Una domanda di brevetto descrive un sistema compatto per selezionare più ugelli senza caricare eccessivamente la testina di stampa
Una domanda di brevetto cinese attribuita a Shenzhen Intelligent Pie Technology Co., Ltd., società che opera con il marchio ELEGOO, descrive un sistema per alternare più ugelli all’interno di una stampante 3D FFF attraverso un supporto rotante e sollevabile.
Il documento è identificato con il numero di pubblicazione CN122425890A ed è stato pubblicato il 21 luglio 2026. Il titolo può essere tradotto come “supporto a cambio rapido per più ugelli FDM”. La lettera “A” presente nel codice indica che si tratta della pubblicazione di una domanda di brevetto e non di un brevetto già concesso.
Il progetto non corrisponde neppure all’annuncio di una nuova stampante. ELEGOO non ha indicato un modello commerciale, un prezzo o una data di disponibilità collegati a questa architettura. La documentazione brevettuale permette però di osservare una delle soluzioni tecniche che Shenzhen Intelligent Pie Technology Co., Ltd. sta valutando per la stampa multicolore e multimateriale.
Il problema affrontato è preciso: inserire più gruppi ugello nello stesso sistema senza aumentare troppo la massa trasportata dalla testina. Il peso aggiuntivo può limitare le accelerazioni, aumentare le vibrazioni e complicare il posizionamento del componente selezionato.
Un portaugelli circolare al posto del cambio completo della testina
La soluzione descritta da ELEGOO utilizza una piastra circolare sulla quale possono essere montati diversi corpi ugello. La piastra può ruotare per portare il modulo richiesto in corrispondenza del percorso del filamento.
Dopo la rotazione, un secondo movimento verticale solleva il gruppo selezionato e lo collega al tubo di alimentazione. Il sistema combina quindi due operazioni: la selezione radiale dell’ugello e il suo innesto nella posizione di lavoro.
Non si tratta di un cambio utensile nel quale un carrello raccoglie una testina completa da una serie di stazioni fisse, come avviene sulla Original Prusa XL di Prusa Research. Nel progetto di ELEGOO, i diversi moduli rimangono riuniti attorno a un unico supporto rotante.
L’impostazione ricorda una cartuccia circolare: il sistema ruota fino alla posizione prevista, innesta il modulo scelto e lascia gli altri ugelli in attesa. Questa configurazione può occupare meno spazio rispetto a una serie di testine parcheggiate lungo il telaio, ma concentra diversi componenti meccanici sul gruppo mobile.
Perché ELEGOO propone un corpo in composito di fibra di carbonio
Uno degli elementi centrali della domanda di brevetto è il materiale scelto per il corpo principale del supporto. ELEGOO descrive una struttura realizzata in composito di fibra di carbonio, proposta come alternativa ai tradizionali supporti metallici.
La sostituzione del metallo non è legata soltanto alla riduzione del peso complessivo della stampante. La massa più importante, dal punto di vista dinamico, è quella che viene spostata durante la stampa.
Quando la testina cambia direzione, i motori devono accelerare e frenare tutti i componenti montati sul carrello. Aumentando la massa crescono le forze necessarie per ottenere la stessa accelerazione. Possono inoltre aumentare le oscillazioni del telaio, la deformazione delle cinghie e i segni di ringing visibili sulle superfici dei pezzi.
Un supporto più leggero può aiutare a contenere questi effetti. Il vantaggio effettivo dipenderà però dal peso dell’intero sistema, non soltanto dal materiale della piastra. Motore, ingranaggi, attuatore verticale, cuscinetti, sensori, tubazioni e corpi ugello contribuiscono comunque alla massa mobile.
La domanda di brevetto non fornisce dati sufficienti per confrontare il peso del dispositivo con quello di una testina tradizionale, di un sistema IDEX o di un cambio utensile con moduli parcheggiati. La scelta del composito indica l’obiettivo progettuale, ma non permette ancora di quantificare il risultato.
Ingranaggi conici e componenti scanalati controllano la rotazione
Il movimento della piastra portaugelli viene ottenuto attraverso un sistema che comprende un motore e una trasmissione con ingranaggi conici. Questa soluzione consente di trasferire il moto tra assi orientati in direzioni differenti e di collocare il motore in una posizione compatibile con lo spazio disponibile sulla testina.
La documentazione cita anche un accoppiamento composto da un’asta scanalata e da un tubo scanalato. Le scanalature permettono di trasmettere la rotazione mantenendo la possibilità di effettuare uno spostamento lungo l’asse.
Questo tipo di accoppiamento può essere utile quando il medesimo gruppo deve ruotare e cambiare altezza. Il sistema deve infatti conservare l’allineamento durante il movimento verticale senza perdere la capacità di trasferire la coppia alla piastra.
