تتقدم تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد بسرعة فائقة. في إحدى اللحظات نناقش صنع ألعاب صغيرة لتسلية الأطفال، وفي اللحظة التالية نرى أخبارًا تفيد بأن طابعة ثلاثية الأبعاد قامت ببناء مبنى خرساني يمكنه تحمل زلزال بقوة 8 درجات على مقياس ريختر. مع مرور الوقت، يبدو أن "الطباعة ثلاثية الأبعاد لطابعة ثلاثية الأبعاد" ممكنة أيضًا.

لكن إذا تركنا التوقعات جانبًا، فإن ما يهتم به الهواة والصانعون أكثر هو الطابعات ثلاثية الأبعاد المكتبية - ما هي الأنواع الموجودة، ومدى سرعة الطباعة، وتكلفة هذه الطابعات. إذا كنت ترغب في الوصول إلى جوهر الأشياء، أو حاولت صنع طابعة ثلاثية الأبعاد من قبل، فلا بد أنك فكرت أيضًا في هذا السؤال: كيف تتحرك؟

تعد XYZ وI3 وCoreXY حاليًا أكثر الأنماط شيوعًا للطابعات ثلاثية الأبعاد المكتبية. هذه هي الطريقة التي تتحرك بها: تحتوي الآلة على محور واحد أو عدة محاور في اتجاهات X وY وZ لنظام الإحداثيات ثلاثي الأبعاد. تم تجهيز أحد طرفي كل محور بمحرك لتوفير الطاقة. تقوم الأحزمة المتزامنة أو المسامير اللولبية بتحويل دوران المحرك إلى حركة خطية على طول اتجاهات X وY وZ. أخيرًا، مع أنظمة قضبان التوجيه الخطية في الاتجاهات الثلاثة، يمكن للآلة وضع الفوهة في أي نقطة في المساحة ثلاثية الأبعاد التي تشكلها المحاور، وبثق الفتيل، وإنشاء كائن ثلاثي الأبعاد.

لماذا تعتبر أنظمة التوجيه مهمة؟

تخدم أنظمة الدليل بشكل أساسي ثلاثة أغراض أثناء الطباعة:

1. الدقة: تحقيق التسامح المحكم، منع التذبذب، والتأكد من أن رأس الطباعة أو السرير الساخن المثبت على الأدلة يتحرك خطيًا على طول الاتجاه المحدد مسبقًا؛
2. النعومة: تقليل الاحتكاك بالمحامل أو البكرات، والمساهمة في حركة أكثر سلاسة؛
3. الموثوقية: يمكن للهياكل التوجيهية ذات الصلابة الممتازة أن تحسن موثوقية الماكينة وتساهم في الحصول على مطبوعات أكثر اتساقًا بمرور الوقت.

مجموعة متنوعة من أنظمة التوجيه

بشكل عام، تشمل أنظمة التوجيه المستخدمة في الطابعات ثلاثية الأبعاد ما يلي:

1. العجلات والملامح
2. القضبان والمحامل الخطية
3. القضبان الخطية
4. القضبان الخطية المدمجة

العجلات والملفات الشخصية

من بين جميع الأدلة، ربما يكون الجمع بين العجلات والمقاطع هو الأكثر شيوعًا وفعالية من حيث التكلفة. توجد عادةً من 3 إلى 4 بكرات تعمل على طول الأخدود على شكل حرف V أو T في الملف الشخصي لتوجيه الحركات.

الحلقة الخارجية للعجلات مصنوعة بشكل شائع من مادة POM (البولي فورمالدهيد)، والحلقة الداخلية مصنوعة من الفولاذ والمحامل الكروية. يتمتع POM بقوة عالية، وتشوه منخفض، ومقاومة ممتازة للتآكل، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لصنع عجلات الطابعة. مع الاستخدام السليم، يمكن أن تدوم بكرات POM لمئات الساعات. تستخدم بعض الشركات المصنعة أيضًا الكمبيوتر الشخصي (البولي كربونات) لصنع العجلات، التي تتمتع بقوة أعلى وعمر أطول، ولكن بسعر أعلى قليلاً.

لضمان الحركة الخطية، يجب أن تمسك العجلات بالجوانب بشكل صحيح. يمكن أن يحدث اهتزاز شديد عند السرعات العالية. سيؤدي التضييق الشديد إلى زيادة التآكل - يمكن أن يتراكم الحطام المتراكم بين العجلات والقضبان، مما يتسبب في حركة وعرة أو متوترة. لذلك يحتاج المستخدمون إلى ضبط إحكام العجلة بناءً على كيفية عمل الطابعة، وتنظيف الحطام، واستبدال العجلات عند الضرورة. بالمقارنة مع الأدلة الأخرى، تتطلب مجموعة العجلة والملف الجانبي صيانة أكثر تكرارًا.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن البلاستيك لديه صلابة أقل من المعادن. من الصعب تجنب تشوه العجلة أثناء الحركة، لذا فإن الطابعات التي تستخدم العجلات تكون عمومًا ذات دقة أقل مقارنة بالطابعات ذات الموجهات الفولاذية.

