3Dnatives Lab: test della stampante 3D UltiMaker S7

Nel 2010, nell’ambito del progetto/movimento Reprap, un gruppo di appassionati olandesi ha deciso di costruire la propria stampante FDM, la Elserbot, in un Fablab. Un anno dopo, nel 2011, questo stesso team ha fondato la società Ultimaker e ha lanciato la stampante FDM Ultimaker Protobox/Original.

Fondata nel 2010 da Martijn Elserman, Erik de Bruijn e Siert Wijnia, Ultimaker è uno dei pionieri della stampa 3D FDM desktop. Nel corso degli anni, l’azienda ha continuato ad ampliare la propria gamma di stampanti 3D FDM e ha sviluppato Cura, uno degli slicer più noti e popolari. Allo stesso tempo, l’azienda ha creato le due interfacce di controllo remoto Management console (ex-Cura Connect) e Digital Factory.

Ultimaker ha recentemente subito un’importante evoluzione fondendosi con il suo storico concorrente Makerbot. Da questa fusione è nato il nuovo marchio UltiMaker, il cui primo prodotto commercializzato è la stampante 3D S7, lanciata il 24 gennaio 2023. Pur essendo la prima stampante nata dalla fusione delle due aziende, la UltiMaker S7 segue le orme della serie S, che si è affermata con i modelli S3 e S5. La S7 è stata lanciata dopo un anno di ricerca e sviluppo come versione migliorata della S5, risolvendo tutti i suoi difetti/criticità e promette di migliorare l’accessibilità e la facilità d’uso della stampa 3D FDM.

Pochi giorni prima del suo lancio, abbiamo avuto l’opportunità di testare questa nuova macchina in anteprima nel 3Dnatives Lab. Di seguito il nostro test con recensione sulle caratteristiche e prestazioni di UltiMaker S7.

Unboxing della stampante 3D UltiMaker S7

Iniziamo il nostro test con l’unboxing della stampante 3D S7, che viene fornita completamente preassemblata ad eccezione della bobina di filamento. Una volta tolta la stampante dalla scatola e liberata dall’imballaggio, la sistemiamo su un tavolo per le prove. A prima vista, anche se più alta, l’S7 sembra molto simile all’S5. L’S7 riutilizza molti componenti dell’S5. Ad esempio, entrambe le stampanti condividono lo stesso movimento cartesiano e lo stesso sistema di print core, la stessa qualità e, soprattutto, lo stesso volume di stampa di 330 x 240 x 300 mm.

Una volta aperto lo sportello anteriore, scopriamo i vari accessori in dotazione alla macchina. Tra questi, UltiMaker fornisce 3 print core (2 AA e 1 BB), una supporto per filamento per due bobine (dotato di un sensore RFID/NFC per riconoscere le bobine caricate), un cacciavite, un cavo RJ45/Ethernet, una chiavetta USB, grasso e lubrificante. Oltre agli accessori per la manutenzione forniti (lubrificante, grasso), avremmo apprezzato alcuni strumenti extra come pinze da taglio, pinze a becchi fini e un paio di pinzette. Nella stampante 3D troviamo anche il piano di stampa e due bobine di filamento.

A un’analisi più attenta della S7, sebbene sia visivamente molto simile alla S5, ci sono alcune differenze notevoli:

• La S7 ha una camera di stampa completamente chiusa (la S5 era invece aperta nella parte superiore) ed è dotata di un sistema di filtraggio dell’aria (chiamato Air Manager) utile anche per un migliore controllo della temperatura. Nel dettaglio, un termometro controlla la temperatura della camera di stampa e regola la velocità della ventola di raffreddamento per regolare la temperatura.
• UltiMaker ha dotato la S7 di un nuovo piano di stampa magnetico flessibile in acciaio con rivestimento in PEI. Questo piano reversibile sostituisce quello in vetro utilizzato in precedenza nelle altre stampanti 3D UltiMaker. UltiMaker giustifica questo cambiamento come una garanzia di affidabilità. Sulla base dei feedback dei clienti, UltiMaker ha concluso che circa una stampa su sei è fallita a causa della scarsa adesione del primo strato. Pertanto, con il suo nuovo piano rivestito in PEI testurizzato, UltiMaker promette una riduzione del 50% dei difetti di stampa dovuti alla scarsa adesione del primo strato.
• La macchina presenta un sensore induttivo per garantire un migliore livellamento. Anche l’S3 e l’S5 sono dotate di sensori capacitivi, UltiMaker si è però resa conto che questi potevano talvolta essere destabilizzati da interferenze elettromagnetiche. L’S7 presenta quindi sensori induttivi, meno sensibili ai disturbi e alle interferenze elettromagnetiche, per garantire una migliore acquisizione dei dati.
• L’S7 è dotata di sensori e perni di livellamento per evitare il più possibile errori di manipolazione. Ad esempio, la stampante controlla che il piano sia installato e che il coperchio anteriore sia chiuso prima di avviare un lavoro di stampa. Inoltre, i fori nei quattro angoli del piano di stampa si allineano a piccoli perni metallici per garantire la corretta calibrazione del piano.
• L’angolo di visione più ampio e la maggiore risoluzione della telecamera consentono una migliore visibilità delle stampe per il monitoraggio a distanza.
• La parte anteriore dell’S7 presenta un unico sportello in vetro invece del doppio sportello presente sull’S5.
• Infine, l’S7 ha una connettività Wi-Fi a 5 GHz (oltre ai 2,4 GHz già presenti sull’S3 e sull’S5).

