Mi è capitato nei giorni scorsi di leggere un articolo, pubblicato da un iscritto in uno dei gruppi Facebook che gestisco – Stampa 3D Guide e Suggerimenti – che prometteva chiarimenti sul significato del parametro risoluzione e sulla sua relazione con la qualità delle stampe.  Sfortunatamente, nonostante l’intento di far luce sull’importanza della risoluzione con una spiegazione tecnica, le informazioni fornite nell’articolo erano decisamente fuorvianti. Da qui, vista la finalità del gruppo in questione, ho sentito la necessità di fare chiarezza, anche se in realtà queste tematiche erano già state affrontate in profondità nella guida Stampanti 3D – Guida per gli acquisti.

La risoluzione

La definizione proposta per questo termine (riferita all’asse Z) nell’articolo pubblicato sul gruppo Facebook è la seguente:

Quando parliamo di risoluzione in ambito di stampa 3D stiamo parlando di altezza minima del materiale depositato sul piatto, espresso in micron. 

Non ci siamo. La risoluzione è un’altra cosa. E’ esattamente (riferita a qualsiasi asse), il movimento minimo che (su quell’asse) la macchina può compiere. Non ha quindi nulla a che fare con lo spessore minimo dello strato (layer) che può essere deposto.

Lo spessore del layer minimo è generalmente superiore alla risoluzione, e dipende da altri fattori: il materiale utilizzato, il diametro ugello, le caratteristiche del sistema di alimentazione, la meccanica della macchina (passo delle viti) e microstep motori.
A titolo di esempio, per la stampante Ultimaker 3, la risoluzione dell’asse Z dichiarata è di 2,5 micron, mentre il layer minimo è di 20 micron.

Nella valutazione delle caratteristiche di una stampante, è importante considerare che mentre il parametro risoluzione è un dato oggettivo, il layer minimo è invece un valore “suggerito” dal costruttore, al quale non corrisponde una qualità “certificabile”. Ovvero, un costruttore può dichiarare un valore di layer minimo molto basso, per “impressionare” i possibili acquirenti, ma non è escluso che utilizzandolo non si ottenga in realtà una qualità persino inferiore rispetto a quella ottenibile con uno spessore strato maggiore.
O, in altri termini più “crudi”, è possibile che il valore del layer minimo dichiarato sia semplicemente fumo negli occhi.

In teoria, quantomeno in termini geometrici, qualsiasi stampante può deporre uno strato minimo esattamente pari alla risoluzione dell’asse Z. In molti casi, nella pratica questo ha ben poco senso. Ad esempio, le stampanti 3DGence ONE hanno una risoluzione Z di 0,4 micron. Se dovessimo deporre strati di questo spessore, sarebbero necessari 2500 strati per produrre 1 mm di stampa. E’ del tutto evidente che ciò sarebbe del tutto fuori luogo. Per una “piccola” stampa di 10 cm ci vorrebbero 250.000 strati. Con un tempo ipotetico di un minuto per strato,  verrebbe completata in 173 giorni.
In pratica, non ha molto senso deporre layer con uno spessore inferiore a 50 micron (che  in ogni caso, implicano 20 strati per deporre un millimetro di materiale, e quindi in ogni caso tempi biblici).

L’accuratezza

Questo termine, che più correttamente (rispetto alla risoluzione) è associato con la precisione, fa riferimento al cosiddetto errore di riposizionamento. Ovvero alla capacità, dopo uno spostamento, di tornare esattamente (o meno) alle coordinate precedenti allo spostamento. Un esempio, per capire meglio. L’ugello si trova alle coordinate assolute 100,50,30 (in millimetri). Viene effettuato uno spostamento alle coordinate 200,100,50 e successivamente nuovamente alle coordinate 100,50,30. Quanto è a questo punto distante l’ugello rispetto a dove si trovava prima dei due spostamenti? Una buona (ironico) notizia: il dato di accuratezza non viene quasi mai fornito dai costruttori. Per un motivo semplice: l’accuratezza (che ricordo – esprime una tolleranza, dunque un errore) è generalmente molto superiore alla risoluzione, spesso nell’ordine dei 100 micron, e anche molto oltre nel caso di stampanti economiche. Questa “astronomica” differenza tra risoluzione e accuratezza (nella stessa macchina) è dovuta a fattori prevalentemente meccanici: giochi, tensione ed elasticità delle cinghie etc. Costruire una macchina con accuratezze nell’ordine di micron o frazioni di micron è praticamente impossibile.

Dunque, quali sono i parametri da considerare come riferimento qualitativo?

Semplice. Risoluzione e (ove disponibile) accuratezza fanno riferimento alla precisione con la quale i movimenti possono venire compiuti.  E quindi, fanno riferimento (anche se poi concorrono anche altri fattori), alla tolleranza dimensionale del modello ottenuto rispetto alla geometria teorica. Non al suo “aspetto”.
Da un punto di vista “estetico” (es. qualità delle superfici), gli elementi più importanti sono soprattutto legati alla rigidità della meccanica (bassa frequenza di risonanza e quindi vibrazioni), alla minima quantità di giochi,  e alla generale qualità ed affidabilità del sistema di estrusione. Queste caratteristiche non vengono descritte da parametri numerici “oggettivi”, ma possono essere “esplorate” attraverso una attenta e competente osservazione della generale costruzione della macchina.