Se hai avuto molta esperienza con una stampante 3D FDM , probabilmente ti sei imbattuto in una o due occasioni in cui avresti dovuto farne uso. Una stampante 3D FDM funziona depositando uno strato su uno strato di termoplastiche per creare un oggetto 3D. Per questo motivo, ogni nuovo livello deve essere supportato dallo strato sottostante. Se il tuo modello ha una sporgenza che non è supportata da nulla di seguito, ci sono buone probabilità che cada o addirittura cada e avrai bisogno di ulteriori strutture di supporto stampate in 3D per garantire una stampa di successo.
Le strutture di supporto sono considerate un male necessario nella stampa 3D. Da un lato, sono assolutamente necessari per i modelli con brutti sbalzi o ponti. D'altra parte, aumentano i costi dei materiali, aggiungono più lavoro di post-elaborazione e possono danneggiare la superficie del modello. Ottenere le giuste strutture di supporto per la stampa 3D è, quindi, un aspetto molto importante della stampa 3D di modelli complicati.
In questo articolo, esamineremo tutto ciò che devi sapere sulle strutture di supporto della stampa 3D. Scorri verso il basso per il riepilogo.
QUANDO NE HAI BISOGNO?
In generale, quando il tuo modello ha uno sbalzo o un ponte che non è supportato da nulla sotto, potrebbe essere necessario utilizzare strutture di supporto per la stampa 3D per poterlo stampare in 3D. Ecco alcuni esempi di strapiombi e ponti illustrati con l'ausilio delle lettere Y, H e T.
Gli sbalzi con un angolo di oltre 45 gradi dalla verticale richiedono strutture di supporto per la stampa 3D
Questo aspetto è meglio illustrato con le lettere Y e T. Le due sporgenze nella lettera Y hanno un angolo inferiore a 45 gradi rispetto alla verticale. Pertanto, se vuoi stampare la lettera Y, puoi cavartela senza utilizzare strutture di supporto per la stampa 3D.
Le sporgenze nella lettera Y non richiedono strutture di supporto per la stampa 3D. Quelli nella lettera T lo fanno.
Le sporgenze nella lettera Y non richiedono strutture di supporto per la stampa 3D. Quelli nella lettera T li richiedono. (fonte: 3DHubs)
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Proprio come gli strapiombi, non tutti i ponti richiedono supporto. Qui, la regola pratica è: se un ponte è lungo meno di 5 mm, la stampante potrebbe essere in grado di stamparlo senza richiedere strutture di supporto per la stampa 3D.
Per fare ciò, la stampante utilizza una tecnica chiamata bridging, in cui allunga il materiale caldo per brevi distanze e riesce a stamparlo con il minimo cedimento.
Tuttavia, se il ponte è più lungo di 5 mm, questa tecnica non funziona. In questo caso, è necessario aggiungere strutture di supporto per la stampa 3D.
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La regola pratica che sporge di meno di 45 gradi con la verticale non ha bisogno di supporto è proprio questa: una regola pratica. Molto dipende dalla tua stampante, dalle sue condizioni e dal materiale che stai utilizzando. Le stampanti in cattive condizioni potrebbero non stampare sporgenze con un angolo di 35 o 40 gradi rispetto alla verticale.
Prima di iniziare a stampare modelli con sporgenze, è una buona idea avere un'idea della capacità della stampante di stampare le sporgenze più addomesticate.
Questo è abbastanza facile da fare. Basta scaricare questo modello Massive Overhang Test da Thingiverse e stamparlo. Questo modello ha una serie di sbalzi che vanno da 20 gradi a 70 gradi con un incremento di 5 gradi. CLICCA QUI
SVANTAGGI
Come molte cose nella vita, l'utilizzo di strutture di supporto per la stampa 3D ha i suoi svantaggi. Ce ne sono alcuni da esaminare qui, quindi permettici di spiegare.
Aumento del costo del materiale
Immagine dei supporti per la stampa 3D: la guida definitiva: aumento del costo del materiale
Le strutture di supporto richiedono materiale aggiuntivo e vengono rimosse e scartate dopo la stampa.