تتوفر ملفات التعريف المستخدمة بشكل شائع في الطابعات ثلاثية الأبعاد في نوعين: ملفات تعريف V-slot وملفات تعريف T-slot. وكما تشير الأسماء، فإن الفرق الرئيسي بينهما هو الشكل المقطعي. تقترن الملفات الشخصية المختلفة بعجلات مختلفة لتحقيق تأثيرات توجيهية جيدة.

نظرًا لأن الملفات الشخصية قابلة للتخصيص وغير مكلفة وذات أداء كافٍ، فإن الجمع بين العجلات والملفات الشخصية هو الخيار الأفضل للعديد من تصميمات الطابعات ثلاثية الأبعاد التي يمكنك صنعها بنفسك.

المزايا

• أداء توجيهي جيد ورخيص ومفيد؛
• خيارات وفيرة، ومتاحة على نطاق واسع؛
• سهل التثبيت والاستخدام والتعديل؛

العيوب

• دقة أقل؛
• أكثر عرضة للاهتزاز.
• يتطلب صيانة أكثر تواترا.

القضبان والمحامل الخطية

أدت القيود المفروضة على أدلة العجلات والملفات الشخصية إلى قيام صانعي الأعمال اليدوية والمصنعين بتحويل المزيد من الاهتمام إلى مجموعة أخرى ذات دقة وثبات فائقين - القضبان والمحامل الخطية. في السنوات القليلة الماضية، أصبحت أدلة القضبان والمحامل مرادفة تقريبًا لأنظمة التوجيه للطابعات ثلاثية الأبعاد. يلزم وجود قضيبين ومحامل على الأقل لكل محور من محاور الطابعة. تلتف المحامل أو تلتصق بالقضبان، أثناء توصيلها بالعربات المثبتة بطارد أو سرير ساخن، لتوجيه الحركة الخطية.

القضيب الخطي، المعروف أيضًا باسم القضيب الأملس، هو مجرد قضيب فولاذي أسطواني، متوفر بأحجام مختلفة - تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد عادةً قضبانًا قطرها 8 مم. يمكن تشكيل القضبان بدقة عالية الأبعاد مع أسطح ناعمة للغاية. عند اقترانها بمحامل كروية، يمكن للقضبان المجمعة بشكل صحيح تحقيق حركات خطية جيدة إلى حد ما.

ونعم، هناك أيضًا عيوب في السلاسة. عند استخدامها للتوجيه، يجب تثبيت القضبان من كلا الطرفين بمشابك معدنية. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن للمحامل أن تتحرك خطيًا فحسب، بل يمكنها أيضًا الدوران بزاوية 360 درجة حول الأسطوانات. لهذا السبب يجب أن يتم ربطها بمحامل على قضيب متوازي آخر للسماح للطارد أو السرير الساخن بالتحرك خطيًا. يمكن أن يكون التوازي بين قضيبين أمرًا صعبًا، خاصة بالنسبة إلى أصحاب الأعمال اليدوية.

لذا، فإن استخدام موجهات العمود يعني دقة وثباتًا أعلى من ناحية، ولكن أيضًا مساحة أكبر ووزن أكبر، إلى جانب صعوبة التجميع الأعلى من ناحية أخرى.

المحامل المستخدمة مع القضبان هي بشكل أساسي محامل على شكل حرف U ومحامل خطية مصنوعة بالكامل من الفولاذ. تشبه محامل الأخدود على شكل حرف U العجلات التي يمكنها التدحرج على طول القضبان. تحتوي المحامل الخطية على غلاف أسطواني من الخارج، مع عدة صفوف من الكرات في الداخل والتي يمكن أن تدور على طول العمود. يمكن لكل منهما تحقيق توجيه سلس بأقل قدر من الاحتكاك.

تتميز القضبان والمحامل بأنها طويلة الأمد، وتتطلب فقط تنظيفًا عرضيًا للتراكمات على القضبان وتشحيم المحامل. إذا كانت القضبان محاطة بمبيت بدلاً من العمل كإطار، يكون تفكيك المبيت وتشحيم المحامل أمرًا بسيطًا. ومع ذلك، فإن استبدال المحامل البالية بعد الاستخدام لفترة طويلة قد يكون أمرًا صعبًا بعض الشيء.

المزايا

• أداء توجيهي ممتاز، دقة عالية، تكلفة معتدلة؛
• خيارات وفيرة، ومتاحة على نطاق واسع؛
• تردد صيانة منخفض.

العيوب

• مساحة أكبر ووزن أكبر عندما تكون مغلقة؛
• التوازي يمكن أن يكون مشكلة.
• يمكن أن يكون استبدال المحامل أمرًا صعبًا.

