Il 2023 sembra finalmente un anno decisivo per la stampa 3D di tipo FDM. Da tanti, forse troppi anni, si è rimasti legati al concetto di “Stampa 3D FDM = lenta” e in effetti non si può di certo negare questa affermazione. E’ dal 2012 che seguo in prima persona la stampa 3D e mai prima di quest’anno si era sentito parlare così profondamente di stampa FDM ad alta velocità, c’era stato solo un primissimo vagito nel 2014 ma poi non ha avuto molto seguito (tempi non maturi ? ). 

Cosa è cambiato da quel lontano 2012 ? Sostanzialmente tutto e niente. Niente perchè di base la tecnologia FDM è rimasta tale e quale da quando è stata inventata, sempre filamento estruso e bene o male con gli stessi limiti di stampa. Tutto perché in realtà non è stata la tecnologia a progredire ma tutto il contorno ovvero:

• Slicer sempre più performanti e con parametri gestibili sempre più specifici
• Firmware delle stampanti con nuovi algoritmi di calcolo e ottimizzazione dei movimenti (vedasi Klipper e il nuovo Marlin)
• Telai delle stampanti sempre più ottimizzati per ridurre le vibrazioni con nuove movimentazioni
• Estrusori e Hotend altamente performanti e capaci di estrudere a flussi esagerati
• I materiali di stampa, l’offerta ad oggi è davvero molto vasta e copre praticamente tutte le richieste del mercato

Ed è proprio su questi punti che il mercato si sta muovendo e che ha permesso a Raise3D di migliorare ulteriormente la PRO3 SERIES presentata lo scorso anno e sul quale ci avevo già fatto una approfondita recensione. L’annuncio del nuovo Hyper Speed Kit è arrivato a Novembre 2022 poco prima del Formnext. L’evento di presentazione è stato davvero molto interessante e tecnico, in molti all’inizio si sono chiesti se i dati e la qualità di stampa dichiarati fossero veri o meno; ebbene dopo 2 mesi di intenso utilizzo del Kit posso dire che sono ampiamente confermati e ,a mio avviso, anche leggermente sotto le potenzialità della macchina perchè sono andato anche oltre i valori ufficiali dichiarati. 

Il nuovo kit sostanzialmente porta la stampante a lavorare a velocità effettive di 350/400 mm/s contro quelle classiche di 60/70 mm/s senza alcuna perdita di qualità (in realtà lavora anche meglio…)  o accuratezza dimensionale. Come è possibile tutto questo dato che la stampante è sempre la stessa ? 

Nuovo firmware stampante

La PRO3 così come la vecchia PRO2 e serie N condividono sostanzialmente lo stesso telaio e tipo di movimentazione. Sono sovradimensionate per ciò che devono movimentare ma ad alte velocità iniziano inevitabilmente a vibrare e a creare frequenze di risonanza che si trasmettono sui pezzi. L’introduzione dell’algoritmo di smorzamento vibrazioni chiamato “input shaping” (derivato da quello di Klipper) è la chiave per poter raggiungere alte velocità e accelerazioni senza perdere in qualità o accuratezza dimensionale.

L’analisi delle frequenze di risonanza è del tutto automatica (non ti preoccupare del rumore) montando semplicemente l’accelerometro incluso nel kit che si occuperà di rilevare le frequenze di risonanza per l’asse X e l’asse Y per poi andarle a salvare nella memoria e richiamarle ad ogni inizio stampa. All’utente non è richiesto niente altro, la stampante seleziona in autonomia quale algoritmo applicare. Tale calibrazione non va fatta ad ogni stampa ma saltuariamente, una volta completata si rimuove il sensore e si rimette l’hotend.

L’aggiornamento firmware richiede una chiavetta USB e tutta la procedura (automatica) è ben spiegata durante il processo di download dal sito di Raise3D. All’interno di ogni Kit è presente un foglio con un codice necessario per poter attivare il nuovo firmware, tale kit è associato poi permanentemente al seriale della stampante.

Con l’input shaping attivo nel firmware la stampante passa da 1.000 mm/s2 di accelerazione a 10.000 mm/s e come velocità (effettiva) dai classici 60/70 mm/s ai 350/400 mm/s, un risparmio di tempo davvero notevole specialmente per oggetti molto grandi dove effettivamente le alte velocità vengono raggiunte e sfruttate appieno. Per oggetti molto piccoli si potrà vedere con meno evidenza il miglioramento ma è comunque possibile percepire la differenza per via degli spostamenti molto più rapidi.