Oltre a queste differenze degne di nota, l’UltiMaker S7 si aggiunge all’S3 e all’S5 per rafforzare la gamma UltiMaker S. Una famiglia di stampanti 3D FDM cartesiane che presenta un doppio estrusore bowden e testine di stampa intercambiabili proprietarie chiamate “print cores”. Un’altra caratteristica speciale della serie S è che tutte le stampanti sono dotate di:

• Uno schermo touch a colori da 4,6 pollici;
• Un sistema di movimento che utilizza aste in acciaio e cuscinetti a sfera, 3 motori stepper Nema 17, pulegge e cinghie;
• Un telaio realizzato con lastre di alluminio lavorate e pannelli acrilici, con alcuni componenti in plastica iniettata.

Installazione della stampante 3D UltiMaker S7

UltiMaker S7 è quasi pronta all’uso fin da subito. È sufficiente installare il piano di stampa magnetico, il secondo print core, il supporto del filamento e caricare il filamento per iniziare a stampare.

Tuttavia, durante l’ispezione della nostra S7 abbiamo notato che la stampante che stavamo testando non era sufficientemente lubrificata e le barre d’acciaio dell’asse Y erano un po’ allentate.

Abbiamo quindi deciso di correggere questo problema prima di continuare il nostro test per evitare potenziali problemi di stampa. Questi problemi potrebbero verificarsi anche con le stampanti 3D S3 e S5 durante il trasporto, ma sono facilmente risolvibili.

Come avrete notato, non abbiamo ancora parlato del livellamento manuale del piano. Questo perché viene eliminato dal processo di installazione grazie alla calibrazione di fabbrica eseguita da UltiMaker durante l’assemblaggio. Ciò significa che il piano non dovrà mai essere livellato manualmente e il sensore a induzione garantirà che la stampa sia perfettamente parallela al piano.

Come l’S5, anchel’S7 sarà compatibile con il metal expansion kit rilasciato dal produttore qualche mese fa. Con questo kit, gli utenti possono stampare parti grezze in metallo (metal green parts) che vengono poi sinterizzate da un servizio partner per ottenere una stampa 3D in metallo. Anche se non abbiamo potuto testare personalmente questo kit, abbiamo potuto tenere in mano sia i pezzi grezzi che quelli sinterizzati e abbiamo potuto constatare le prestazioni delle stampanti UltiMaker S nella stampa di filamenti con metallo. Il produttore aggiunge:

Sebbene le caratteristiche della S7 la avvicinino alla S5 con pro bundle (in particolare grazie all’air manager integrato), sarà necessario aggiungere la material station per sfruttare appieno un’offerta simile e beneficiare dello stoccaggio ideale del filamento e del cambio automatico del filamento.

Software Cura e interfaccia Digital Factory

Come accennato in precedenza, l’S7 condivide forti somiglianze con il resto della linea S in termini di componenti e produzione, ma queste somiglianze si rafforzano sul lato software. Tutte e tre le stampanti utilizzano lo stesso software di slicing open source sviluppato internamente, Cura, e possono essere controllate in remoto, localmente o fuori sede, utilizzando l’interfaccia web UltiMaker di Digital Factory.

