STAMPANTE 3D PRUSA XL, ANALISI E INDISCREZIONI [2022]
STAMPANTE 3D PRUSA XL, ANALISI E INDISCREZIONI [2022]
Il mondo della stampa 3D è abbastanza saturo di prodotti dagli occhi a mandorla basati principalmente sul design open source della Prusa I3. In diverse circostanze però, potrebbero affiorare alcune problematiche di affidabilità e supporto che in qualche modo, mettono in luce i limiti di uno spirito di produzione poco appassionato, basato per lo più su obiettivi di vendita a dispetto di una vera ricerca innovativa o di una implementazione qualitativa. Le stampanti di Prusa Research, tendono a colmare il divario tra le costose apparecchiature di stampa 3D occidentali e le loro controparti cinesi dai prezzi più abbordabili. Offrendo un massiccio supporto e la ben nota affidabilità del team Prusa, diversi appassionati fremono all'idea di riuscire a smanettare quanto prima con il nuovo modello di prossima uscita, l'attesissima e dal nome altisonante Prusa XL. Ufficialmente presentata, guardiamo più nel dettaglio cosa è venuto fuori da vari leak e fughe di notizie, dove senza ombra di dubbio la nuova creatura di casa Prusa sembra diversa da tutto quello finora realizzato dal team di lavoro Ceco.
Ma quanto diverso vuol dire “meglio”?
Bene, se vuoi scoprirlo continua a leggere la nostra analisi!
ESTRUSORE A INGRANAGGI CICLOIDALE: GENIALATA O ESPEDIENTE TECNICO?
Il design dell'estrusore è uno dei fattori principali che contribuisce maggiormente alle prestazioni della stampante 3D e alla qualità di stampa. La stampa veloce richiede portate di filamento adeguate, obbligando gli estrusori a forzare il filamento nell'ugello a pressioni estremamente elevate. L'estrusore a trasmissione diretta E3D Hemera, ad esempio, può generare 22 libbre (10 kg) di spinta. Una tale quantità di forza può creare problematiche al filamento di plastica relativamente morbido e fragile, costretto al passaggio attraverso ingranaggi di trasmissione in metallo.
La ricetta perfetta per un filamento "sbrindellato" e ingranaggi saltati! I modelli di estrusore di migliore qualità, utilizzano ingranaggi di trasmissione dal diametro maggiorato per distribuire la forza di spinta lungo un segmento più lungo del filamento. Il nuovo estrusore su misura progettato per la Prusa XL segue questi fondamenti di progettazione e li spinge al limite. L'ingranaggio conduttore mostrato nella preview video è il più grande che abbiamo mai visto in qualsiasi estrusore. Anche se potrebbe non essere stato pensato ad-hoc per mitigare e ridurre lo stripping del filamento, effettivamente lo costringe a seguire un percorso curvo più lungo intorno l'ingranaggio conduttore
Il nuovo design dell'ingranaggio dell'estrusore dovrebbe conferire alla Prusa XL una presa sul filamento senza precedenti. Tuttavia, ci riserviamo alcuni dubbi sull'insolito meccanismo implementato per azionare gli ingranaggi dell'estrusore. Staremo a vedere! ;)
PREOCCUPAZIONE: VIBRAZIONE ASSOCIATA AL CAMBIO CICLOIDALE
Come spiegavamo prima, il meccanismo di trasmissione a ingranaggi cicloidale della Prusa XL è la grande differenza rispetto a tutti i modelli di estrusore esistenti. I cambi cicloidali sono stati consigliati e richiesti a gran voce dalla community e da recensori, quindi non sorprende affatto che Prusa li abbia implementati anche nella XL.
Ma questo lo rende un espediente semplice ?
I riduttori cicloidali sono principalmente noti per la loro elevata coppia, nonostante le dimensioni ridotte a 100:1. Come contrappasso, la scelta del loro utilizzo crea problematiche per il meccanismo di stampa 3d, il motivo? Rapporti di trasmissione così brevi richiedono che i motori ruotino a velocità estremamente elevate.
