Uno dei nostri principali obiettivi negli ultimi due mesi è stato risolvere il problema dei VFA (Vertical Fine Artifacts) sulla Prusa CORE One e su altre stampanti. Ho pubblicato diversi aggiornamenti durante tutto il processo e sono lieto di annunciare che, grazie ai recenti sviluppi, possiamo chiudere questo capitolo. Come spesso accade, una cosa tira l’altra. Il nostro lavoro sui VFA ha portato a miglioramenti significativi nella finitura superficiale di tutte le stampe: si tratta di una nuova funzione di PrusaSlicer, di cui possono beneficiare quasi tutte le stampanti 3D presenti sul mercato! La soluzione è completamente open-source e non vedo l’ora di vedere verso quale direzione la porterà qualcuno come @softfever con OrcaSlicer. Ma questo è solo l’inizio: ci sono molti argomenti da discutere. I VFA rimangono solo una parte di tutto questo. Prima di lanciare un nuovo modello di stampante, eseguiamo test approfonditi utilizzando scansioni TC e sistemi multisensoriali, che confermano l’eccezionale precisione delle nostre macchine. Per molti utenti, questo è ciò che significa “massima qualità di stampa”. Quello che progettate è quello che poi stamperete. Ma non si tratta solo della robustezza o della precisione degli oggetti stampati. Vogliamo anche una finitura superficiale piacevole. In altre parole, possiamo guardare alla qualità di stampa da più angolazioni, letteralmente. 
Articolo lungo in arrivo, quindi ecco qui un TLDR:

  • 2 nuove fantastiche funzionalità di PrusaSlicer
  • Profili di stampa migliorati
  • Nuova regolazione della cinghia (controlla anche se la testina di stampa sbatte durante l’homing)
  • Il risultato: superfici uniformi e VFA ridotti

Il problema: superfici lucide e opache non uniformi

Sono sicuro che lo avete già visto. State stampando un modello e, per qualche motivo, alcune parti risultano lucide mentre altre sono opache, con la formazione di brutte strisce orizzontali. Ciò è particolarmente evidente sulle parti meccaniche, che spesso vengono stampate con PETG nero che può risultare MOLTO lucido. La causa di questo fenomeno è la funzione di “rallentamento di raffreddamento”. Sui layer con una sezione trasversale ridotta, la stampante deve rallentare per dare alla plastica calda il tempo sufficiente per raffreddarsi e solidificarsi prima di stampare lo strato successivo. Senza tale funzione, il modello si deformerebbe. Ma è proprio qui che il materiale assume proprietà ottiche diverse, portando a una qualità superficiale non uniforme. Alcuni materiali sono più soggetti a questo fenomeno, mentre con altri non si nota.

Il problema con il vecchio metodo

Il modo in cui tutti gli slicer derivati da Slic3r gestiscono questo scenario è quello di costringere la stampante a rallentare ogni parte del processo di stampa per quel layer. Il problema è che la stampa di un filamento lucido a velocità variabili ne modifica la riflettività e l’aspetto complessivo. Peggio ancora, il rallentamento a volte può indurre la stampante a operare a una velocità che provoca vibrazioni o risonanza nel telaio. Queste vibrazioni vengono poi trasferite alla stampa, con conseguente finitura superficiale non uniforme e artefatti visibili (i VFA!) sull’esterno del modello. Tutto questo può essere visualizzato direttamente in PrusaSlicer nell’anteprima del G-code passando alla modalità Velocità o, meglio ancora, Velocità effettiva.

PrusaSlicer Beta 2.9.3 con nuova opzione “Superficie uniforme”

La nuova versione beta di PrusaSlicer presenta un importante miglioramento chiamato “Consistent Surface” (Superficie Uniforme). Questa nuova strategia di raffreddamento è molto più intelligente. Dà la priorità al rallentamento delle aree meno visibili, come il riempimento. Rallenta i perimetri solo quando è assolutamente necessario e, anche in questo caso, mantiene la velocità originale per il segmento finale del ciclo. In questo modo si ottengono una velocità di stampa e una finitura superficiale molto più uniformi su tutto il modello. Con il PETG nero, il miglioramento è notevole. Con i filamenti opachi, la differenza è meno evidente, ma comunque presente se si osserva da vicino.