Il nuovo firmware porta anche una interfaccia grafica leggermente differente, qualche risoluzione di piccoli bug noti dalle versioni precedenti (che verranno anche risolti sulle Pro3 stock) e un nuovo test di calibrazione dell’altezza primo layer (lo stesso presente nella E2CF). Per il resto non ho notato sostanziali variazioni.

Nuovi hotend ad alto flusso

Per andare veloci non basta solo una meccanica adeguata e un firmware che supporti lo smorzamento delle frequenze di risonanza, è necessario rivedere l’hotend in modo tale che possa estrudere materiale anche alle alte velocità. Per aumentare la portata volumetrica sono stati introdotti 2 (due) nuovi hotend intercambiabili (di colore rosso, per distinguerli) dotati di ugello 0.4 mm in ottone ma che presentano una sostanziale modifica rispetto a quelli standard. La parte dissipante non è più il corpo dove viene innestato l’hotend ma è stata interamente sostituita da una in rame con sezione del taglio termico protetta da un inserto ceramico con all’interno una strizione in acciaio. Rispetto a quelli standard montati sulle Pro3 si passa quindi a delle gole bimetalliche rame/acciaio con un lunghezza della zona di riscaldamento filamento allungata di circa 5 mm per permettere al filamento di riscaldarsi correttamente anche alle alte velocità. L’altezza totale dell’hotend resta però invariata rispetto a quelli stock. Dai miei test sono riuscito ad arrivare a valori prossimi ai 29 mm3/s come portata volumetrica, anche se molto dipende dal filamento utilizzato e sospetto che questi hotend possano andare tranquillamente oltre questo valore.

L’ugello fornito è il classico in ottone da 0.4 mm, tutti i dati che si trovano pubblicizzati da Raise3D fanno riferimento a stampe con altezza layer 0.2 mm e ugello diametro 0.4 mm. La nuova gola con dissipatore integrato in rame si fissa facilmente con una chiave esagonale e non più con pinze che rischiano di danneggiare il codolo in acciaio. Resistenza di riscaldamento e termistore restano invariati, hanno però modificato l’accensione delle ventole del dissipatore che (finalmente) restano disattivate se gli hotend sono freddi o sotto una certa T, eliminando del tutto la rumorosità di fondo quando viene lasciata in stand by.

Si possono tranquillamente utilizzare anche ugelli in acciaio ma in questo caso si deve scendere come velocità di stampa. Sarebbe interessante abbinare questi hotend con altri ugelli in acciaio ad alto flusso per capire come si comportano.

Nuovi materiali alta velocità

Non tutti i filamenti in circolazione sono però idonei per le stampe ad alta velocità, in particolare quelli più tecnici richiederanno sempre di essere stampati alle velocità classiche per evitare che vengano estrusi male. Fortunatamente Raise3D ha deciso di iniziare a sviluppare internamente i propri filamenti per crearne di dedicati per l’alta velocità: in prima battuta sono disponibili PLA e ABS ma per il prossimo futuro sono stati annunciati materiali tecnici come PPA, PETG, ASA, PC e molti altri. 

Non solo sono riusciti a formulare dei materiali da estrudere correttamente a 350 mm/s ma anche da test eseguiti (vedere presentazione ufficiale) hanno anche guadagnato in resistenza del pezzo stampato, cosa che solitamente è inversamente proporzionale alla velocità di stampa. Il tutto senza perdere di definizione.

Nel kit sono incluse n° 2 bobine da 1 Kg (nuovo formato con bobina in cartone) di materiale alta velocità, una di PLA e una di ABS. Nessuno però vieta di poter sperimentare con materiali di altri produttori e capire fino a dove ci si può spingere, Raise3D stessa incoraggia l’utente e i produttori a trovare compatibilità per nuovi filamenti. Personalmente ho trovato che il PLA Help3D Classic funziona benissimo fino a 350/380 mm/s mentre il PCPBT di Treedfilament si ferma a poco più di 200 mm/s. 

Per capire se un materiale “tiene” determinate velocità senza “strappare” basta lanciare un semplicissimo test che varia la velocità ogni 5 mm in automatico tenendo costanti temperature e accelerazioni. Se ti interessa manda una mail a [email protected] per ricevere supporto in merito a questo test e per ricevere i files pronti da mettere in stampa.

Ora si spiega finalmente il mega ventolone che avevano inserito lo scorso anno con la nuova Pro3 ! Per alcuni materiali, specialmente il PLA, è necessaria una quantità d’aria elevata per raffreddare il materiale estruso. Con le due ventole tangenziali ai lati si è al limite (nonostante siano molto potenti) fortunatamente il ventolone posteriore crea un flusso d’aria tale da poter garantire estrusioni e raffreddamenti anche a 400 mm/s.