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Le strutture di supporto della stampa 3D ovviamente si aggiungono al costo del modello. Le strutture di supporto consumano materiale e questo materiale viene successivamente rimosso e scartato. Quindi, ogni parte della struttura di supporto della stampa 3D che utilizzi è essenzialmente uno spreco e si aggiunge al costo della stampa.
Durata di stampa aumentata
Anche le strutture di supporto della stampa 3D aumentano la durata della stampa perché la stampante deve eseguire più stampe. Quanto dipenderà ovviamente da quanti supporti sono richiesti e da quanto in alto devono arrivare.
Aggiunto ulteriore lavoro di post-elaborazione
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Le strutture di supporto per la stampa 3D non fanno parte del modello. Sono utilizzati per supportare parti del modello durante la stampa. Ciò significa che una volta terminata la stampa, hai il compito aggiuntivo di rimuovere le strutture prima che il modello sia pronto per l'uso.
In un ambiente di produzione, lavoro aggiunto significa costi aggiuntivi per il modello.
Rischio di danneggiamento del modello
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Le strutture di supporto della stampa 3D toccano e spesso si attaccano alle pareti dei modelli. Questo è l'unico modo per fornire supporto a strapiombi e ponti. Se non stai attento quando rimuovi le strutture di supporto della stampa 3D, potrebbero lasciare delle imperfezioni sulla superficie del modello. Nel peggiore dei casi, parte del modello potrebbe rompersi insieme alla struttura di supporto della stampa 3D.
Tutto sommato, ci sono svantaggi significativi nell'utilizzo di strutture di supporto per la stampa 3D. Pertanto, ecco un'altra regola pratica: ridurre al minimo l'uso di strutture di supporto per la stampa 3D e aggiungerle solo dove necessario . Nelle sezioni successive, ti mostreremo come applicare questa filosofia fin dalla fase di progettazione CAD fino alla fase di stampa.
GEOMETRIA DELLA STRUTTURA DI SUPPORTO
Esistono due tipi comuni di strutture di supporto per la stampa 3D: supporto ad albero e supporto lineare/a fisarmonica.
Supporto ad albero
Il supporto ad albero è una struttura ad albero che sostiene le sporgenze del modello. Questo tipo di supporto per la stampa 3D tocca solo lo sbalzo in alcuni punti.
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Il vantaggio dell'utilizzo del supporto per la stampa 3D ad albero è che è più facile da rimuovere e non danneggia troppo la parte inferiore della sporgenza. Ma nota che è adatto solo per sporgenze non piatte come punta del naso, punta delle dita o archi. Non fornisce sufficiente stabilità per sporgenze piatte.
Supporto lineare o fisarmonica
Questo è il tipo di supporto più comune utilizzato nella stampa 3D. Questo tipo di sostegno è costituito da pilastri verticali che lambiscono l'intero sbalzo. Questo tipo di supporto per la stampa 3D funziona praticamente per ogni sporgenza e ponte. Tuttavia, sono molto più difficili da rimuovere e hanno molte più probabilità di causare danni alla superficie del modello.
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TIPI DI SUPPORTO PER FACILITÀ DI RIMOZIONE
Le stampanti con un estrusore utilizzano strutture di supporto per la stampa 3D separabili per impostazione predefinita.
Quando si dispone di un estrusore, è necessario utilizzare lo stesso materiale utilizzato per stampare il modello per la stampa delle strutture di supporto della stampa 3D. Puoi naturalmente regolare la densità delle strutture di supporto della stampa 3D e renderla molto più bassa della densità del modello, ma questo è l'unico controllo che hai per quanto riguarda il materiale di supporto.
Poiché il modello e le strutture di supporto per la stampa 3D sono realizzate con lo stesso materiale, l'unico modo per separarle è rompendo la struttura di supporto a mano o tagliandola accuratamente con un coltello.
Strutture di supporto per la stampa 3D solubili
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Le strutture di supporto solubili sono più facili da rimuovere, ma richiedono una stampante a doppio estrusore.
Se hai una stampante con due estrusori, c'è un'opzione migliore. È possibile caricare un estrusore con PLA per la stampa del modello e l'altro con un materiale solubile in acqua come PVA o materiale solubile al Limonene come HIPS per la stampa della struttura di supporto. Una volta terminata la stampa, è sufficiente lavare via la struttura di supporto immergendo il modello in acqua o limonene.