Sebbene tutte e tre le stampanti utilizzino la stessa versione di Cura, lo slicer è cambiato in modo significativo dal lancio della stampante 3D S5 nel 2018. Da allora UltiMaker ha aggiunto a Cura più di 280 materiali di terze parti, oltre alla sua gamma di 12 materiali proprietari.

Oltre a diversificare il portafoglio di materiali disponibili, Cura viene regolarmente aggiornato per migliorare la velocità di stampa, il tempo di pre-stampa (ottimizzando la sequenza di riscaldamento e rilevazione), l’affidabilità o i profili di stampa.

Cura è chiaramente lo slicer più popolare sul mercato. È open source, compatibile con un’ampia gamma di macchine e include tutte le funzionalità di base e quelle più avanzate. Un altro aspetto della Digital Factory è che le stampanti 3D UltiMaker possono essere controllate da remoto per uso personale o in modo collaborativo con la creazione di un team di utenti. Oltre a controllare le stampanti da remoto, la Digital Factory consiglia all’utente la manutenzione per garantire il funzionamento regolare delle macchine nel tempo.

Un altro punto in comune tra l’S5 e l’S7 è la compatibilità del loro g-code.

Per l’S7, inoltre, il giorno del lancio è stato rilasciato un nuovo aggiornamento di Cura, il 5.2.2, che comprende i profili dell’S7. Oltre agli aggiornamenti del software di slicing Cura, UltiMaker assicura la longevità delle sue macchine attraverso regolari aggiornamenti del firmware. Quando abbiamo avviato il nostro S7 per la prima volta, ci è stato chiesto di aggiornarlo con il firmware più recente. Sebbene il firmware dell’S7 presentasse ancora alcuni bug e rallentamenti al momento del nostro test, abbiamo notato che UltiMaker sta cercando di risolverli tramite aggiornamenti regolari.

Prime stampe

Una volta importato e tagliato il nostro primo file in Cura, iniziamo la stampa, tramite la chiavetta USB in dotazione, con la bobina PLA Tough fornita con la S7. Una volta completata la stampa, purtroppo scopriamo che i nostri modelli si sono staccati dal vassoio e la stampa è fallita. Poiché questo primo test è stato effettuato prima del rilascio ufficiale dell’S7, avevamo ancora una versione precedente all’aggiornamento con i profili dell’S7, quindi l’abbiamo impostata con i profili predefiniti dell’S5.

Una volta disponibile la nuova versione di Cura, abbiamo deciso di ripetere il test con i nuovi profili sviluppati appositamente per l’S7 e di pulire il vassoio con alcol isopropilico. Questa volta la stampa è andata come previsto e i modelli sono stati riprodotti fedelmente con tolleranze convalidate fino a 0,2 mm. Il modello presenta alcune imperfezioni tipiche dello stringing, un fenomeno che potrebbe essere eliminato regolando con precisione le retrazioni dell’estrusore.

Durante i nostri test, abbiamo avuto l’opportunità di provare una varietà di materiali che dimostrano le capacità di questa nuova stampante 3D FDM. Il PLA Tough ci ha permesso di valutare le capacità della macchina (tolleranza, conformità dimensionale, bridging, cantilevering, …) mentre materiali più complessi come il PA-HT CF15 ci hanno permesso di testare la compatibilità offerta dai print core disponibili e i vantaggi della camera di stampa chiusa e dell’Air Manager integrato. Grazie alla varietà di print core disponibili e alla capacità delle UltiMaker di raggiungere temperature di estrusione di 300°C, le stampanti UltiMaker S sono compatibili con materiali in fibra e metalli. Inoltre, il piano di stampa viene riscaldato a 110°C.

Nella nostra prima stampa in PA-HT CF15, abbiamo notato molti fili da stringing e su uno dei nostri modelli gli strati si sono staccati. Questi problemi di stampa sono caratteristici di un filamento umido e sono riconoscibili anche dal suono dell’acqua in ebollizione durante la stampa. Una volta completata questa prima stampa, asciughiamo il filamento e ricominciamo i nostri test. Una volta che il filamento è asciutto, le stampe vengono eseguite con successo e riproducono con precisione i dettagli dei modelli. Non si osservano particolari anomalie di stampa.

Oltre a testare le stampe con estrusore singolo, abbiamo deciso di utilizzare il secondo print core per stampare modelli più complessi che richiedono supporti solubili. Una volta realizzate queste stampe, abbiamo semplificato il post-processing immergendo la stampa nella “PVA Removal Station”, che agita l’acqua per accelerare la dissoluzione dei supporti solubili di PVA.