Con il PETG nero, il miglioramento è più evidente.

 

Con i filamenti opachi, come questo PLA, non si noterà alcuna differenza, a meno che non si osservi molto da vicino.

È possibile tornare al comportamento precedente nel menu Impostazioni filamento – Raffreddamento – Logica di rallentamento raffreddamento. A proposito, mentre lavoravamo su questo problema, abbiamo notato che OrcaSlicer ha una funzione chiamata “Non rallentare le pareti esterne” che cercava di risolvere il problema con un approccio diverso. In particolare, “igiannakas” ha fatto un ottimo lavoro in questo senso. La nostra implementazione è diversa, ma ottiene un risultato simile ed è abbastanza affidabile da poter essere attivata di default. La differenza fondamentale è che il nostro metodo continua a tenere conto dei perimetri esterni durante il calcolo del rallentamento del raffreddamento, oltre ad altri accorgimenti ingegnosi.

Riduzione del ringing sulle superfici esterne con una breve accelerazione specifica di spostamento

Per ridurre gli artefatti di ringing (o “ghosting”), abbiamo affrontato un’altra fonte di vibrazioni: il minuscolo movimento di spostamento tra i perimetri. Si tratta di un movimento estremamente breve che richiede praticamente zero tempo, ma che può causare una quantità sorprendente di vibrazioni. Ecco perché: questo spostamento è spesso perpendicolare alla parete perimetrale. Quando la stampante applica la sua accelerazione elevata predefinita a questo movimento, crea uno scatto brusco che può far vibrare l’intera stampante. Vogliamo evitare l’arrotondamento degli angoli spesso riscontrato nel settore con un Input Shaping aggressivo, ma le nostre impostazioni attuali non funzionavano bene con questi specifici movimenti brevi e rapidi. La nuova strategia di slicing in PrusaSlicer risolve questo problema. Utilizza automaticamente un’accelerazione più dolce e più contenuta solo per questi movimenti di spostamento molto brevi sui perimetri esterni, mentre gli spostamenti normali rimangono veloci. Questo rallentamento mirato smorza le vibrazioni proprio dove sono più importanti, portando a superfici più pulite vicino agli angoli acuti senza influire sul tempo di stampa complessivo.

Abbiamo iniziato concentrandoci principalmente sulla CORE One, ma abbiamo constatato che ciò migliorerà anche la qualità di stampa sulla XL e sulla MK4/S. Abbiamo persino testato la nuova logica di raffreddamento e l’accelerazione specifica a corsa breve su altre stampanti presenti sul mercato e abbiamo riscontrato che anche queste beneficiano delle nuove funzionalità.

Dove tutto ha avuto inizio – e cosa sono i VFA?

Ora penso che sia il momento migliore per tornare al punto di partenza, perché vi ho appena fornito una grande quantità di informazioni. Tutto è iniziato con la nostra ricerca sui VFA, ovvero i Vertical Fine Artifacts (artefatti verticali). Ma cosa sono? I VFA sono imperfezioni microscopiche nell’estrusione che si ripetono nello stesso punto in ogni layer, creando linee verticali sul modello. Queste linee sono minuscole, visibili da 10 um, e le peggiori che avete visto sono circa 40 um dal picco alla valle. Si tratta di dimensioni troppo piccole per essere rilevate in modo affidabile da molte apparecchiature di misurazione. Non è nemmeno possibile percepirle al tatto. Tuttavia, è possibile vederle grazie al modo in cui un filamento lucido riflette la luce. In altre parole, si tratta di un’imperfezione ottica. 