Questo metodo di rimozione riduce il rischio di danni al modello e facilita il lavoro di post-elaborazione, rendendolo ideale per stampe complesse.
Questi metodi di rimozione introducono parecchio rischio di danneggiare il modello e bisogna applicare una tecnica adeguata e rimanere estremamente vigili e attenti durante la fase di rimozione.
COME RIMUOVERE LE STRUTTURE DI SUPPORTO DELLA STAMPA 3D STACCABILI
Poiché le strutture di supporto della stampa 3D separabili sono difficili da rimuovere e possono potenzialmente danneggiare il modello, abbiamo incluso alcuni trucchi collaudati per rimuoverle nel modo giusto.
Innanzitutto, identifica le strutture di supporto della stampa 3D che sono completamente esposte e facili da manovrare con le dita. Prova a rompere quelle strutture di supporto della stampa 3D usando le dita. Sii gentile. Molto gentile. Se lo fai bene, la maggior parte della struttura di supporto dovrebbe staccarsi abbastanza facilmente.
Successivamente, utilizza uno strumento per rimuovere le strutture di supporto della stampa 3D a cui è difficile accedere. Ci sono molte opinioni su quali strumenti funzionano meglio. Puoi usare una pinza ad ago, una spatola o un coltello Exacto. Puoi anche utilizzare una combinazione di tutti questi strumenti.
Quando si utilizza un coltello o un raschietto, è una buona idea riscaldare il modello o la lama. Ciò rende le strutture di supporto della stampa 3D più facili da tagliare. Una minuscola torcia a butano può aiutare, ma assicurati di non danneggiare il modello con essa.
Fai molta attenzione con i coltelli Exacto perché sono molto affilati.
La carta vetrata è anche un ottimo strumento per la rimozione. La levigatura a umido con carte abrasive a grana elevata (da 220 a 1200) rimuoverà le strutture di supporto della stampa 3D e luciderà anche il modello. Per ottenere i migliori risultati, applicare acqua sulla parte e carteggiare con movimenti lisci e leggeri fino a ottenere la qualità della superficie desiderata.
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I modelli basati su PLA possono sviluppare segni di stress quando le strutture di supporto della stampa 3D si staccano da essi, causando graffi, segni e imperfezioni. Lo smalto per unghie è un ottimo strumento per rattoppare o coprire queste imperfezioni.
RIDUCI AL MINIMO LE STRUTTURE DI SUPPORTO DELLA STAMPA 3D GRAZIE A UN DESIGN INTELLIGENTE
Integra i supporti per la stampa 3D nel modello
Un trucco per evitare le strutture di supporto della stampa 3D è aggiungere elementi al modello in grado di eseguire lo stesso lavoro. Questo trucco è stato usato dagli scultori per secoli. Ad esempio, dai un'occhiata a questa scultura "Venus Vitrix" di Antonio Canova.
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Qui il braccio destro è uno sbalzo, ma è sostenuto dai cuscini. La gamba sinistra è un altro strapiombo, ma questa volta le toghe a grappolo fungono da supporto.
Il prossimo esempio è un modello chiamato "The Guardian" dal designer @fantasygraph. Sostiene abilmente le gambe e i glutei della modella con un abito fluido. La lancia fissata sul fondo funge da appoggio per il braccio sinistro.
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L'integrazione della struttura di supporto della stampa 3D nel design è più un'arte che una scienza. Devi trovare elementi che si adattino contemporaneamente al design generale e possano supportare le sporgenze o i ponti. Se eseguito correttamente, migliora la bellezza del modello e rende il processo di stampa privo di strutture di supporto per la stampa 3D, risparmiando tempo, denaro e manodopera.
Smussi
Un altro modo per eliminare la necessità di strutture di supporto per la stampa 3D è lo smusso. Gli smussi sono un modo accurato per trasformare sporgenze altrimenti sgradevoli in sporgenze innocue con angoli inferiori a 45 gradi.
Ad esempio, se hai un bordo leggermente inclinato o curvo, puoi sostituirlo con un bordo angolare che non richiede supporto. Un tale disegno angolare è chiamato Smusso.
