Come Sarà La Stampante 3D Prusa XL Tool Changer?

È facile non vederlo, ma apparentemente Prusa Research sta sviluppando una nuova stampante 3D dotata di un “cambio utensile”.

Non è del tutto chiaro cosa si stia sviluppando e ci sono diverse possibilità, incluse capacità dinamiche multi-materiale. Esaminiamoli e vediamo cosa sta succedendo qui.

Cambio utensile multimateriale
Un cambio utensile è uno dei tanti mezzi per ottenere la stampa 3D multi-materiale. I primi tentativi di multi-materiale hanno comportato semplicemente la reggiatura di due estremità calde alla testa dell’utensile, ma ciò si è rivelato problematico per una serie di motivi. Il successivo approccio popolare era quello di utilizzare un singolo ugello e spingere diversi filamenti attraverso di esso. Funzionava meglio, ma aveva ancora il problema di eliminare il materiale di scarto durante gli scambi.

Poi è arrivato il cambio degli utensili. Questo è un concetto trovato per la prima volta nella lavorazione CNC, dove diverse punte di fresatura sarebbero altamente desiderabili in lavori lunghi: tagliare prima molto rapidamente con una punta grossolana, quindi scambiare meccanicamente una punta fine per rifinire lentamente la superficie. Questo concetto ha funzionato molto bene e ora si trova in molti dispositivi di fresatura.

Alcuni anni fa le brave persone di E3D-Online progettarono e costruirono una stampante 3D per il cambio di strumenti , che è una delle prime ad arrivare sul mercato, insieme ad altre di pochissime aziende come Stacker e Mass Portal. Il dispositivo E3D ha un toolhead, ma quattro hot end. Mentre un hot end è attivo per la stampa sulla testina portautensile, i restanti hot end rimangono “in garage” sul retro. Le estremità calde inutilizzate rimangono calde in modo da poter essere utilizzate immediatamente e se gocciolano non sarà sulla stampa in corso.

È una soluzione molto funzionale, anche se comporta molti movimenti meccanici. Tuttavia, la macchina E3D funziona abbastanza bene da quello che ho sentito.

L’incursione di Prusa Research nella stampa 3D multi-materiale è stata finora solo con il loro attacco MMU, attualmente al livello MMU2S . Questo dispositivo opzionale si monta su una stampante 3D MK2 o MK3 e gestisce lo scambio dei filamenti in arrivo. Quando è necessario un cambio di materiale di colore, la MMU estrae il filamento attivo e inserisce quello nuovo. Ma, come tutte le soluzioni multimateriali a ugello singolo, soffre della necessità di enormi quantità di materiale spurgato per pulire il vecchio colore prima che il nuovo possa essere estruso.

Ma poi nell’ultimo post del blog di Josef Prusa che annunciava i nuovi dispositivi MK3S + e MINI +, di cui abbiamo discusso l’altro giorno , c’era una riga molto intrigante alla fine del post. Prusa ha detto:

“Stiamo lavorando sodo per poter condividere presto le notizie sulle nostre prossime macchine. Nel frattempo, spero che ti divertirai a usare non solo i nuovi fogli ma anche MK3S + e MINI +. E a proposito, poiché abbiamo più tempo per lavorare su XL, abbiamo deciso di aggiungere il cambio utensile “

Whoa, questo è un grande sviluppo.

Ma prima, per rinfrescarvi la memoria, la summenzionata macchina “XL” è qualcosa di cui Prusa Research parla tranquillamente da mesi ormai. Sembra essere una versione “allungata” della stampante 3D MK3S di punta che offrirebbe un volume di costruzione più alto e più ampio per stampe 3D più grandi, si dice che sia 400 x 400 x 400 mm. Questa è una mossa che fanno molti produttori di stampanti 3D, quindi non è del tutto inaspettata.

Non abbiamo specifiche per il dispositivo XL a questo punto, ma da tutte le indicazioni precedenti sarebbe semplicemente un MK3S con un telaio esteso. Ma ora sembra che sia coinvolto anche il cambio degli strumenti.

Questo è molto curioso, poiché l’attuale e unico metodo di Prusa Research per ottenere multi-materiali è stato lo scambio di filamenti con la MMU. Il cambio degli strumenti, se questo è ciò a cui si riferisce Prusa, è una tecnica che non hanno mai usato prima.