Ed è una di quelle cose che non si possono ignorare. Una volta imparato a riconoscere i VFA ruotando un oggetto lucido stampato in 3D (ad esempio, realizzato in PETG nero) in modo che rifletta la luce sotto un angolo specifico, li troverete praticamente su qualsiasi stampa 3D al mondo. I VFA sono comuni in quasi tutte le stampanti 3D presenti sul mercato e non esiste un unico fattore specifico che li causa. Non è possibile eliminarli, ad esempio sostituendo la cinghia. Si tratta di una combinazione di diversi fattori. Esistono diversi modi per nasconderli, dall’uso di filamenti opachi all’abbassamento delle temperature di stampa. Ma la soluzione adeguata è individuare tutte le fonti dei VFA e ridurle al minimo.

Tutti quanti, regolate le cinghie!

Fin dall’inizio abbiamo escluso che la causa fosse da ricercarsi nei motori. I VFA che vediamo sulla CORE One non corrispondono al passo specifico che sarebbe causato dai nostri motori. Inoltre, i motori, i driver e la tensione sono ben regolati dai tempi dell’MK4 e la CORE One utilizza lo stesso stack. Sebbene la comunità della stampa 3D abbia identificato diverse potenziali fonti di VFA, tra cui la risonanza del motore e la meccanica della cinghia, la nostra analisi approfondita sulle stampanti CORE One interessate ha indicato in modo prevalente una tensione della cinghia non corretta. Abbiamo progettato un nuovo dispositivo di regolazione della cinghia per trovare la tensione ottimale e abbiamo iniziato i test.

Sulla base delle nostre ricerche, stiamo introducendo una procedura di regolazione della cinghia rivista e un sintonizzatore migliorato nell’app Prusa. Consiglio vivamente di regolare subito la stampante: sono certo che noterete un notevole miglioramento. Abbiamo preparato una guida dettagliata su come regolare le cinghie. Avrete bisogno di un telefono per aprire l’accordatore online per la cinghia o scaricare l’app Prusa ufficiale, dove troverete anche un link diretto all’accordatore. Si tratta di un approccio manuale, che vi offre un ottimo controllo sul processo. Prima di iniziare, ecco i miei consigli personali:

  • Assicurarsi che l’estrusore sia posizionato nella posizione anteriore destra
  • Iniziare strimpellando la cinghia superiore. Quando si inizia a regolare la tensione, REGOLARE SEMPRE entrambe le viti (sinistra e destra) della stessa misura (ad esempio, mezzo giro). Potrebbe sembrare più logico ruotare solo la vite sinistra per regolare la cinghia superiore e lasciare la vite destra invariata fino a quando non inizi a regolare la cinghia inferiore, ma questo comporterà in realtà un gantry asimmetrico. Le cinghie si incontrano nell’estrusore, quindi sono “collegate” e si influenzano a vicenda. Anche se si regola una cinghia alla volta, girare sempre entrambe le viti nella stessa misura. Il gantry inclinato può essere raddrizzato, ma è meglio evitare il problema in primo luogo.
  • Alcuni telefoni potrebbero avere problemi nel rilevare correttamente la frequenza della cinghia: ciò è dovuto al fatto che alcuni produttori aggiungono un soppressore di rumore integrato per l’ingresso del microfono. L’app ti avviserà se questo è il caso. Se il tuo telefono ha difficoltà a rilevare la frequenza corretta, prova a utilizzare un browser mobile diverso o un telefono diverso.

Come ho anticipato in precedenza, una prossima versione FW utilizzerà un effetto stroboscopico con un ingegnoso PWM dei LED integrati invece della cinghia. Ma il risultato finale sarà lo stesso: una nuova tensione sulle cinghie XY, ma senza dover utilizzare l’app. Una volta che le cinghie saranno regolate correttamente, noterete anche che il processo di pre-stampa sarà molto più veloce e con meno “urti” durante la procedura di homing. A questo punto dovreste già notare un miglioramento della qualità di stampa, ma per ottenere il massimo risultato, avrete anche bisogno della nuova versione beta di PrusaSlicer. 