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Allo stesso modo, se hai un foro nel modello, puoi convertirlo in un foro smussato a forma di lacrima. Il più delle volte, ciò non influirà sull'estetica generale del modello. Ma ti aiuterà a ridurre le strutture di supporto della stampa 3D necessarie per stampare un modello.
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RIDURRE AL MINIMO LE STRUTTURE DI SUPPORTO DELLA STAMPA 3D RIORIENTANDO
A volte, ridurre al minimo le necessarie strutture di supporto per la stampa 3D è facile come riorientare il modello sul piano di stampa. Ad esempio, è molto meglio stampare la casella aperta mostrata di seguito con la faccia aperta in alto.
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Ecco un esempio più non banale, sempre proveniente dal designer @fantasygraph. È un modello di un personaggio con un braccio orizzontale puntato verso l'infinito e oltre.
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Se stampi il modello così com'è, dovremo sostenere il braccio sinistro. Fondamentalmente è una lunga sporgenza con un angolo di 90 gradi.
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Quando rimuovi i supporti, molto probabilmente lascerà delle imperfezioni sul lato inferiore del braccio. Per evitarlo, puoi ruotare l'intero modello di 45 gradi e aggiungere semplicemente il supporto per la base del modello. La qualità della base del modello comunque non ha molta importanza. In questo modo, puoi stampare il modello con un minor numero di strutture di supporto per la stampa 3D e salvare il braccio sinistro da danni.
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STAMPA DI SPORGENZE E PONTI SENZA STRUTTURE DI SUPPORTO PER LA STAMPA 3D
Nelle sezioni precedenti, abbiamo sottolineato che dovresti cercare di ridurre al minimo l'uso delle strutture di supporto della stampa 3D quando possibile. Tuttavia, ciò implica che spesso camminerai su un territorio difficile dove c'è il rischio di instabilità del modello. Per ridurre al minimo questo rischio, ecco alcuni trucchi generali.
Assicurati che la tua stampante 3D sia in condizioni ottimali.
Assicurati di raffreddare il materiale di stampa il più rapidamente possibile. Più tempo impiega il materiale a raffreddarsi, più è probabile che il ponte o la sporgenza si deformino o si rompano. Usa le ventole di raffreddamento a strati in modo aggressivo. Inoltre, abbassa il più possibile le temperature di stampa.
La riduzione della velocità di stampa aiuta anche a raffreddare e aiuta soprattutto a stampare ponti più lunghi e sporgenze difficili.
Se possibile, prova a utilizzare lo spessore dello strato più basso. Uno spessore dello strato inferiore significa meno massa depositata su ogni corsa della testina di stampa. Questo aiuta anche a raffreddare il materiale più velocemente.
IMPOSTAZIONI DELLA STRUTTURA DI SUPPORTO CURA
A volte, è impossibile evitare di utilizzare strutture di supporto per la stampa 3D. Ma anche in questo caso, dovresti fare del tuo meglio per assicurarti che le strutture di supporto della stampa 3D siano stabili, non sprechino molto materiale, siano facilmente rimovibili e non danneggino la superficie del modello.
Il tuo software slicer ti fornirà molti altri modi per modificare le strutture di supporto della stampa 3D. La maggior parte dei software slicer può generare automaticamente strutture di supporto per la stampa 3D, ma forniscono anche una modalità manuale in cui è possibile aggiungere o rimuovere strutture di supporto per la stampa 3D dove vuoi. Inoltre, il software slicer espone molte impostazioni diverse che controllano i seguenti aspetti delle strutture di supporto della stampa 3D.
Posizionamento di strutture di supporto per la stampa 3D
Forza delle strutture di supporto per la stampa 3D
Facilità di rimozione dopo la stampa
Danni alla superficie di stampa
In questo articolo abbiamo scelto di concentrarci su Cura, perché è uno degli slicer gratuiti più popolari in circolazione.
Cura offre una serie di impostazioni relative alla struttura di supporto nella sezione Supporto delle Impostazioni personalizzate. Se riesci a manipolare correttamente queste impostazioni, è possibile creare strutture di supporto per la stampa 3D che soddisfano la maggior parte dei requisiti essenziali.
