Con l’introduzione di una stampante 3D a scuola gli studenti acquisiscono conoscenze, capacità operative e strumentali nell’uso dei programmi di disegno CAD 3D e delle procedure di stampa.

1. La stampa 3D a scuola:La stampa 3D a scuola:
imparare creando giochiimparare creando giochi
Claudio Gasparini
Formatore nei corsi PNSD - Lombardia
www.cad-tutor.com/gasparini

2. Progettazione integrataProgettazione integrata
Non ci sono piu'
distinzioni fra disegno
artistico, disegno
tecnico, tavola
costruita con i codici
della Geometria
descrittiva, disegno
automatico, modello
informatico e modello
fisico.
Sgabello Mezzadro, Achille e Pier
Giacomo Castiglioni, 1957, prod.
Zanotta (rendering C.Gasparini)

3. Diagramma della stampa 3DDiagramma della stampa 3D
Elaborazione C: Gasparini

4. Diagramma della stampa 3DDiagramma della stampa 3D
1.1. Disegno e
Modellazione
1.2 Scanner
1.3 Fotografia e
fotogrammetria
2. Modifica,
correzione e
ottimizzazione
3. Presentazione
e Stampa

5. Abilita’ e conoscenze per il 3DAbilita’ e conoscenze per il 3D
1. Abilità informatiche
2. Conoscenza di un sistema CAD
3. Conoscenza della geometria solida
4. Orientamento spaziale
5. Conoscenza di viste e sezioni
6. Sequenza di lavorazione
Strutturare processi logici
1.1. Disegno e
Modellazione
1.2 Scanner
1.3 Fotografia e
fotogrammetria

6. Abilita’ e conoscenze per il 3DAbilita’ e conoscenze per il 3D
Progettare una STORIA disegnando e realizzando i personaggi

7. Abilita’ e conoscenze per il 3DAbilita’ e conoscenze per il 3D
Sistema di proiezioni ortogonali
Bruno Munari, 16 animali, Danese, 1957

8. Didattica per le scuoleDidattica per le scuole

9. Abilita’ e conoscenze per il 3DAbilita’ e conoscenze per il 3D
Sistema di proiezioni ortogonali

10. Abilita’ e conoscenze per il 3DAbilita’ e conoscenze per il 3D
Norma UNI EN ISO 5456 sulle proiezioni ortogonali e relative
direzioni di vista. Regola della mano destra

11. Abilita’e conoscenze per il 3DAbilita’e conoscenze per il 3D
1. Comprendere le istruzioni
2. Seguire le istruzioni
3. Individuare gli errori
4. Correzione degli errori
5. Rispettare i limiti e le potenzialità
6. Scegliere la soluzione ottimale o meno
dispendiosa in termini di costi e di tempo
Valutare e attuare soluzioni
2. Modifica,
correzione e
ottimizzazione

12. Abilità e conoscenze per il 3DAbilità e conoscenze per il 3D
1. Scegliere il materiale
2. Scegliere la tecnologia
3. Scegliere la precisione e la qualità
4. Scegliere e saper valutare i tempi
Attuare scelte e valutare il prodotto
2. Modifica,
correzione e
ottimizzazione

13. Modellazione solida parametricaModellazione solida parametrica
Uno dei principali vantaggi associati all’uso dei sistemi CAD è
quello di poter costruire dei modelli con variabili (tipicamente
dimensioni) che possono essere successivamente variate senza
dover ricostruire l’intero modello

14. Modellazione NURBSModellazione NURBS
La modellazione NURBS è una modellazione basata sulle curve
che permette un controllo perfetto di quanto si va a creare.
La tecnologia NURBS (Non Uniform Rational B-Splines - B-Spline
razionali non uniformi) permette la creazione di curve e superfici
definite accuratamente nella forma.
SW: Rhino, Maya, Blender
Pro: molto preciso, simulazioni e calcoli, prototipazione
Applicazioni: settori del design, architettura, industria.