Se Prusa Research intende effettivamente implementare un meccanismo di cambio utensile simile a quello di E3D, allora devono apparire alcune differenze fondamentali sulla testa e sul telaio della XL.

La testa portautensili XL verrebbe modificata per diventare un ricettacolo per hot end portatili, magari con un meccanismo di attacco magnetico per allineare le parti.

La parte posteriore del telaio dovrebbe essere modificata in qualche modo per accogliere la presenza di diversi hot end non attivi. A seconda di come sono posizionati, ciò potrebbe influire sul volume di costruzione dell’asse Y. In tal caso, il telaio dovrebbe essere esteso nella direzione dell’asse Y per mantenere la stessa area di costruzione XY.

Laser, scanner, cambio utensile per fresatura

Stampante 3D con cambio utensile di ZMorph [Fonte: Fabbaloo]
Ma Prusa potrebbe dire qualcosa di completamente diverso. Un altro uso del termine “cambio utensile” nella stampa 3D è stato quello di fare riferimento alla capacità di cambiare le teste degli utensili. Questo è stato fatto da altri per consentire di sostituire un hot end con uno strumento completamente diverso.

Alcune macchine consentono all’hot end di stampa 3D di fuoriuscire e di essere sostituito, ad esempio, da un laser. Questo trasforma la macchina in un incisore laser. A volte il laser viene utilizzato due volte per la scansione 3D. Un altro scambio di utensili comunemente eseguito consiste nell’aggiungere una testa utensile di fresatura in grado di eseguire operazioni sottrattive.

Le operazioni sottrattive in questo modo sono problematiche perché, per definizione, spruzzano molti piccoli pezzi intorno alla camera di costruzione. Ciò normalmente sporcherebbe una stampante 3D, e quindi macchine di questo tipo richiedono progetti solidi per garantire che possano resistere al disordine.

Sebbene la creazione di un toolhead sostituibile di questo tipo sia qualcosa di concepibile, c’è un altro grosso problema: il software.

Per guidare una macchina del genere, Prusa Research dovrebbe in qualche modo adattare PrusaSlicer (o creare un nuovo software) per tenere conto di più nuovi processi di fabbricazione, ognuno dei quali ha le proprie peculiarità e procedure. Realizzare qualcosa del genere è già abbastanza impegnativo, ma è ancora più difficile progettare questo software in modo tale che gli utenti lo trovino facile da usare.

Sostituzione della testina di stampa 3D
Un’ultima possibilità per una macchina “cambio utensile XL” sarebbe quella di consentire rapidi scambi manuali di una singola estremità calda nella camera di costruzione.

Perché dovresti farlo?

C’è una ragione importante: l’estrusione ottimale per tutti i materiali non è realmente possibile con un singolo hot end. I materiali a temperature più elevate e i materiali flessibili in particolare pongono problemi per gli hot end standard, taglia unica.

È per questo motivo che troverai macchine dedicate a particolari classi di materiali. Vedrai teste portautensili “interamente in metallo” o altre adatte per materiali flessibili a bassa temperatura. Una macchina che abbiamo in officina qui è la KODAK Portrait, che ha due hot end: una è tutta in metallo per i materiali a temperature più elevate e l’altra è per PLA, PVA e materiali flessibili.

Potrebbe essere che Prusa Research progettasse la XL con un hot end a scambio rapido in cui è possibile attivare rapidamente un hot end ottimizzato per materiali flessibili? E poi ancora per calze di nylon a temperature più elevate? Potrei immaginare una piccola selezione di toolhead altamente ottimizzati per una varietà di materiali esotici.

Un dispositivo di questo tipo non richiederebbe essenzialmente alterazioni importanti del frame o anche molte modifiche al software. Richiederebbe solo la riprogettazione della testa portautensili e dell’hot end, e questo sembra realizzabile.

Previsione Prusa XL
Dopo tutto questo, cosa penso che succederà?

Credo che Prusa Research implementerà l’ultima delle mie opzioni, un hot end manuale a cambio rapido. È il più facile da progettare e implementare e fornirebbe molti vantaggi per lo sforzo. Le altre opzioni sono molto più difficili da produrre e semplicemente non sembrano opzioni che Prusa Research avrebbe perseguito.

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