Attiva le strutture di supporto della stampa 3D generate automaticamente per i modelli instabili
Per prima cosa. Come si esegue il controllo incrociato se il modello necessita di ulteriore supporto?
Cura lo rende facile. Dopo aver importato il modello in Cura e averlo posizionato sulla piastra di costruzione virtuale, cerca le sezioni colorate in rosso. Quelle sono le parti in cui Cura ha rilevato l'instabilità. Nota che è possibile che non vedrai le aree non supportate finché non ruoti la vista della telecamera.
Se vedi rosso nella parte inferiore della parte, dove il modello tocca la piastra di costruzione, non devi preoccuparti che quest'area non sia supportata. La piastra di costruzione si occuperà di questo problema. Piccole aree rosse in cima ai buchi o tra due strutture sono chiamate ponti e anche Cura le gestirà automaticamente.
Se ci sono altre parti evidenziate in rosso, allora devi iniziare a preoccuparti. Per cominciare, è necessario abilitare le strutture di supporto della stampa 3D generate automaticamente per garantire che le parti rosse possano essere stampate correttamente. Per fare ciò, seleziona semplicemente la casella di controllo Genera supporto nella sezione Supporto.
Quindi, ora hai abilitato la struttura di supporto generata automaticamente, ma probabilmente non hai visto nulla di cambiamento nella vista del modello. Questo perché Cura non mostra le strutture di supporto della stampa 3D nella vista Solid predefinita. Per vedere le strutture di supporto della stampa 3D che sono state generate, cambia la vista in Layer View. Il materiale di supporto (linee e volume) verrà visualizzato in verde acqua. Sposta il cursore del livello su e giù per vedere dove viene aggiunto il supporto al modello.
Scegli tra supporto ad albero o supporto lineare
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Cura genera per impostazione predefinita strutture di supporto per la stampa 3D lineare. Nella versione 3.2 beta, Cura ha introdotto la possibilità di utilizzare supporti ad albero al posto di quelli lineari predefiniti.
Controllo del posizionamento delle strutture di supporto della stampa 3D
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Quando si abilita la struttura di supporto, nella sezione Supporto viene visualizzata automaticamente un'impostazione denominata Posizionamento. L'impostazione Posizionamento consente di controllare in modo grossolano il posizionamento della struttura di supporto. Sono disponibili due opzioni: Ovunque e Piastra di costruzione toccante. Ovunque è selezionato per impostazione predefinita.
Quando Everywhere è selezionato, Cura 3D tenta di costruire strutture ovunque siano necessarie. Ciò significa che non hai solo strutture di supporto per la stampa 3D che vengono erette sulla piastra di costruzione, ma anche strutture di supporto per la stampa 3D che utilizzano parte del modello come base. Questa è un'opzione ragionevole nella maggior parte dei casi in quanto garantisce che tutte le aree instabili dispongano del supporto necessario.
Tuttavia, se Everywhere è selezionato per modelli molto complicati, il modello potrebbe finire per essere completamente ricoperto da materiale di supporto. Se non lo desideri, modifica semplicemente l'impostazione Posizionamento su Toccare la piastra di costruzione. Ciò creerà strutture di supporto per la stampa 3D al di sotto delle sezioni sporgenti del modello, solo tra la piastra di costruzione e il modello.
Il tetto di supporto Enable può migliorare la finitura superficiale delle sporgenze ma a un costo
Poiché la sporgenza di un modello viene sempre stampata sopra le strutture di supporto della stampa 3D, non si ottiene sempre la migliore finitura superficiale per queste parti. L'impostazione nascosta Abilita tetto di supporto può aiutare in questo.
Un tetto di supporto è una pelle densa alla sommità della struttura di supporto che non compromette troppo la finitura superficiale delle sporgenze. Quando abiliti questa impostazione in Cura 3D utilizzando la casella di controllo, otterrai una migliore qualità di finitura. Ma questo miglioramento ha un costo in quanto questa opzione rende le strutture di supporto della stampa 3D più difficili da rimuovere del solito. Utilizzare questa opzione solo se la finitura superficiale della parte sporgente è critica per la funzione della parte finita.
