Corso di Stampa 3D: 3 – Modelling 3D – Software

3 – Modelling 3D – Software

1. Introduzione ai software CAD

Il CAD (Computer-Aided Design) è il software che permette di progettare oggetti in 3D partendo da forme geometriche fondamentali fino a modelli complessi.

Principali software introdotti:

Software	Livello	Caratteristiche principali	Applicazioni
Tinkercad	Principiante	Interfaccia semplice, basata su forme geometriche, drag & drop	Modellazione base, educazione, prototipi veloci
Fusion 360	Intermedio/Avanzato	Modellazione parametrica e solida, strumenti CAM integrati	Ingegneria, prototipi funzionali, progettazione meccanica
Blender	Intermedio/Avanzato	Modellazione mesh, sculpting, rendering	Design artistico, animazioni, oggetti complessi e organic shape

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2. Creazione di oggetti semplici

Il processo base per creare un modello 3D segue questi passaggi:

1. Scelta dell’unità di misura: mm o cm, fondamentale per la stampa 3D.

2. Creazione delle forme base: cubo, cilindro, cono, sfera.

3. Operazioni booleane: unione, sottrazione e intersezione per ottenere forme complesse.

2.1 Esempio tecnico: costruzione di un cubo cavo

• Cubo esterno: lato 
  $L = 50 \text{ mm}$

• Spessore pareti: 
  $t = 3 \text{ mm}$

• Volume materiale effettivo:

$$V = L^3 - (L-2t)^3 = 50^3 - (50-6)^3 = 125000 - 44^3 = 125000 - 85184 = 39816 \text{ mm³}$$

• Questo è il volume di filamento necessario per stampare il cubo cavo, utile per stimare costi e tempi.

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2.2 Esempio tecnico: cilindro con foro passante

• Diametro esterno: 
  $D_{ext} = 30 \text{ mm}$

• Diametro interno: 
  $D_{int} = 10 \text{ mm}$

• Altezza: 
  $H = 50 \text{ mm}$

Volume materiale:

$$V = \pi \cdot H \cdot \left( \frac{D_{ext}^2 - D_{int}^2}{4} \right) = 3,1416 \cdot 50 \cdot \frac{30^2 - 10^2}{4}$$ $$V = 3,1416 \cdot 50 \cdot \frac{900 - 100}{4} = 3,1416 \cdot 50 \cdot 200 = 31416 \cdot 1 = 31416 \text{ mm³}$$

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3. Modellazione parametrica e gestione misure

• Parametri chiave: lunghezza, altezza, spessore, diametro, raggi.

• Formula per lo scaling uniforme:

$$L_{new} = L_{original} \cdot S$$

dove 

$S$

è il fattore di scala.

• Esempio: cubo 20 mm scalato del 150% → 
  $L_{new} = 20 \cdot 1,5 = 30 \text{ mm}$

• La modellazione parametrica consente di modificare rapidamente dimensioni e proprietà senza rifare il modello da zero.

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4. Salvataggio ed esportazione in formato STL/OBJ

• STL (STereoLithography): formato più comune per stampa 3D, rappresenta la superficie tramite triangoli (mesh).

• OBJ: include anche informazioni di colore e texture, utile per stampa a colori o rendering avanzati.

Controllo qualità mesh:

1. Verifica normali dei triangoli: devono essere coerenti (punta verso l’esterno).

2. Errori comuni: buchi nella mesh, facce duplicate, intersezioni.

3. Software di riparazione: Meshmixer, Netfabb, Blender.

Esempio pratico: un cubo esportato in STL con 12 facce triangolari per lato → totale triangoli 

$12 \times 6 = 72$

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5. Attività pratica consigliata

1. Creare un oggetto base in Tinkercad o Fusion 360: cubo cavo, cilindro con foro, o combinazione di forme.

2. Calcolare il volume del modello con le formule viste per stimare il materiale richiesto.

3. Preparare il modello per la stampa:

   • Esportazione in STL/OBJ

   • Importazione in slicer (Cura, PrusaSlicer, Simplify3D)

   • Verifica orientamento, supporti e densità riempimento (% infill)

4. Esercizio numerico: stimare il peso del modello con filamento PLA (ρ=1,25g/cm3)
   Esempio: cubo cavo volume 
   $V = 39816 \text{ mm³} = 39,816 \text{ cm³}$
   $$m = V \cdot \rho = 39,816 \cdot 1,25 \approx 49,77 \text{ g}$$

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6. Considerazioni tecniche

• Unità e precisione: evitare confusioni tra mm e cm, specialmente con software internazionali.

• Fattore di tolleranza: aggiungere 0,1–0,3 mm per parti che devono incastrarsi.

• Orientamento di stampa: riduce supporti e migliora resistenza (strati lungo la direzione di carico).

• Scalabilità: la modellazione parametrica permette di adattare facilmente il modello a nuove dimensioni o materiali.