Realizzazione di macchine per la fabbricazione digitale

Ho sempre avuto la passione per la programmazione, in particolare su schede embedded. Da diversi anni ormai Arduino prima e Raspberry poi hanno permesso a molta gente di realizzare progetti di robotica, domotica o di semplice utilizzo di vari sensori. La diffusione di questo tipo di schede, la possibilità di condivisione dei progetti su Internet e l'abbattimento dei costi del materiale elettronico hanno permesso la creazione di soluzioni economiche e open source anche nel campo della fabbricazione digitale.

Per fabbricazione digitale si intende il processo attraverso il quale è possibile realizzare un oggetto materiale partendo dal suo prototipo digitale. Per arrivare a tale risultato è possibile utilizzare sia tecniche sottrattive, come la fresatura e il taglio laser, che additive, come la stampa 3D.

In questa sezione voglio parlare della mia esperienza in questo settore, delle macchine che ho realizzato e dei risultati che ho ottenuto. Devo ammettere che non sono stato un pioniere, perché i miei interessi progettuali erano rivolti in altre direzioni, anche se ho sempre cercato di mantenermi comunque aggiornato sui progressi e sui risultati raggiunti. Ora che esistono progetti consolidati ed economici è giunto per me il momento di costruirmi le macchine che ho sempre desiderato.

Di seguito una raccolta di link a risorse utili per la creazione dei modelli digitali in due o tre dimensioni.

Programmi di grafica bitmap

Cominciamo con una lista di applicazioni specifiche per l'elaborazione di immagini bitmap, ovvero quelle tradizionalmente composte da una griglia di pixel colorati.

• GIMP (GNU Image Manipulation Program) è l'alternativa open source ai vari programmi commerciali per l'editing di immagini. Molto potente e multipiattaforma, è supportato da una community molto attiva che sforna continuamente script e plugin di ogni tipo.
• Tra le alternative commerciali troviamo invece i famosi PhotoShop, Photo-Paint e PaintShop.

Programmi di grafica vettoriale

Di seguito un elenco di link ad applicativi per la gestione di immagini vettoriali. A differenza delle immagini di tipo bitmap queste non vengono definite come matrici di punti colorati, ma come insieme di vettori, da cui il nome. Il vantaggio è che questo tipo di oggetti non è soggetto a deformazione o perdita di risoluzione a seguito di variazione di scala. Trattandosi inoltre di vettori possono essere convertiti immediatamente in percorsi per la punta della CNC, sia essa una fresa, un laser o una semplice penna.

• Inkscape è un editor grafico vettoriale open source per Windows, Mac OS X e Linux, molto potente e con tantissimi plugin a disposizione (tra cui alcuni utili per la fabbricazione digitale).
• SVG-Edit è un editor online di file SVG.
• Disegni Google è un'estensione di Chrome per editare i vettori.
• Vector Magic permette di convertire online immagini raster in vettoriali.
• Tra i programmi commerciali troviamo i classici Adobe Illustrator e Corel Draw, ma vi segnalo anche ArtCAM, un prodotto di Autodesk specifico per le lavorazioni su legno.

Ecco invece alcune applicazioni che non servono per lavorare su immagini od oggetti, ma generano piani di taglio.

• Stencil Creator consente di realizzare stencil e di esportarli in formato vettoriale, il tutto sul tuo browser.
• Gear Generator e Woodgears sono due programmi per la generazione di ruote dentate online.
• MakerCase permette di progettare online scatole.

Programmi di modellazione 3D

Se dobbiamo invece lavorare in tre dimensioni per realizzare modelli da stampare o progettare qualche oggetto in legno o altro abbiamo bisogno di programmi appositi che ci permettono di lavorare sui vari assi. Ecco una lista di quelli che ritengo più interessanti.

• Blender è un programma open source e multipiattaforma per la modellazione 3D, Molto potente, ha alle spalle una grandissima comunità con cui è possibile condividere materiale didattico, tutorial, documentazione di vario genere e modelli. 
• Sketchup è un software prodotto da Trimble per la progettazione di oggetti o scenari in 3D. Il suo punto di forza è l'estrema semplicità di utilizzo, una community molto attiva e una enorme libreria di oggetti già pronti.
• Thinkercad è un editor 3D online per la progettazione di oggetti da stampare.
• FreeCAD è invece un vero e proprio CAD, con tutta la complessità che ne deriva. Molto potente e menu intuitivo dei precedenti consente di ottenere ottimi risultati.
• MeshLab è un software open source che utilizza il sistema di mesh processing per sviluppare, creare, modificare modelli 3D, in particolare quelli finalizzati alla stampa dal momento che le mesh triangolari sono alla base del formato STL.
• Tra le offerte commerciali le più note sono sicuramente AutoCAD e ArchiCAD, ma voglio citare anche 3D Studio MAX e Rhinoceros .
• Una menzione a parte merita invece OpenSCAD, che a dispetto del nome non è un software di modellazione 3D, quanto un compilatore di script che restituisce come risultato un oggetto 3D. Un pacchetto free ottimo quindi per la modellazione parametrica.

RIFERIMENTI

• Specifiche del formato dati STL, utilizzato soprattutto per descrivere gli oggetti da stampare in 3D.
• Specifiche del formato dati G-CODE. utilizzato per dare comandi macchine a controllo numerico come CNC e stampanti 3D. Dal momento che molti software permettono l'immissione diretta di comandi, consiglio di imparare quelli più utili come il posizionamento della punta a determinate coordinate e il suo ritorno al punto zero.