Nuovo Slicer aggiornato

E’ stato poi aggiornato Ideamaker alla versione 4.4.0 , nulla di nuovo nelle feature rispetto alla 4.3.1 ma contiene una nuova modalità “hyper speed” che non fa altro che separare i profili di stampa da quelli NON ad alta velocità. In questo modo si potranno avere profili di stampa distinti per i filamenti ad alta velocità e per quelli a bassa velocità senza la necessità di mischiare tutto assieme. Sono stati aggiunti loghi Hyper speed qua e là e poi inseriti degli avvisi che segnalano quando la portata volumetrica eccede quella dell’hot end installato.

Te lo consiglio ?

Assolutamente sì, è un upgrade che porta dei benefici tangibili specialmente per chi utilizza la stampante in ottica di produzione o per chi deve realizzare oggetti molto grandi ma non vuole rinunciare alla qualità installando ugelli di grosso diametro. Personalmente faccio molta fatica a ritornare indietro alla velocità standard, salvo i materiali flessibili che richiedono comunque di essere stampati lenti tutto il resto lo stampo con velocità almeno doppie rispetto a prima e con determinati materiali anche 5 volte più velocemente. Le stampe da 30 o 40 ore saranno drasticamente ridotte e con molta probabilità anche terminate entro la giornata. 

F.A.Q.

• Per quale stampante è compatibile questo kit ? Per ora è disponibile solo per PRO3 e PRO3 Plus, in futuro faranno uscire kit per altri modelli (molto probabilmente anche per la PRO2)
• Se compro una Pro3 nuova esiste il bundle con l’hyper speed kit ? No per ora non è stata annunciata una versione della Pro3 con già installato il kit, va acquistato a parte
• C’è bisogno del mio intervento (Piraz) sulla stampante per installarlo ? No è tutto materiale che uno può installare in autonomia attraverso l’aggiornamento del Firmware. Per chi non si sentisse sicuro di fare questa procedura da solo potrà prenotare gratuitamente una mezz’ora di supporto online per farlo assieme da remoto
• Cosa significano le diciture LV0,LV1,LV2 che compaiono nei profili di stampa ? Sono delle piccole sigle che compaiono per definire fino a quale velocità un materiale è compatibile. LV0 indica i profili standard, LV1 indica dei profili per i materiali standard ma “velocizzati” mentre il LV2 e LV3 sono dedicati solo ai materiali ad alta velocità.
• Ma i materiali che utilizzo ora (Premium) andranno poi bene ? Certamente, saranno pienamente compatibili solo che arriveranno a velocità meno elevate (LV0 e LV1) rispetto a quelli dedicati e sviluppati da Raise3D (LV2). Consiglio di visionare la tabella di riferimento allegata.
• Cosa me ne faccio degli hotend che sostituisco ? Li tieni di scorta, andranno ancora benissimo ma arriveranno fino al LV1 al massimo
• E’ possibile utilizzare i vecchi hotend anche se è installato il nuovo firmware high speed ?  Certamente, solo ricorda di non esagerare con le velocità di stampa perchè hanno una portata volumetrica limitata
• I nuovi hotend hyper speed possono stampare i materiali classici ? Certamente, vanno solo considerati come un upgrade dei precedenti e quindi quello che si stampava prima si stampa anche con questi. Ovviamente alle velocità massime che il filamento può raggiungere
• Posso utilizzare solo i materiali di Raise3D ? No puoi utilizzare i materiali che vuoi, a patto che siano compatibili con l’hotend full metal e che siano in grado di arrivare alle velocità indicate. Alla peggio li estruderai ad una velocità inferiore ma almeno pari al doppio della velocità standard in moltissimi casi !
• La stampante vibra molto ? La rumorosità ? E’ inevitabile che un aumento di velocità e accelerazione porti con sé un maggior “movimento” della macchina. Fortunatamente le Raise3D sono belle pesanti e compensano a dovere i bruschi cambiamenti di direzione, il mio consiglio è di posizionarla comunque in un banco bello solido, in laboratorio utilizzo con successo i carrelli Ikea modello Bror (anche con le ruote. La rumorosità aumenta sicuramente ma rimane comunque a valori accettabili anche se utilizzata in ambiente ufficio/studio di progettazione (consiglio di fissare il coperchio che ogni tanto fa rumore per via delle vibrazioni)
• Si possono comprare degli hotend hyper speed di scorta ? Certamente
• Posso installare lo stesso kit di aggiornamento su più stampanti che ho in laboratorio ? No non è possibile, ad ogni stampante è associato un kit con relativo codice di attivazione, se hai più stampanti dovrai acquistare un kit per ognuna.