15. Modellazione PoligonaleModellazione Poligonale
La modellazione poligonale genera superfici organizzate in maglie
di facce poligonali con diversi livelli di dettaglio.
Queste superfici di suddivisione possono solo approssimare
l'oggetto finale se con un basso livello di poligoni (in questo caso
caso l'oggetto viene detto Low Poly).
SW: 3DS Max
Pro: flessibile, adattabile
Applicazioni: video giochi, Film e TV, video professionali,
simulazione. Pixar, Lucas Film

16. Modellazione sculptingModellazione sculpting
La modellazione sculpting si avvicina molto al procedimento della
scultura con plastilina perché interattiva e graduale.
SW: ZBrush, Blender, 123D Sculpt
Pro: facile, plastico, approssimato. Non preciso
Applicazioni: facce, corpi, sculture digitali

17. Modellazione proceduraleModellazione procedurale
La modellazione procedurale genera superfici mesh di facce
poligonali con livelli di dettaglio variabili.
Queste superfici di suddivisione possono approssimare l'oggetto
finale con un basso livello di poligoni (Low-Poly) o alto (High-Poly).
Procedural texturing: texture calcolata, es. legno
SW: Blender,
Pro: automatica, semi automatica, algoritmica, variabile
Applicazioni: casualità, autosimiliarità, ripetizione elementi, frattali,
terreni, simulatori fluidodinamici, vegetazione, capelli

18. Scansione 3DScansione 3D
La scansione tridimensionale mediante strumenti.
• Fotogrammetria - è un sistema abbastanza semplice e
economico,[36] che permette di acquisire forme a basso dettaglio.
Si utilizzano delle fotografie del soggetto prese da varie angolature
ed il software ricostruisce il modello.
• Sonda 3D a contatto (Tastatore) Usa un braccio meccanico
snodato che va a "tastare" il modello negli incroci di una griglia
segnata sulla sua superficie.
• Scansione Laser: il laser scanner 3D fornisce le coordinate
spaziali di una nuvola di punti appartenenti all'oggetto del rilievo.

19. Principi di corretta modellazionePrincipi di corretta modellazione
Quale software usare ?
Sgabello per la mungitura, designer sconosciuto, autoproduzione Italia

20. Storia della stampa 3D

21. Nel 1983 Chuck Hull
stava sperimentando
dei rivestimenti per
superfici a contatto
con raggi ultravioletti
Storia della stampa 3DStoria della stampa 3D
Usando una classe di materiali definiti fotopolimeri riuscì a
solidificare degli strati attraverso il processo di stereolitografia
Ha brevettato il processo nel marzo 1986 con il titolo: “Apparatus for
Production of Three-Dimensional Objects by Stereolithography”
Chuck Hull inventore della stampa 3D e presidente di 3D Systems
Intervista di Chuck Hull alla CNN nel 2014

22. Nel 2006 (20 anni dopo) è scaduto il brevetto di FDM – FFF Fused
deposition modeling (Modellazione a deposizione fusa )
Nel febbraio 2014 è scaduto il brevetto della tecnica della
sinterizzazione, (Selective Laser Sintering o SLS)
Come successo con le stampanti FDM, ora c’è da aspettarsi un
grande impulso nella produzione di stampanti SLS.
Brevetti scadutiBrevetti scaduti
“E’ la scadenza dei brevetti che fa muovere
il mondo”
Anonimo

23. A livello individuale penso ci sia una sorta di grande necessità
repressa: nell'era del computer tutto è visibile solo su uno schermo o
in rete e col tempo abbiamo perso il senso del risultato tangibile.
La stampa 3D permette di convertire i modelli virtuali in oggetti
fisici in un maniera molto semplice.”
Chuck Hull inventore della stampa 3D
Le sfide della stampa 3DLe sfide della stampa 3D
“La grande sfida di questa tecnologia
è stato quello di stimolare la
creatività e trasformarla in
progettazione e produzione.
Intervista di Chuck Hull alla CNN nel 2014

24. Tecnologia della stampa 3DTecnologia della stampa 3D
La Stampa 3D è una tecnologia additiva cioè aggiunge il
materiale con procedimenti differenti , mentre la tecnologia
sottrattiva è tipica delle macchine utensili.
Storicamente definita anche prototipazione rapida è indirizzata
alla creazione di prototipi cioè “primo elemento di una serie”
Le funzioni di un prototipo possono essere:
concettuali, funzionali, tecnici, preserie, valutativi, prestazionali,
usabilità.