القضبان الخطية

أصبحت السكك الحديدية الخطية، والتي يشار إليها أيضًا باسم الدليل الخطي، رائجة في السنوات الأخيرة. يحتوي جزء السكة الفولاذية على مسار على كل جانب، وتحتوي المنزلقات المتداخلة عليه على مجموعتين من المحامل الكروية التي يمكنها الدوران على طول المسارات. بالإضافة إلى الطابعات الصناعية ثلاثية الأبعاد، يستخدم المزيد والمزيد من الشركات المصنعة لأجهزة الكمبيوتر المكتبية أيضًا القضبان الخطية في خطوط إنتاجها المتطورة.

على الرغم من أن كلاهما مصنوع من الفولاذ، إلا أنه عندما يتعلق الأمر بالعمل الفعلي، فإن القضبان الخطية تكون أقل عرضة للانحناء والاهتزاز مقارنة بالقضبان. ويعزى هذا بشكل رئيسي إلى طريقة التركيب الفريدة الخاصة بهم. يتم تثبيت القضبان عند كلا الطرفين فقط، بينما تحتوي القضبان الخطية على فتحات تثبيت على فترات منتظمة على السطح، مما يسمح بتثبيتها بإحكام على الهيكل أو هياكل الدعم الأخرى.

وهذا يضمن حركة خطية مستقرة ويحسن جودة الطباعة من ناحية، ويزيد من حد السرعة عن طريق منع الاهتزاز المفرط عند السرعات العالية من ناحية أخرى. وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل J1 يحقق طباعة عالية السرعة.

أثناء التجميع، يمكن للقضبان الخطية توجيه محور واحد دون الاقتران، مما يوفر المساحة والوزن لجعل الماكينة أكثر خفة الوزن وصغيرة الحجم. ليست هناك حاجة أيضًا للقلق بشأن توازي السكك الحديدية.

كل هذا يبدو رائعًا، ولكن ما الفائدة؟ السعر. تظهر الحسابات التقريبية أنه في حين أن أسعار منزلقات القضبان الخطية مماثلة لمحامل القضبان، فإن تكلفة القضبان نفسها تبلغ حوالي 2.5 إلى 4 أضعاف تكلفة زوج من القضبان بأطوال متساوية. بالمقارنة، القضبان رخيصة وجيدة بما فيه الكفاية. وبمقارنة التكلفة الإضافية بمكاسب الأداء، سيظل معظم أصحاب الأعمال اليدوية يختارون القضبان والمحامل.

بالنسبة للصيانة، فإن القضبان الخطية تشبه السابقة، وتتطلب تزييتًا منتظمًا للمحامل. تحتاج القضبان المكشوفة أيضًا إلى التنظيف من حين لآخر.

المزايا

• دقة عالية جدًا؛
• يدعم الطباعة عالية السرعة.
• بصمة صغيرة، مريحة للاستخدام؛

العيوب

• لا يمكن أن تكون بمثابة هياكل دعم، ويجب تثبيتها على الملفات الشخصية، وما إلى ذلك؛
• غالي.

القضبان الخطية المدمجة

بدلاً من استخدام الأدلة المذكورة أعلاه بشكل مباشر، تقوم بعض الشركات المصنعة، بغرض تطوير القدرات التقنية أو تقديم منتجات محددة، باستكشاف حلول أفضل.

تكمن نقاط القوة الأساسية للقضبان الخطية في الصلابة العالية للقضبان الفولاذية والحركة الدقيقة والسلسة التي تتيحها المحامل الكروية. يتم الحفاظ على هذه المزايا في القضبان الخطية المدمجة.

عند تصنيع الوحدات الخطية، تقوم FUYU بتضمين شريطين فولاذيين في الجدران الداخلية لغطاء سبائك الألومنيوم، ثم يقوم CNC بطحن الفولاذ بدقة إلى القضبان بدقة تصنيع على مستوى ميكرون. أيضًا، مع القضبان المدمجة الأوسع، يتم تحسين الصلابة بشكل أكبر دون زيادة الوزن، مما يناسب بشكل أفضل عمليات CNC عالية الطاقة - ففي نهاية المطاف، لا تتطلب الطابعات ثلاثية الأبعاد العادية مثل هذه الصلابة الشديدة.

بالمقارنة مع القضبان الخطية المثبتة مباشرة على سطح البثق، فإن تضمين القضبان الفولاذية داخل الوحدات الخطية يمنع تراكم الغبار على القضبان، مما يقلل من تكرار الصيانة. كما أنه يجعل الوحدات خفيفة الوزن وصغيرة الحجم، بحيث لا تبدو الآلة الباهظة الثمن وكأنها مشروع لعشاق الأعمال اليدوية. ومع ذلك، فإن تضمين القضبان الخطية يشكل تحديات تصنيعية كبيرة بالنسبة للمنتج، مع عدم وجود ميزة من حيث التكلفة مقارنة بالقضبان الخطية العادية.

المزايا

• مثل القضبان الخطية: دقة عالية جدًا، تدعم الطباعة عالية السرعة، مساحة صغيرة؛
• تحسنت صلابة السكك الحديدية بشكل أكبر.
• انخفاض وتيرة الصيانة مع القضبان المغلقة؛

العيوب

• غالي؛
• غير مناسبة لديي.