Cuscinetti, tubi guida e rulli hanno il compito di controllare gli spostamenti e ridurre giochi laterali. I supporti dei singoli ugelli comprendono inoltre elementi di fissaggio che mantengono i moduli nella posizione prevista durante la rotazione.
La complessità meccanica non scompare con l’impiego della fibra di carbonio. Il dispositivo contiene numerosi componenti che dovranno essere protetti dal calore, dalla polvere e dai residui di materiale estruso.
Un attuatore verticale completa il collegamento con il filamento
Per mettere in funzione l’ugello selezionato, la domanda di brevetto descrive un attuatore telescopico elettrico. L’attuatore provoca il movimento verticale necessario per avvicinare il modulo al tubo di alimentazione.
Una guarnizione ad anello viene collocata in prossimità del punto di collegamento. La sua funzione è limitare le fuoriuscite di materiale e migliorare la continuità tra il percorso del filamento e il modulo selezionato.
L’innesto deve risultare abbastanza preciso da permettere al filamento di attraversare il raccordo senza piegarsi, incastrarsi o trovare uno scalino. Questo aspetto diventa più importante con materiali flessibili o con filamenti che hanno assorbito umidità e presentano una superficie irregolare.
Il collegamento deve anche tollerare le dilatazioni prodotte dalle temperature della zona calda. Se una parte del sistema si espande più delle altre, la posizione dell’ugello e la tenuta del raccordo possono cambiare.
La ripetibilità dell’innesto rappresenta quindi uno dei parametri decisivi. Il sistema non deve funzionare soltanto durante i primi cicli, ma deve mantenere la stessa posizione dopo numerosi cambi di ugello.
Magneti e sensore anulare verificano la posizione
Per controllare l’allineamento della piastra, ELEGOO prevede magneti di posizionamento e un sensore disposto ad anello. Il controllo elettronico può utilizzare questi elementi per determinare quando il portaugelli ha raggiunto la stazione corretta.
Il solo conteggio dei passi del motore potrebbe non essere sufficiente. Un piccolo slittamento, un gioco negli ingranaggi o un ostacolo meccanico potrebbe provocare un errore cumulativo e lasciare il modulo fuori asse rispetto al tubo di alimentazione.
Un sistema di rilevamento diretto permette alla stampante di verificare la posizione reale prima di procedere con il movimento verticale. Può inoltre consentire una procedura di azzeramento all’accensione o dopo un errore.
I magneti possono contribuire anche alla stabilizzazione della posizione finale. La domanda di brevetto non permette però di stabilire la precisione raggiungibile, la tolleranza dell’innesto o la capacità del sistema di compensare l’usura.
Per una stampante FFF, un errore di pochi decimi di millimetro può essere significativo. L’ugello selezionato deve trovarsi nella posizione prevista sia rispetto al percorso del filamento sia rispetto al piano di stampa.
Le interfacce inutilizzate vengono protette dalla polvere
Il progetto di ELEGOO include un meccanismo destinato a coprire gli innesti degli ugelli che non vengono utilizzati. Uno schermo e una serie di cappucci azionati da molle si aprono durante il movimento di selezione e proteggono le altre connessioni.
La soluzione risponde a un problema concreto. I residui di filamento, la polvere proveniente dalle bobine e le particelle presenti all’interno della macchina possono depositarsi sui raccordi. Se questi contaminanti raggiungono il percorso del materiale, possono aumentare l’attrito o impedire una connessione completa.
La protezione potrebbe essere utile anche contro piccoli frammenti di materiale generati durante il taglio o la retrazione del filamento. Una particella lasciata tra la guarnizione e il raccordo può compromettere la tenuta o alterare la posizione dell’ugello.
I cappucci aggiungono tuttavia altre parti mobili. Molle, cerniere e superfici di scorrimento dovranno operare vicino a zone calde e in presenza di materiale plastico. La facilità di pulizia sarà quindi importante quanto la funzione protettiva.
Il progetto è diverso dal sistema CANVAS già venduto da ELEGOO
La configurazione brevettata non deve essere confusa con CANVAS, il sistema multicolore sviluppato da ELEGOO per la famiglia Centauri.
Nel sistema CANVAS, più bobine vengono gestite da un’unità di alimentazione, ma tutti i filamenti confluiscono nello stesso ugello. Quando la stampante deve cambiare colore o materiale, il filamento in uso viene ritirato e quello successivo viene spinto lungo il medesimo percorso.
Una parte del materiale precedente rimane però nella zona di fusione. La macchina deve estruderla prima di iniziare la sezione successiva, altrimenti i due colori o materiali si mescolano. Questo processo produce materiale di spurgo e può richiedere una torre di pulizia o un’altra struttura sacrificabile.