25.  Stereolitografia (SLA o fusione
selettiva)
 Selective Laser Sintering (SLS)
 Direct Metal Laser Sintering
(DMSL) e Direct Metal Printing
(DMP)
SLA: il materiale è un fotopolimero
liquido
SLS: il materiale è una resina in
polvere.
DMSL: il materiale di lavorazione è
una polvere metallica
http://bulatov.org/metal/index.html
Tecnologie SLA, SLS, DMSLTecnologie SLA, SLS, DMSL
Tecnologia Stereolitografia (SLA o fusione selettiva)
Fonte Wikipedia, voce Stereolithography

26. Fused Deposition Modeling –
FDM
La Modellazione a deposizione
fusa fu sviluppata da S. Scott
Crump alla fine anni ‘80 e fu
commercializzata da Stratasys
fondata dallo stesso Crump.
Fused Deposition Modeling - FDMFused Deposition Modeling - FDM
Fonte Wikipedia, voce Fused deposition modeling

27. Tipi di stampantiTipi di stampanti
www.sharebot.it

28. Tipi di stampantiTipi di stampanti
www.sdm3d.it

29. Materiali di stampaMateriali di stampa
Nella stampa FDM o FFF (Fused Deposition Modeling) si usa un
materiale termoplastico estruso in filamento di 1.75 mm
PLA L’acido polilattico o PLA è un termopolimero generato dalla
fermentazione del mais, non è biodegradabile in condizioni naturali
ma è idrosolubile a temperature superiori a 70-80C. E’ considerato
una plastica più 'ecologica' rispetto all'ABS basato sul petrolio.
Utilizzato principalmente in imballaggi per alimenti e contenitori, il
PLA può essere compostato in impianti di compostaggio
commerciali.
Con un po' più di lavoro, il PLA può anche essere levigato e
lavorato a macchina.

30. Materiali di stampaMateriali di stampa
ABS è un polimero che può assumere molte forme e può essere
progettato per avere molte proprietà. In generale, è una plastica
robusta con maggior flessibilità rispetto al PLA.
La flessibilità dell'ABS permette di creare pezzi ad incastro più facili
da lavorare (i mattoncini LEGO sono realizzati in ABS).
E' facilmente levigabile e lavorabile a macchina. In particolare,
l'ABS è solubile in acetone permettendo di saldare parti con una
goccia o due, o lisciarle creando una superficie lucida mediante
spazzolatura o immergendo i pezzi completi in acetone.

31. Software per il 3D

32. Autodesk Fusion 360

33. Autodesk ReMake

34. Il modello CAD viene creato da un sistema CAD ed esportato nel formato
STL (Standard Triangulation Language) che converte il modello in mesh
(rete) triangolare di intensità variabile. Da solido a mesh.
Il file STL può essere ottimizzato o corretto per la stampa 3D
(approssimato).
Dal modello CAD al modello STLDal modello CAD al modello STL

35. STL deve essere processato per generare i supporti e per essere
ottimizzato rispetto anche della risoluzione della stampante.
Slicing: sezionamento del file secondo la tipologia della stampante. Il
modello viene scomposto layer-by-layer per passare le istruzioni alòla
stampante.
Dal modello CAD al modello STLDal modello CAD al modello STL

36. Il file STL generato da sistemi CAD può contenere degli errori che
possono compromettere la realizzazione fisica. Inoltre il modello STL
prima di essere processato deve contenere i supporti e una orientazione
ottimale.
Programmi per il controllo dei file STL:
MiniMagics versione gratuita di Magics di Materialise
Meshmixer app gratuita della suite 123D di Autodesk
MeshLab programma OpenSource sviluppato dall’Università di Pisa
CNR che utilizza il sistema di mesh processing per sviluppare e
modificare modelli 3D, e quindi ottimizzare anche i file STL per la stampa.
Netfabb utilizzato anche Microsoft 3D Model Repair service per la
verifica di file STL
Come correggere un STLCome correggere un STL

37. In Meshmixer di
Autodesk la
funzione Analysis /
Inspector visualizza
in un modello le
mesh non chiuse e
quelle interrotte
oppure le superfici
non-manifold.
Permette quindi di
fare una correzione
automatica.
Come correggere un STLCome correggere un STL

