Quando si prepara un oggetto da stampare, c’è un elemento che quasi mai compare nel progetto, ma che influisce sul risultato finale: i supporti. Si tratta di strutture temporanee che vengono realizzate insieme all’oggetto e poi rimosse, e da esse dipendono in larga misura la finitura, il tempo di stampa e il costo.

Capire quando i supporti nella stampa 3D sono davvero necessari e come ridurli fin dalla fase di progettazione è uno dei modi più semplici per migliorare la qualità di un pezzo senza cambiare materiale. In questo articolo vedremo quando sono necessari, quali tecnologie consentono di evitarli e come ridurre al minimo i segni che lasciano.

Cosa sono i supporti nella stampa 3D e a cosa servono?

I supporti sono strutture ausiliarie che sostengono le parti di un pezzo che non possono essere realizzate “a vuoto”. Nelle tecnologie che depositano o polimerizzano il materiale strato dopo strato, ogni nuovo strato deve poggiare su qualcosa: se sotto non c’è nulla, il materiale si stacca, si deforma o semplicemente non regge.

Oltre a sostenere le parti a sbalzo, in alcuni processi svolgono una seconda funzione: fissare il pezzo alla piattaforma e dissipare il calore. È il caso della stampa 3D in metallo, dove i supporti impediscono che le sollecitazioni termiche deformino la geometria durante il processo.

La regola dei 45°: quando sono necessari i supporti

Il criterio più comunemente utilizzato per stabilire se una zona necessiti di sostegno è la regola dei 45°. Finché una parete presenta un’inclinazione inferiore a 45° rispetto alla verticale, ogni strato poggia sufficientemente su quello precedente e la struttura si sostiene da sola. A partire da tale angolo, il cornicione inizia ad aver bisogno di sostegno.

Oltre ai sbalzi, ci sono tre casi in cui è quasi sempre necessario un sostegno:

• Ponti lunghi tra due appoggiamenti: con la tecnologia FDM si riescono a realizzare campate brevi, ma la qualità diminuisce all’aumentare della distanza.
• Isole: zone che iniziano nel vuoto, senza nulla sotto su cui poggiare.
• Fori orizzontali di grande diametro, la cui metà superiore è a sbalzo.

Non tutte le tecnologie di stampa 3D richiedono supporti

Una delle decisioni che incide maggiormente è proprio la tecnologia utilizzata. Nei processi FDM, SLA o a resina, i supporti sono inevitabili non appena compaiono elementi a sbalzo. Nella tecnologia SLA, inoltre, è opportuno prevedere fori di drenaggio nei pezzi cavi per evitare gli effetti di aspirazione durante il processo.

Al contrario, le tecnologie a letto di polvere come SLS e Multi Jet Fusion (MJF) non richiedono supporti: è proprio la polvere non fusa che circonda il pezzo a sostenerlo durante l’intera stampa. Ciò consente di realizzare geometrie impossibili con altre tecnologie, come canali interni o assemblaggi già completi, ed elimina alla radice i segni lasciati dai supporti.

Come progettare pezzi che richiedano un minor numero di supporti

Gran parte del lavoro viene svolto prima della stampa. Queste modifiche rientrano nella progettazione per la producibilità (DFM) e consentono di ridurre il consumo di materiale, i tempi e le operazioni di post-elaborazione:

• Sostituisci gli sbalzi bruschi con smussature che rispettino l’angolo di 45°.
• Progetta i fori orizzontali a forma di goccia o di rombo anziché circolari: in questo modo la parte superiore non sarà più a sbalzo.
• Aggiungi raggi e transizioni morbide invece di sporgenze ad angolo retto.
• Se un unico orientamento non risolve tutte le facce, valuta la possibilità di dividere il pezzo e poi ricomporlo.

L’orientamento del pezzo: la decisione che influisce maggiormente

Prima di aggiungere anche un solo supporto, è opportuno decidere come posizionare il pezzo sulla macchina. L’orientamento determina quali superfici rimangono a sbalzo, quanti supporti sono necessari e, soprattutto, dove si troveranno i segni lasciati da questi ultimi.

La regola pratica è semplice: orientare il pezzo in modo che i supporti tocchino le facce meno visibili o meno critiche. Una superficie estetica, una zona di accoppiamento o una faccia con quote importanti non dovrebbe poggiare sul supporto, se possibile.

Come ridurre al minimo i segni lasciati dai supporti

Quando l’intervento è inevitabile, l’obiettivo diventa quello di lasciare il minor numero possibile di tracce:

• Riduce l’area di contatto: le punte sottili e la minore densità nell’interfaccia facilitano la rimozione e lasciano meno segni.
• Utilizza supporti a forma di albero: entrano in contatto con il pezzo in un numero molto minore di punti e consentono di risparmiare materiale.
• Apprezza i supporti solubili nella tecnologia FDM (PVA o HIPS): si dissolvono invece di essere rimossi, il che li rende ideali per geometrie delicate.
• Regola la distanza sull’asse Z: se è troppo ravvicinata, è difficile da rimuovere; se è troppo ampia, compromette la finitura della faccia inferiore.

Successivamente, la lavorazione successiva fa il resto: levigatura, granigliatura o le diverse finiture superficiali eliminano i segni residui quando l’aspetto estetico è importante.

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I supporti non sono un problema di per sé: sono la conseguenza di una geometria e di un orientamento specifici. Prevedere la loro presenza fin in fase di progettazione consente di risparmiare tempo, materiale e post-elaborazione, ottenendo pezzi più puliti già al primo tentativo.

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