.
Architettura a più testine e concetto SnapSwap
La concretizzazione del concetto brevettato si vede nel sistema SnapSwap, che utilizza fino a quattro moduli hotend dedicati, ognuno per un colore o materiale. I moduli restano montati su una struttura di supporto, e il carrello di stampa aggancia il modulo richiesto quando serve quel colore o materiale, effettuando lo scambio in pochi secondi.
Nell’uso reale, il cambio utensile avviene tipicamente in un intervallo di alcuni secondi, con un impatto complessivo molto contenuto sul tempo di stampa anche in lavori ricchi di cambi colore. Il brevetto tutela questa combinazione di toolchanger compatto e logiche di gestione, pensata per rendere il multi‑colore molto più vicino, in termini di produttività, a una stampa monocolore veloce.
Accoppiamenti cinematici e ripetibilità del posizionamento
Un elemento centrale della soluzione è l’impiego di accoppiamenti cinematici a sfere per allineare ogni modulo hotend al sistema di movimento principale. Questo tipo di interfaccia consente al carrello di agganciare la testina in posizione con elevata ripetibilità, senza ricorrere a viti, magneti o motori specifici per il bloccaggio, e con una buona resistenza nel lungo periodo.
Test interni dichiarati indicano che il sistema di aggancio‑sgancio è stato validato su un numero molto elevato di cambi utensile, a conferma della volontà di garantire non solo velocità ma anche affidabilità. Dal punto di vista brevettuale, la combinazione di toolchanger compatto, accoppiamento cinematico e gestione software dei cambi rappresenta il nucleo della proposta Snapmaker.
Riduzione degli sprechi: fino all’80% di materiale in meno
Uno dei vantaggi più evidenziati è la riduzione degli sprechi di materiale rispetto ai sistemi multi‑colore con cambio filamento nello stesso ugello. Poiché ogni testina mantiene il proprio flusso di materiale e non è necessario ripulire per lunghi tratti la camera di fusione, è sufficiente un breve spurgo mirato, limitato alla porzione di materiale che potrebbe essersi degradata tra un utilizzo e l’altro.
Le stime diffuse dall’azienda parlano di una riduzione dello scarto fino a circa l’80% per stampa rispetto ai sistemi a cambio filamento convenzionali. Questo rende la soluzione particolarmente interessante per chi esegue stampe multicolore complesse, dove il numero di cambi e il volume di materiale sprecato possono altrimenti diventare molto rilevanti.
Integrazione con alta velocità: CoreXY, input shaping e pressure advance
Il sistema di cambio utensile brevettato è integrato in una piattaforma di macchina progettata per la stampa ad alta velocità, con cinematica CoreXY, accelerazioni elevate e velocità di stampa dichiarate nell’ordine di diverse centinaia di millimetri al secondo. Per contenere vibrazioni e difetti superficiali, la macchina sfrutta tecniche di input shaping e pressure advance, che ottimizzano la dinamica e il controllo dell’estrusione.
In questo contesto, la rapidità del cambio utensile assume un peso ancora maggiore: se la macchina si muove veloce, ridurre il tempo perso a ogni cambio colore contribuisce in modo significativo a contenere il tempo totale di stampa. Analisi indipendenti indicano che, su lavori multicolore, una configurazione con toolchanger come quella adottata da Snapmaker può completare i job in tempi sensibilmente inferiori rispetto a soluzioni con cambio filamento o sistemi basati su lunghi spurghi.
Implicazioni per il mercato desktop multi‑colore
Strategicamente, il brevetto si inserisce in una fase in cui il multi‑colore e il multi‑materiale su desktop stanno diventando un elemento competitivo chiave. Mentre altri produttori esplorano approcci basati su miscelazione in ugello o su unità esterne di cambio filamento, Snapmaker punta su testine dedicate e cambio utensile rapido per offrire multi‑colore ad alte prestazioni con un livello di complessità di uso relativamente contenuto.
Questo approccio apre anche la strada a sviluppi futuri: l’estensione a un numero maggiore di utensili, l’introduzione di testine specializzate per materiali abrasivi o ad altissima portata, o persino l’uso del toolchanger per montare strumenti non di estrusione, come sonde o utensili di finitura. In questa prospettiva, il brevetto non è solo una protezione di una singola funzione, ma il fondamento di un ecosistema di moduli e accessori attorno alla piattaforma Snapmaker.