38. Ogni stampante utilizza un set di istruzioni per la realizzazione fisica del
modello. In genere questo codice è proprietario e viene fornito con la
stampante.
Il formato G-code è stato sviluppato al MIT agli inizi degli anno ’50 ed è un
linguaggio standard ISO 6983 e DIN. Nato per pilotare le macchine a
controllo numerico CNC è stato implementato anche per le stampanti 3D
Programmi che generano G-code:
Slic3r: software nato per le stampanti RepRap e scritto da Alessamdro
Ranellucci
Skeinforge: scritto in Pyton per le RepRap
Cura: distribuito dal produttore delle stampanti Ultimaker è molto utilizzato dai
makers.
Semplify3D: lo slicing più completo che fornisce un controllo elevato dei
passaggi di stampa. E’ a pagamento .
Come produrre un file di stampaCome produrre un file di stampa

39. Alcuni programmi, che possiamo definire aggregatori, offrono in un unico
ambiente molte funzioni forniti da vari programmi di stampa.
Citiamo i principali:
PrintRun: è una collezione di strumenti che permettono di produrre il G-
code generato da Slic3r e inviarlo alla stampante. E' stato il primo di
questa categoria.
ReplicatorG : viene fornito con le stampanti Makerbot ma viene
utilizzato anche su altri tipi di stampanti.
Repetier-Host: fornisce un’interfaccia molto intuitiva con una vasta
gamma di opzioni di stampa.
Ambienti e aggregatoriAmbienti e aggregatori

40. Esempio di codice G-Code
; intestazione e settaggi
; generated by Slic3r 1.0.1 on 2014-10-03 at 12:46:31; QUALITA' BASSA; layer_height = 0.3;
perimeters = 3; top_solid_layers = 6; bottom_solid_layers = 3; fill_density = 0.1; perimeter_speed = 90;
infill_speed = 90; travel_speed = 150; nozzle_diameter = 0.4; filament_diameter = 2.90;
extrusion_multiplier = 0.90; perimeters extrusion width = 0.40mm; infill extrusion width = 0.42mm; solid
infill extrusion width = 0.39mm; top infill extrusion width = 0.36mm; support material extrusion width =
0.40mm; first layer extrusion width = 0.45mmG21 ; set units to millimetersM107M190 S110 ; wait for
bed temperature to be reachedM104 S230 ; set temperatureG28 ; posizione home su tutti gli assiG1 Z5
F5000 ; alza l'estrusore a 5mmM109 S230 ; wait for temperature to be reachedG90 ; use absolute
coordinatesG92 E0M82 ; use absolute distances for extrusionG1 F1200.000 E-1.00000G92 E0G1 Z0.300
F9000.000G1 X46.041 Y61.418 F9000.000G1 E1.00000 F1200.000G1 X47.111 Y60.208 E1.02900
F1800G1 X48.721 Y58.578 E1.07014G1 X50.491 Y57.138
; seguono le coordinate geometriche X,Y
E1.11111G1 X51.851 Y56.188 E1.14090G1 X53.931 Y54.828 …
Struttura del file G-codeStruttura del file G-code

41. Cerca di
ottimizzare lo spazio. Il
tempo non è tutto
uguale.
crea un corretto
numero di poligoni
Less is More
cerca di
risparmiare materiale
e tempo
Claudio Gasparini, Tazzine nubili
Alcune regole per la stampa 3DAlcune regole per la stampa 3D
• crea superfici con uno spessore maggiore di 0.5 mm
• tutte le facce devono essere chiuse e le normali corrette
•crea spigoli che non siano in condivisione con molti altri

42. Italian, unleash your creativityItalian, unleash your creativity
Intervista a Bre Pettis CEO di Makerbot produttore di stampanti 3D
http://youtu.be/V_SSktcb680

43. «Italian, unleash your creativity»«Italian, unleash your creativity»
In che modo questa tecnologia può essere utile all’Italia?
Gli artigiani e i designer sono una parte essenziale dell’identità
italiana.
Molti giovani talenti italiani realizzano qualcosa e cercano un’azienda
che produca le loro idee. Ma non sarà questo il futuro. Bisogna
creare un’azienda sulle proprie idee e oggi non è mai stato così
facile, anche perché si può andare su un sito di crowdfunding per
trovare le risorse. Nei prossimi anni sarà sempre più diffuso un nuovo
modello: creare il proprio prodotto e andare direttamente sul mercato.

