Nel laboratorio di robotica della University of Michigan, il team studentesco Michigan Task‑Based Robotics utilizza stampanti 3D Bambu Lab per progettare e realizzare robot da competizione VEX con cicli di iterazione significativamente più rapidi rispetto al passato. Il gruppo, composto da oltre cinquanta studenti di ingegneria, scienze umane e discipline economiche, lavora come una piccola azienda tecnologica, sviluppando sistemi robotici che vengono messi alla prova in tornei negli Stati Uniti, in Canada, in Cina e ai VEX Robotics World Championship. La possibilità di produrre rapidamente componenti funzionali in laboratorio ha trasformato il modo in cui il team affronta progettazione, test e ottimizzazione delle proprie soluzioni.
Michigan Task‑Based Robotics: un team universitario con DNA competitivo
Michigan Task‑Based Robotics è un’organizzazione studentesca indipendente che progetta e costruisce robot per le competizioni VEX a livello universitario. Il team riunisce profili diversi – dal design meccanico allo sviluppo software, fino alla gestione operativa e alle attività di outreach STEM nelle scuole pubbliche di Detroit – e segue l’intero ciclo di vita del prodotto, dalla concezione alla validazione sul campo. In una singola stagione, il gruppo partecipa a eventi collegiali negli USA, a tornei internazionali e rappresenta gli Stati Uniti ai campionati mondiali VEX, dove l’affidabilità e le prestazioni del robot sono decisive.
I limiti delle precedenti soluzioni di stampa 3D nel laboratorio
Prima dell’adozione di Bambu Lab, il team si appoggiava a vecchie stampanti FFF di propria dotazione e ad altre macchine disponibili in università, che richiedevano molto tempo per calibrazione e manutenzione. L’inconsistenza dei risultati – variazioni dimensionali, problemi di adesione, superfici con marcate linee di layer – riduceva la fiducia nelle parti stampate e portava spesso a considerare la stampa 3D come strumento marginale, da usare solo in casi specifici. Alcuni componenti critici, soprattutto per applicazioni ad alta velocità o coppia elevata, venivano evitati perché le caratteristiche superficiali e la variabilità dei pezzi li rendevano inadatti a carichi dinamici intensi.
L’ingresso delle stampanti Bambu Lab nel laboratorio universitario
Con l’arrivo delle stampanti Bambu Lab nel laboratorio, la stampa 3D è passata da opzione secondaria a elemento centrale del flusso di sviluppo. L’usabilità delle macchine e la ripetibilità dei risultati hanno ridotto la barriera d’ingresso per i nuovi membri del team, che possono imparare rapidamente a progettare e stampare componenti senza lunghe fasi di “messa a punto”. Funzioni come la calibrazione automatica, il monitoraggio remoto e il rilevamento intelligente dei fallimenti consentono di lasciare lavorare le stampanti per molte ore, con un controllo continuo della qualità e meno sprechi di materiale.
Strategia sui materiali: PLA per i prototipi, PLA‑CF per i componenti finali
Il team adotta una strategia semplice ma efficace nella scelta dei materiali: il PLA standard è utilizzato per i prototipi iniziali, dove servono precisione dimensionale e rapidità, mentre il PLA rinforzato con fibra di carbonio viene riservato alle parti finali montate sul robot. Questa combinazione permette di sfruttare la facilità di stampa del PLA nelle prime fasi e, allo stesso tempo, di ottenere componenti leggeri ma robusti per applicazioni strutturali e cinematiche nelle fasi avanzate di sviluppo. Grazie a questa flessibilità, il team può esplorare soluzioni che sarebbero onerose o complesse con lavorazioni metalliche tradizionali, ampliando lo spazio di progettazione entro i vincoli delle regole VEX.
Ottimizzazione di ingranaggi e componenti funzionali
Uno degli ambiti in cui il salto di qualità è stato più evidente è la produzione di ingranaggi e organi di trasmissione per i robot VEX. Con le stampanti precedenti, le linee di layer marcate aumentavano l’attrito e limitavano la possibilità di usare ingranaggi stampati in 3D in applicazioni soggette a carichi elevati; con Bambu Lab, il team ha lavorato su layer height, temperatura, parametri di slicing e post‑processing per ottenere superfici comparabili, per sensazione e comportamento, a quelle dei componenti stampati a iniezione. L’uso di funzioni avanzate del software di slicing, come l’ironing per migliorare le superfici, ha contribuito a ridurre vibrazioni, rumore e perdite di efficienza nei gruppi di trasmissione del robot.
Automazione del flusso: monitoraggio remoto e rilevamento dei fallimenti
Il monitoraggio da remoto e l’uso dell’AI per individuare i fallimenti di stampa sono elementi chiave nell’organizzazione del laboratorio. Le stampanti, dotate di telecamere e algoritmi di riconoscimento dei problemi, consentono al team di intervenire rapidamente o interrompere una stampa non più recuperabile, riducendo sprechi di tempo e di filamento. Questo approccio facilita anche la gestione di un parco macchine condiviso da molti studenti, perché abbassa il rischio che un singolo errore blocchi la produzione per ore.
Impatto sui tempi di iterazione e sulle prestazioni in gara
Grazie all’affidabilità delle stampe e alla maggiore velocità dell’intero flusso – dal CAD al pezzo montato sul robot – Michigan Task‑Based Robotics può eseguire più cicli di prova‑errore in una singola settimana di lavoro rispetto al passato. Questo permette di testare geometrie più complesse, varianti di design in parallelo e soluzioni più audaci, perché il costo in tempo di una modifica è molto più basso. Secondo il team, l’integrazione della stampa 3D nel processo quotidiano ha migliorato la manutenibilità del robot, la qualità dei dettagli meccanici e, di conseguenza, la competitività in pista nelle competizioni VEX.
Prospettive future: topologia ottimizzata e ciclo completo progettazione‑produzione
Il piano della University of Michigan e di Michigan Task‑Based Robotics è integrare in modo ancora più profondo la stampa 3D nell’intero ciclo di sviluppo dei robot: dall’idea iniziale alla prototipazione, dai componenti strutturali al pre‑assemblaggio, fino a piccole serie per versioni “di produzione” delle piattaforme. Il team prevede di adottare metodi di ottimizzazione topologica per parti portanti e strutture leggere, sfruttando materiali ad alte prestazioni sui sistemi Bambu Lab per spingere ulteriormente la riduzione di peso senza compromettere la robustezza. In questo scenario, la combinazione di software avanzato, stampa 3D affidabile e ambiente competitivo come VEX diventa un banco di prova ideale per formare ingegneri abituati a progettare con la manifattura additiva in mente.
