Quasi ogni pezzo tecnico ha dei fori: per una vite, un perno, un passaggio cavi, un raccordo. Nella stampa 3D sono anche uno dei punti in cui il pezzo finito si discosta più spesso dal modello CAD. Il motivo non è un difetto della macchina, ma il modo in cui ogni tecnologia costruisce le superfici curve. Progettare bene un foro significa sapere in anticipo come verrà stampato e decidere dove serve precisione e dove no.
Perché un foro stampato non è mai identico al CAD
Un foro è una superficie chiusa che lavora su tutto il suo contorno. Basta poco materiale in più sulla parete interna per far stringere una vite o bloccare un perno. Le cause tipiche sono tre.
- Discretizzazione del file: nel formato STL la circonferenza è approssimata da segmenti. Se l'esportazione è grossolana, il foro diventa un poligono e il diametro utile si riduce.
- Ritiro del materiale: raffreddandosi, molti materiali si contraggono e il foro tende a chiudersi leggermente.
- Orientamento: lo stesso foro si comporta in modo diverso se è verticale (asse lungo la direzione di crescita) o orizzontale (asse parallelo al piano).
Il primo punto si risolve a monte: esporta l'STL con una risoluzione fine, oppure invia il file STEP, che conserva la geometria esatta del cerchio.
Fori verticali e fori orizzontali
Un foro verticale viene costruito strato dopo strato come una serie di anelli sovrapposti. La forma rotonda si mantiene bene, ma la parete interna porta i segni degli strati.
Un foro orizzontale è più delicato. La parte superiore del cerchio è a tutti gli effetti uno sbalzo: ogni strato sporge rispetto al precedente, fino al tratto quasi piatto in cima. Il risultato dipende molto dalla tecnologia.
FDM
Nella stampa FDM la parte alta di un foro orizzontale di grandi dimensioni può cedere leggermente o richiedere supporti interni, che poi vanno rimossi. Due soluzioni progettuali funzionano bene:
- Foro a goccia: si sostituisce la parte superiore del cerchio con una punta a tetto. Il filo non deve più fare ponte nel vuoto e il foro resta funzionale per viti e perni.
- Cambio di orientamento: se il foro è critico, conviene orientare il pezzo in modo che il suo asse sia verticale, anche a costo di spostare altri dettagli meno importanti.
SLS
Nella stampa SLS il pezzo cresce immerso nella polvere, che fa da supporto naturale. I fori orizzontali non hanno bisogno di supporti e non serve la forma a goccia. Va invece considerato che la polvere non fusa resta dentro le cavità: fori lunghi, ciechi o molto piccoli devono restare raggiungibili per la pulizia, altrimenti la polvere compattata rimane intrappolata.
MSLA
Con la resina i fori piccoli e i dettagli fini vengono resi con buona definizione. Il pezzo però è sostenuto da supporti e la resina liquida deve poter defluire. Nei fori ciechi e nei canali stretti la resina può ristagnare e polimerizzare durante la post-cura, restringendo il passaggio. Per questo conviene prevedere fori passanti o aperture di drenaggio.
Fori di precisione: stampare piccolo, finire dopo
Quando un foro deve accoppiarsi con un cuscinetto, una boccola o un perno calibrato, la strada più affidabile è non chiedere alla stampa una tolleranza che non le compete. Si modella il foro leggermente sottodimensionato e lo si porta a misura con una punta o un alesatore dopo la stampa. È un'operazione rapida e garantisce un accoppiamento ripetibile su tutti i pezzi della serie.
Indica chiaramente nel disegno o nella richiesta quali fori sono funzionali e quali no. Un foro di passaggio per un cavo non ha bisogno dello stesso trattamento di una sede per un cuscinetto.
Fori per viti: filettare la plastica o usare inserti
Per le viti ci sono tre approcci, da scegliere in base a quante volte il pezzo verrà smontato.
- Vite autofilettante in un foro liscio: semplice ed economica, adatta a pezzi che si montano una volta sola. Serve parete sufficiente attorno al foro, altrimenti la plastica si crepa.
- Filetto modellato: possibile soprattutto su filetti grandi e in resina, ma la filettatura stampata si usura in fretta con montaggi ripetuti.
- Inserto filettato metallico: la soluzione più robusta quando il pezzo viene aperto spesso. Il foro va progettato con il diametro indicato dal produttore dell'inserto. L'inserimento rientra tra le lavorazioni di finitura.
Errori frequenti da evitare
- Pareti troppo sottili attorno al foro: il foro c'è, ma il materiale intorno non regge il serraggio.
- Fori troppo vicini al bordo: il bordo si spezza al primo carico.
- Fori ciechi profondi in SLS o MSLA: difficili da pulire, rischiano di restare ostruiti.
- Stessa geometria per tutte le tecnologie: un foro pensato per lo stampaggio a iniezione o per la lavorazione meccanica va spesso rivisto per la stampa 3D.
- STL esportato a bassa risoluzione: fori poligonali e accoppiamenti che non chiudono.
In sintesi
Decidi l'orientamento pensando ai fori critici, adatta la forma alla tecnologia, prevedi la pulizia delle cavità e lascia alla ripresa meccanica le sedi di precisione. Se hai dubbi su quale tecnologia gestisce meglio la geometria del tuo pezzo, puoi chiedere una consulenza prima di ordinare. Quando il file è pronto, caricalo nel preventivatore online: indica nelle note quali fori sono funzionali e se servono inserti o ripresa a misura.
Domande frequenti
Per l'approssimazione della circonferenza nel file STL, il ritiro del materiale in raffreddamento e l'orientamento di stampa. Un file STEP o un STL ad alta risoluzione riduce il primo problema; per i fori di precisione conviene la ripresa a misura dopo la stampa.
È un foro orizzontale con la parte superiore a punta invece che rotonda. Si usa nella stampa FDM per evitare che la parte alta del foro ceda o richieda supporti interni.
Per pezzi montati una sola volta basta una vite autofilettante con parete adeguata. Se il pezzo viene smontato spesso, l'inserto filettato metallico è più robusto e dura di più.