Non comprendiamo quindi a pieno, il motivo per cui Prusa abbia scelto di prendere la via contorta del cambio cicloidale. Forse sta puntando sulla capacità innata di eliminare il backdrive, termine introdotto per spiegare il gioco degli ingranaggi di guida nei sistemi di movimento. Sebbene il backdrive sia una preoccupazione nella robotica tradizionale, non ha alcun impatto pratico su un estrusore di stampanti 3D. Idem anche per il contraccolpo. Non è noto che gli ingranaggi di trasmissione dell'estrusore introducano un gioco misurabile o che tendano a creare problematiche, quindi ci sembra quantomeno da prendere con le pinze, come l'utilizzo di un cambio cicloidale faccia la differenza in queste applicazioni rispetto ai progetti esistenti. Soprattutto quando i movimenti di retrazione non richiedono una precisione micrometrica.
Tutto ciò ci rende ancora più scettici, se consideriamo il più grande svantaggio degli ingranaggi cicloidali: le vibrazioni. La natura eccentrica (decentrata) del cuscinetto dell'albero di trasmissione primario del cambio cicloidale introdurrà una quantità significativa di vibrazioni nell'estrusore. Ovviamente si potrebbero avere ripercussioni sulla qualità di stampa finale.
A meno che (sembrerebbe strano il contrario) il team Prusa non abbia trovato un modo per ridurre meccanicamente le vibrazioni. Meccanicamente è la parola giusta, perché i firmware delle stampanti 3D più recenti come Klipper, incorporano accelerometri multiasse per misurare ed eliminare algoritmicamente le vibrazioni attraverso una funzione denominata "modellazione dell'ingresso".
Sfortunatamente, il firmware Marlin e il suo derivato implementato nelle stampanti Prusa ci risulta non abbiano questa feature. Lo stesso fondatore e CEO di Prusa Research Josef Prusa, ha tacitamente confermato che l'XL non supporterà la modellatura degli input out of the box. In soldoni, le misure di mitigazione delle vibrazioni così come la modellatura dell'input, sarà pane per gli utilizzatori più intraprendenti e smanettoni.
Ingiusto puntare il dito contro un prodotto ancora non rilasciato, ma i limiti intrinsechi del design dei sistemi di ingranaggi cicloidali combinati con la mancanza di modellatura dell'input rimangono un motivo di preoccupazione.
PRUSA XL ABBRACCIA LA CINEMATICA CORE XY
La Prusa XL si discosta dal design della stampante i3 incorporando un sistema di movimento CoreXY relativamente nuovo. Sviluppato dal MIT Media Lab nel 2012, il design CoreXY è servito come base per stampanti 3D fai-da-te open source come Rat Rig, HevORT, HyperCube e Voron, che mettono in imbarazzo stampanti significativamente più costose in ogni metrica di prestazioni immaginabile .
La Prusa XL sembra aver incorporato il sistema di movimento CoreXY senza apportare significative modifiche. Ciò non ci sorprende affatto, la brillantezza intrinseca del design originale combina la sacra trinità di velocità, rigidità e precisione in un pacchetto open source.
Mentre le stampanti Prusa i3 esistenti devono trainare pesanti motori passo-passo lungo gli assi cardinali, i motori delle stampanti CoreXY non sono solo stazionari, ma migliorano anche la rigidità raddoppiandosi come elementi sollecitati del telaio.
Ciò consente ai motori passo-passo di fornire una maggiore rigidità strutturale nei progetti CoreXY, non sorprende che tale progetto dominino i record mondiali per la stampa veloce.
PREOCCUPAZIONE: RIGIDITA' DEL TELAIO E CINGHIE DENTATE STRETTE
A differenza dei tradizionali telai CoreXY, Prusa XL elimina i membri verticali anteriori del cubo. Sebbene ciò consenta un'uscita eccellente per grandi stampe 3D, la mancanza di elementi strutturali chiave potrebbe influire negativamente sulla rigidità del telaio.
Ciò è ulteriormente complicato dall'insistenza di Prusa sull'utilizzo di parti stampate in 3D per le staffe angolari che tengono insieme il telaio alle articolazioni. Tali parti non sono da nessuna parte così resistenti o rigide come le loro controparti in plastica stampate a iniezione, per non parlare delle alternative in alluminio pressofuso.