Profili di stampa nuovi e migliorati per CORE One

Parliamo brevemente dei profili di stampa. Generalmente dividiamo i nostri profili in due categorie: profili incentrati sulla velocità di stampa (SPEED, DRAFT) e profili che danno priorità alle proprietà meccaniche della stampa (STRUCTURAL). Abbiamo identificato le velocità perimetrali alle quali compaiono i VFA sulla CORE One. Con la maggior parte dei profili, la correzione è stata relativamente semplice. Abbiamo regolato i valori per evitare gli artefatti di stampa, mantenendo tempi di stampa molto simili (alcune velocità sono state leggermente aumentate, altre diminuite). Tuttavia, con i nostri profili Structural, la variazione delle velocità perimetrali dovrebbe essere piuttosto significativa, con un potenziale impatto sulle proprietà meccaniche delle stampe. Non vogliamo introdurre cambiamenti significativi e inaspettati nei profili con lo stesso nome. Sappiamo che molti di voi utilizzano CORE One nella produzione, dove la resistenza delle stampe ha la priorità assoluta rispetto alle imperfezioni della lucentezza superficiale su alcune combinazioni di materiali riflettenti. Pertanto, abbiamo apportato solo modifiche minori ai profili Structural.

Ciò significa che i profili Structural continueranno a produrre stampe in cui potrebbero comparire segni di VFA, specialmente con il PETG. Se vogliamo mantenerlo come profilo di riferimento per stampe 3D altamente resistenti e durevoli, dobbiamo accettare questo compromesso come necessario. Vogliamo essere il più trasparenti possibile: ovviamente, non tutti i profili possono essere uguali e alcune cose sono limitate dalla fisica. Se affermassimo che ogni profilo offre la massima qualità, la migliore adesione del layer, una durata di livello mondiale, ecc., significherebbe che si tratta essenzialmente dello stesso profilo e che i singoli parametri non hanno alcuna importanza. Ad ogni modo, stiamo introducendo nuovi profili di stampa per CORE One chiamati BALANCED. Credo che diventeranno i nuovi preferiti dagli utenti. Combinano alta velocità con una finitura superficiale dall’aspetto gradevole e una buona integrità strutturale. Sono i miei preferiti per la maggior parte delle stampe pratiche in questo momento, ma tutto dipende dal caso d’uso. A volte, potreste voler utilizzare il profilo DRAFT per ottenere qualcosa il più rapidamente possibile, con linee di layer spesse. Altre volte, SPEED è perfetto per stampe veloci e pulite. Nella produzione di piccole parti meccaniche, potreste comunque voler utilizzare STRUCTURAL. Per riassumere:

  • SPEED – molto veloce, ottima qualità della superficie, resistenza media
  • BALANCED – veloce, ottima qualità della superficie, buona resistenza
  • STRUCTURAL – veloce, qualità superficiale soddisfacente, ottima resistenza

Stiamo anche aggiungendo questi profili a EasyPrint, il nostro servizio di slicing basato su cloud.

Test sintetici e loro svantaggi

Ora, prima di concludere, sono abbastanza sicuro che questo articolo sarà anche un’occasione per gli utenti di verificare se la nostra soluzione funziona davvero – e vi invito a farlo! Tuttavia, vorrei spendere due parole sui test sintetici o benchmark. È certo al 100% che se iniziate a cercare un oggetto specifico per forzare l’attivazione dei VFA, alla fine ne troverete (o ne progetterete) uno. Non c’è davvero modo di battere un test sintetico progettato per individuare una specifica regolazione della stampante e riuscire a sfruttarla. I cambiamenti e i miglioramenti di cui parlo oggi riguardano gli utenti di stampanti 3D e i loro scenari reali: fondamentalmente, coloro che desiderano stampare oggetti dall’aspetto migliore. E sono certo che il miglioramento della qualità sia sostanziale, e non solo sulle nostre stampanti. Quindi, ricapitoliamo brevemente:

Beh, credo sia tutto. 🙂 Mi rendo conto che i miei articoli a volte diventano molto lunghi, ma quando un argomento è così interessante è difficile sintetizzarlo in poche frasi. Personalmente, adoro approfondimenti e retroscena, e scommetto che anche voi li apprezzate. Spero che questo contribuisca anche a mantenere la trasparenza tra noi e che sappiate esattamente cosa abbiamo fatto e perché abbiamo scelto di fare certe cose in un certo modo.

Buona stampa!