La stampante 3D per metalli utilizza filo di saldatura

Apr 27, 2023

Se hai visto sia una stampante per la fabbricazione di filamenti fusi (FFF) che una saldatrice a filo, potresti aver notato che funzionano secondo un principio di base simile. La materia prima viene fornita sotto forma di filamento, ovvero filo, e fusa per depositarsi sul pezzo da lavorare al fine di creare saldature nel caso del saldatore o oggetti 3D nel caso della stampante. Naturalmente, ci sono una serie di difficoltà che ti impediscono di sostituire semplicemente il filo metallico al filamento termoplastico. Ma si scopre che queste difficoltà possono essere superate con qualche sforzo serio. [Dominik Meffert] ha fatto esattamente questo con il suo progetto di stampante 3D a filo.

Per il suo filamento, [Dominik] ha scelto un filo per saldatura standard e ha sperimentato anche con fili animati e in acciaio inossidabile. Inizialmente, ha utilizzato un normale ingranaggio dentato come meccanismo nell'estremità fredda azionata da un passo-passo del suo meccanismo di estrusione del tubo Bowden, ma ha scoperto che una ruota trainafilo standard di un saldatore funzionava meglio. Questo sistema di presa alimenta il filo attraverso un tubo Bowden fino all'estremità calda.

Nelle stampanti 3D termoplastiche, il materiale viene fuso in una camera all'interno dell'hotend, quindi estruso attraverso un ugello per essere depositato. Invece di provare a duplicare questa disposizione per il filo metallico, [Dominik] ha utilizzato un trasformatore del forno a microonde (MOT) modificato per generare la bassa tensione/alto amperaggio necessaria per riscaldare il filo in modo irrequieto. Il riscaldamento è controllato tramite un regolatore di potenza raddrizzatore a fase che modula la potenza in ingresso al trasformatore. Convenientemente, questo controller è collegato all'uscita della ventola di raffreddamento della scheda della stampante 3D, consentendo a qualsiasi software di affettatura standard di generare codice G per la stampante in metallo.

Per consentire al filo di riscaldarsi e sciogliersi, deve essere presente un circuito completo dal secondario del trasformatore. Un ugello di saldatura standard corrispondente al diametro del filo viene utilizzato come elettrodo sull'estremità calda, mentre una piastra di costruzione metallica funge da altro elettrodo. Come puoi immaginare, ottenere la piastra di costruzione – e il primo strato – correttamente è piuttosto complicato, ancor più che con le stampanti per plastica. In questo caso le complicazioni aggiuntive riguardano il fatto che l'oggetto stampato deve mantenere una buona continuità elettrica con la lastra, non deve risultare saldato solidamente, e il fatto che l'acciaio fuso a 1450°C tende a deformare la lastra.

Considerando tutti i problemi che devono essere risolti affinché tutto funzioni, siamo molto colpiti dai progressi [di Dominik] finora! Problemi simili sono stati risolti anni fa nel caso delle stampanti termoplastiche da un gruppo di sperimentatori altamente motivati, ed è bello vedere che una cosa simile inizia ad accadere con la stampa su metallo, soprattutto utilizzando materiali semplici e facilmente reperibili.

Tuttavia, questo non è l'unico approccio alla stampa su metallo fai-da-te. Non molto tempo fa ne abbiamo visto uno che utilizzava la fusione con fascio di elettroni (EBM).

Grazie a [Krzysztof] per il suggerimento!