Impedisci alle strutture di supporto della stampa 3D di danneggiare le pareti esterne del modello utilizzando l'impostazione Distanza X/Y di supporto
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A volte, le strutture di supporto della stampa 3D sono costruite troppo vicino alla parete esterna del modello e lasciano segni sulla superficie esterna del modello. Puoi evitare che ciò accada utilizzando l'impostazione nascosta Distanza supporto X/Y nella sezione Supporto.
L'impostazione Distanza supporto X/Y in Cura controlla essenzialmente la distanza minima consentita tra le pareti verticali del modello e una struttura di supporto nel piano XY. Se la struttura di supporto della stampa 3D danneggia le pareti o si attacca ad esse, puoi aumentare il valore con incrementi di 0,2 mm fino a quando le pareti non risultano lisce. Tuttavia, assicurati che non ci siano piccole sporgenze che sporgono dalle pareti esterne che non saranno supportate se metti un po' di distanza tra il supporto e le pareti. Se esistono sporgenze così piccole, potresti anche dover ridurre la distanza X/Y invece di aumentarla. In caso contrario, otterrai una stampa non riuscita.
L'impostazione della distanza Z può aiutare a semplificare la rimozione delle strutture di supporto della stampa 3D
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Affinché il materiale di supporto si stacchi in modo netto senza separare gli strati del modello, la connessione tra il materiale di supporto deve essere resa più debole rispetto alla connessione tra gli strati del modello. Cura crea questa connessione più debole lasciando uno spazio tra la parte superiore e inferiore della struttura di supporto e il modello: questo spazio è noto come Z-Distanza.
Puoi semplificare il distacco delle strutture di supporto della stampa 3D controllando le impostazioni nascoste Z-Distance nella sezione Supporto. Il valore predefinito per questa impostazione è lo stesso dell'altezza del livello. Quindi, se l'altezza del livello è 0,1 mm, anche la distanza Z predefinita sarà 0,1 mm.
Se il materiale di supporto è difficile da staccare dal modello, aumenta questo valore in incrementi dell'altezza del livello finché non si stacca in modo pulito. Cura può aggiungere supporto su un determinato livello o non aggiungere supporto. Sfortunatamente, non ci sono "mezzi strati di supporto". Quindi, se un'impostazione di Distanza Z di 0,2 mm per una stampa con un'altezza del livello di 0,1 mm è eccessiva e la Distanza Z di 0,1 mm non è sufficiente, le opzioni della Distanza Z sono esaurite.
Seleziona la corretta struttura di supporto per la stampa 3D per il giusto equilibrio tra resistenza e facilità di rimozione
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Cura genera materiale di supporto per la stampa 3D in uno dei sette modelli. È possibile modificare il modello utilizzando un'impostazione nascosta denominata Modello di supporto nella sezione Impostazione.
Nella maggior parte dei casi, il modello predefinito, Zig Zag, genererà il miglior equilibrio tra forza e facilità di rimozione. Le altre opzioni del modello sono Triangoli, Linee, Griglia, Concentrico, Concentrico 3D e Croce. Se non sei soddisfatto del modello predefinito, puoi sperimentare con le altre opzioni. Ognuno di essi ti darà un diverso equilibrio tra forza e facilità di rimozione.
Conclusione
Le strutture di supporto sono un male necessario nella stampa 3D. Ne hai bisogno per stampare sporgenze e ponti difficili nel tuo modello. Ma quando non puoi utilizzare strutture di supporto per la stampa 3D solubili, è una buona idea cercare di ridurne al minimo l'uso. Abbiamo discusso di situazioni in cui non sono necessarie strutture di supporto per la stampa 3D e menzionato diversi trucchi creativi per stampare senza di esse.
Ma spesso avresti una sporgenza o un ponte così grave che devi usare il supporto. In questo caso, devi giocare con le impostazioni dell'affettatrice per assicurarti di non sprecare troppo materiale o danneggiare il modello durante la rimozione. Abbiamo parlato di come scegliere le impostazioni corrette dell'affettatrice per ottenere i migliori risultati e condiviso alcuni trucchi su come rimuovere le strutture di supporto della stampa 3D nel modo giusto.
FONTE: ALL3DP
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