La Centauri Carbon 2 Combo di ELEGOO utilizza una configurazione a ugello singolo e supporta quattro filamenti attraverso CANVAS. Il sistema può gestire il cambio automatico, il rilevamento delle bobine e la continuazione della stampa, ma non elimina la necessità di pulire l’ugello durante le transizioni.
La domanda CN122425890A segue una strada differente. Ogni modulo potrebbe essere preparato per un colore, un materiale o un diametro specifico. In questo modo, la selezione avverrebbe spostando il gruppo ugello invece di far attraversare allo stesso hotend tutti i filamenti.
Più ugelli possono ridurre lo spurgo, ma non eliminarlo in ogni situazione
Tenere materiali differenti in moduli separati può ridurre la quantità di filamento necessaria per pulire la zona di fusione. Un ugello utilizzato soltanto per il materiale nero, per esempio, non deve essere svuotato ogni volta che la stampa passa al bianco.
Il vantaggio può essere maggiore quando si alternano materiali con temperature o proprietà diverse. Un ugello potrebbe essere configurato per il materiale strutturale e un altro per il supporto solubile. Un’ulteriore stazione potrebbe ospitare un ugello di diametro maggiore per riempimenti rapidi.
Il sistema non garantisce però una stampa priva di residui. Gli ugelli inattivi possono perdere piccole quantità di plastica se rimangono caldi. Il materiale presente sulla punta può essere trascinato sul pezzo quando il modulo torna in funzione.
La stampante potrebbe quindi aver bisogno di aree di pulizia, spazzole, movimenti di priming o piccole torri di spurgo. La quantità di scarto potrebbe essere inferiore rispetto a un sistema a singolo ugello, ma dipenderà dalla gestione termica e dal software.
Il risparmio dovrà essere valutato anche rispetto all’energia richiesta per mantenere più moduli alla temperatura di lavoro. Raffreddare completamente gli ugelli non utilizzati riduce le perdite, ma allunga i tempi necessari per riportarli alla temperatura prevista.
La calibrazione è uno dei problemi principali
La selezione meccanica dell’ugello rappresenta soltanto una parte del funzionamento. La stampante deve conoscere con precisione la posizione di ciascun modulo.
Anche se gli ugelli vengono montati sulla stessa piastra, le loro punte potrebbero non trovarsi alla stessa altezza. Una differenza lungo l’asse Z può causare una prima estrusione troppo schiacciata o lasciare un ugello inattivo a contatto con il pezzo.
Devono essere misurati anche gli scostamenti sugli assi X e Y. Il software di slicing deve correggere la traiettoria quando passa da un modulo all’altro, in modo che i materiali vengano depositati nelle coordinate corrette.
La Original Prusa XL di Prusa Research, che utilizza testine complete parcheggiate in stazioni separate, include una procedura specifica per calibrare gli offset degli utensili. Un sistema rotante come quello descritto da ELEGOO richiederebbe controlli comparabili, anche se la disposizione meccanica è differente.
L’allineamento deve rimanere stabile dopo ogni rotazione e ogni movimento verticale. Un meccanismo che cambia posizione in funzione della temperatura o dell’usura può richiedere calibrazioni frequenti.
Il software dovrà gestire temperature, materiali e sequenze di cambio
Per utilizzare più ugelli non è sufficiente modificare il firmware della stampante. Anche il software di slicing deve assegnare le regioni del modello ai diversi moduli e programmare le sequenze di cambio.
Ogni ugello può avere un diametro, una temperatura e una portata volumetrica differenti. Il software deve sapere quale modulo è attivo e applicare parametri coerenti con il materiale utilizzato.
Durante il cambio, la macchina potrebbe dover ritrarre il filamento, abbassare la temperatura del modulo precedente, ruotare il supporto, verificare la posizione, collegare il nuovo ugello, riscaldarlo ed effettuare una breve estrusione di preparazione.
La sequenza deve inoltre evitare che l’ugello inattivo tocchi il pezzo. Il firmware dovrà controllare il movimento Z e considerare le dimensioni dell’intero portaugelli, che potrebbe avere un ingombro maggiore rispetto a una testina convenzionale.
Il mercato sta sperimentando più architetture multimateriale
Il problema affrontato da ELEGOO viene studiato da diversi produttori, ma con configurazioni differenti.
Prusa Research utilizza sulla Original Prusa XL fino a cinque testine complete, ciascuna dotata del proprio estrusore e hotend. Le testine non utilizzate restano parcheggiate nei rispettivi dock, mentre il carrello trasporta soltanto l’utensile attivo.
Questa soluzione mantiene la massa mobile legata a una sola testina, ma richiede spazio per le stazioni, connettori affidabili e una struttura in grado di raccogliere e rilasciare ogni modulo.