Sebbene ciò renda la manutenzione più semplice e la possibilità per l'utente di sostituire le parti interessate, potrebbe rivelarsi il tallone d'Achille in un telaio già indebolito. Per fortuna, a prima vista il design della XL sembra impiegare giunti ciechi rigidi nei membri del telaio chiave.
Anche le cinghie di distribuzione utilizzate per azionare il sistema chiave CoreXY sembrano essere della varietà stretta da 6 mm. I nastri più lunghi in tali stampanti sono soggetti a vibrazioni eccessive e problemi di tensionamento. Questo è un problema noto nelle stampanti Voron nonostante utilizzino le cinghie più larghe da 9 mm, quindi tali cinghie visibilmente più strette della XL , potrebbero rendere più complicate l'installazione e la manutenzione.
PIATTO MODULARE: GRANDE IDEA, MA E' PRATICO?
Il volume di costruzione di 36 centimetri cubi della Prusa XL è maggiore di quattro volte quello della Prusa i3 MK3S. Tuttavia, ciò comporta piatti di stampa più grandi. Il tutto accende la spia su due concetti principali: deformazione e consumo di energia elevato.
I piatti riscaldati basati su circuiti stampati (PCB) impiegati in Prusa e in altre stampanti 3D tradizionali sono economici, leggeri ed efficienti dal punto di vista energetico. Sfortunatamente, la loro mancanza di rigidità li rende inclini a deformazioni a causa della dilatazione termica. I piatti in alluminio pressofuso sono immuni alla deformazione, ma sono proibitivamente pesanti e costosi con volumi di costruzione grandi.
Prusa Research tuttavia, ha cercato di aggirare la problematica dividendo il piatto di stampa in 16 segmenti riscaldati individualmente, pieni di spazi di espansione per alleviare la deformazione. Poiché ogni segmento del piatto può essere controllato in modo discreto con il proprio circuito di riscaldamento, non è più necessario riscaldare l'intero letto per stampe più piccole.
Il tutto si traduce in una massiccia riduzione del carico di alimentazione, poiché l'alimentazione può essere pulsata in segmenti di piatto alternati a scacchiera più volte al secondo. L'alimentatore deve effettivamente gestire solo la metà del carico totale del riscaldatore grazie alle meraviglie della modulazione dell'ampiezza dell'impulso.
Il piatto modulare promette anche una uniformità termica senza precedenti grazie a sensori di temperatura discreti assegnati a ciascun segmento del piatto. Funziona facendo funzionare gli angoli del piatto maggiormente caldi poiché subiscono maggiori perdite di calore radiativo.
PREOCCUPAZIONE: ALLINEAMENTO DEI SEGMENTI DEL LETTO MODULARE
Tracciare (o livellare) i quattro angoli di un normale piatto di una stampante 3D è di per sé una sfida, con 16 segmenti della Prusa XL la faccenda come sarà? Non è chiaro se sarà possibile regolare manualmente ciascuna delle 64 viti di montaggio del piatto in totale, ma qualsiasi disallineamento sarebbe un vero incubo da correggere.
VALE LA PENA PREORDINARLA? LE NOSTRE RACCOMANDAZIONI.
Nonostante tutti i dubbi sulla progettazione che abbiamo sollevato, non dimentichiamo che Prusa XL incorpora caratteristiche interessanti come il passaggio del piatto completamente automatizzato con l'aiuto di ugelli dotati di sensore a cella di carico.
Il design dell'ugello stesso è stato sviluppato in collaborazione con E3D per integrare le stesse feature killer del sistema di ugelli E3D Revo.
Ovviamente, consigliare di pagare qualcosa prima che sia stato esaminato in modo indipendente è sempre una roulette russa, l'altra faccia della medaglia e che la Prusa XL sembra essere una formidabile stampante 3D in base alle specifiche rivelate finora.
Vi raccomandiamo di tenere a bada la scimmia e attendere fino a quando le prime review indipendenti (ci stiamo attrezzando anche per la nostra...stay tuned) valutino globalmente il risultato finale.
Al Prossimo Articolo!