44. Italian, unleash your creativityItalian, unleash your creativity
Gartne r's 20 1 3 Hype Cycle fo r Em e rg ing Te chno lo g ie s Maps

45. Una delle prime
sperimentazioni di
stampanti applicate al cibo
è stata la stampa di oggetti
di cioccolato con stampanti
a fusione come la
stampante 3Drag di
ElettronicaIn.
Stampare il ciboStampare il cibo
Stampa di una tazzina di cioccolato con la 3Drag (foto C. Gasparini)

46. Progetto provocatorio di
stampante 3D per stampare
cibo in paesi del Terzo
mondo.
Le materie prime sono alla
base del processo che si
attiva con la scelta del tipo
di utente: neonato,
bambino, anziano e malato.
Il cibo viene stampato nella
forma tipica del luogo con i
principi nutritivi corretti.
Stampare il ciboStampare il cibo
Stampante 3D ecosostenibile. Progetto di C.Gasparini

47. Il mio testo di AutoCAD e stampa 3D: http://goo.gl/HavsfP
47
Testo AutoCAD: modellazione, rendering e stampa 3DTesto AutoCAD: modellazione, rendering e stampa 3D

48. 48
SketchUp
 è integrato in Google Earth
 è un sistema intelligente di disegno (chiamato
inference/inferenza)
 ha un sistema parametrico per la definizione delle
forme grafiche sia 2D che 3D
 ha possibilità di studiare forme tridimensionali
attraverso tecniche di estrusione molto intuitive
 ha una immediata semplicità d'uso, orientata
soprattutto al disegno tecnico
http:// www.sketchup.com

49. 49
Tinkercad

50. Il mio testo di AutoCAD e stampa 3D: http://goo.gl/HavsfP
50
Cura: come creare un G-Code da un STL

51. Il mio testo di AutoCAD e stampa 3D: http://goo.gl/HavsfP
51
Cura: come creare un G-Code da un STL

52. Il mio testo di AutoCAD e stampa 3D: http://goo.gl/HavsfP
52
Cura: come creare un G-Code da un STL

53. Il mio testo di AutoCAD e stampa 3D: http://goo.gl/HavsfP
53
Cura: come creare un G-Code da un STL

54. Sitografia
 https://projectignite.autodesk.com/
 Il mio testo di AutoCAD e stampa 3D: http://goo.gl/HavsfP
 https://blog.tinkercad.com/
 https://www.thingiverse.com/
 RIVISTE
 http://www.designworldonline.com/
 http://replicatore.it/
 http://3dprintingindustry.com/
 http://fabulous-fi.eu/
54
SitografiaSitografia

55. All3DP: all3dp.com
Thingiverse: www.thingiverse.com
Pinshape pinshape.com
Vitruvius areeweb.polito.it/didattica/vitruvius/?cat=16
Yeggi www.yeggi.com
MyMiniFactory www.myminifactory.com
3DShookwww.3dshook.com/?aff=M3DLLC
PARTcloud.net http://b2b.partcommunity.com/3d-cad-models/
Design World http://www.designworldonline.com/3d-cad-models/
Shapeways https://www.shapeways.com/3d_parts_database
Tinkercad Gallery https://www.tinkercad.com/things/
55
Repository di modelli 3DRepository di modelli 3D

56. Claudio GaspariniClaudio Gasparini
claudio.gasparini@gmail.com
CV: www.cad-tutor.com/gasparini
TW: C_Gasparini
FB: ClaudiusGasparini
Padlet: ClaudioG
Paper.li/C_Gasparini/1475152885
56
Grazie per l’attenzioneGrazie per l’attenzione
Strumenti e strutture nel Piano Nazionale Scuola Digitale.Strumenti e strutture nel Piano Nazionale Scuola Digitale.
Distribuito con Licenza Creative Commons Attribuzione 4.0 Internazionale.Distribuito con Licenza Creative Commons Attribuzione 4.0 Internazionale.