Bambu Lab utilizza sulla H2C un sistema denominato Vortek, basato su hotend intercambiabili. Bambu Lab dichiara la possibilità di gestire sette hotend intelligenti e fino a 24 filamenti. Anche in questo caso l’obiettivo è limitare lo spurgo assegnando materiali differenti a zone calde separate.
E3D ha sviluppato il progetto ToolChanger, ora fuori produzione come macchina completa, ma importante per la diffusione dei sistemi desktop con utensili intercambiabili. La piattaforma di E3D ha mostrato che una stampante può alternare estrusori, sonde e altri utensili, a condizione di disporre di dock precisi e di un sistema di aggancio ripetibile.
Il brevetto di ELEGOO propone una quarta configurazione: più moduli raccolti su una struttura circolare che ruota e si solleva. Il confronto non riguarda soltanto il numero di colori, ma la distribuzione del peso, lo spazio occupato, la complessità dei collegamenti e la manutenzione richiesta.
Un secondo brevetto mostra l’interesse di ELEGOO per il cambio rapido
La domanda pubblicata a luglio non è l’unico documento attribuito a Shenzhen Intelligent Pie Technology Co., Ltd. sul tema.
La pubblicazione CN122077926A, datata 26 maggio 2026, descrive un altro meccanismo FFF per il posizionamento rapido di più ugelli. Anche questa soluzione utilizza una disposizione rotante e affronta il problema dell’allineamento tra il modulo selezionato e il percorso del filamento.
La presenza di due domande non dimostra che ELEGOO abbia scelto l’architettura definitiva. Le società depositano brevetti anche per proteggere varianti, conservare opzioni progettuali o impedire ai concorrenti di utilizzare determinate configurazioni.
I documenti indicano però che ELEGOO sta esaminando la possibilità di affiancare ai sistemi di cambio filamento una piattaforma basata sulla selezione fisica degli ugelli.
I vantaggi teorici devono essere verificati su un prototipo operativo
La struttura descritta può offrire diversi benefici: minore contaminazione tra materiali, riduzione dello spurgo, impiego di diametri differenti e transizioni più rapide rispetto al caricamento completo di un nuovo filamento nello stesso hotend.
Ogni beneficio introduce però una nuova esigenza tecnica. Più ugelli significano più elementi riscaldanti, termistori, connessioni elettriche e componenti soggetti a usura. Il sistema rotante deve funzionare vicino a temperature elevate e mantenere una precisione compatibile con la stampa a strati.
La fibra di carbonio può ridurre il peso del supporto, ma il materiale deve essere progettato per resistere ai carichi concentrati nei punti di fissaggio. Inserti, viti e cuscinetti possono produrre sollecitazioni locali che richiedono rinforzi.
Anche la manutenzione dovrà essere considerata. Un utente deve poter sostituire un ugello intasato senza smontare l’intera cartuccia, pulire le guarnizioni e controllare le parti mobili senza eseguire una nuova calibrazione completa.
Il costo è un altro elemento non ancora noto. Un sistema composto da più hotend e da un meccanismo automatico sarà più costoso di una singola testina. La convenienza dipenderà dal prezzo finale, dal numero di materiali gestibili e dal risparmio di filamento ottenuto durante l’utilizzo.
Il brevetto non anticipa necessariamente la prossima stampante ELEGOO
La pubblicazione di CN122425890A consente di analizzare una direzione di ricerca, ma non permette di stabilire quando o se il progetto entrerà in produzione.
Prima di adottare il sistema, ELEGOO dovrebbe dimostrare che la riduzione della massa è sufficiente a compensare la presenza dei componenti aggiuntivi. Dovrebbe inoltre verificare l’affidabilità del cambio, la precisione degli offset, la gestione delle temperature e il comportamento dei cappucci protettivi.
Il progetto dovrà essere integrato con firmware, slicer e procedure di calibrazione accessibili agli utenti. Un meccanismo efficace sul banco di prova può risultare poco adatto a una stampante desktop se richiede regolazioni frequenti o una manutenzione complessa.
La strategia commerciale attuale di ELEGOO rimane basata, per la stampa multicolore FFF, sul sistema CANVAS a ugello singolo. Il portaugelli rotante rappresenta una possibile alternativa o un’evoluzione destinata a una futura generazione di macchine.
Il valore della domanda di brevetto consiste quindi nel mostrare come Shenzhen Intelligent Pie Technology Co., Ltd. stia affrontando uno dei principali compromessi della stampa multimateriale: aumentare il numero di colori, materiali e diametri disponibili senza trasformare la testina in un gruppo troppo pesante, ingombrante o difficile da calibrare.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)