1. Cabeza cartesiana XY

Un sistema de pórtico con cabezal cartesiano XY es un tipo de sistema de control de movimiento comúnmente utilizado en impresoras 3D (y una amplia variedad de otras clases de máquinas CNC). Este enfoque de construcción mueve el cabezal de impresión o extrusor a lo largo del eje X del pórtico y mueve el eje Y moviendo todo el pórtico. Esto puede implicar mover una masa elevada en el eje Y y puede generar un mayor riesgo de vibraciones de la máquina, especialmente durante maniobras de alta aceleración.

En un sistema de pórtico de este tipo, la plataforma de impresión está fija y el cabezal de impresión o extrusor se mueve a lo largo de dos ejes perpendiculares, normalmente corriendo sobre ejes rectificados con cojinetes lineales de bolas de recirculación. Las versiones más caras suelen utilizar como guía carriles en V con rodamientos de rodillos con ranuras en V exteriores, lo que reduce el desgaste de los rodamientos. El eje X generalmente se define comoacross la máquina, mientras el eje Y está orientadoatrás/adelanteen relación con el dispositivo. El eje Z posiciona la altura vertical del cabezal de impresión o extrusor y se realiza en el movimiento X del pórtico.

Los sistemas de pórtico cartesiano-XY son simples y fáciles de construir y operar. También proporcionan buena precisión y repetibilidad, lo que permite un posicionamiento de alta precisión del cabezal de impresión. Sin embargo, tienen limitaciones en términos de velocidad y aceleración y pueden carecer de rigidez en algunos aspectos.

2. Cruzado estilo Ultimaker

El sistema de pórtico cruzado estilo Ultimaker es un sistema de movimiento de ejes y estructura mecánica que se usa con menos frecuencia en la impresión 3D. Cuenta con dos pórticos paralelos que posicionan el cabezal de impresión o el extrusor a lo largo de los ejes X e Y. Los pórticos están conectados por una barra transversal, cuyo objetivo es estabilizar el movimiento a lo largo de ambos ejes compartiendo rigidez. El movimiento del eje Z generalmente se realiza en estos dos ejes, en lugar de delegarse a una cama de impresión que sube y baja.

En este sistema, la plataforma de impresión suele ser fija y estable. El cabezal de impresión o extrusor se mueve a lo largo de los ejes X e Y. Son accionados por motores paso a paso que transmiten el movimiento a través de correas dentadas. Los dos pórticos pueden moverse simultáneamente. Esto permite una curvatura suave y un movimiento sin tirones entre operaciones de impresión, ya que se minimizan los cambios repentinos de dirección. El enfoque también ofrece una buena estabilidad durante la impresión, lo que beneficia la calidad de los resultados impresos.

Este enfoque de diseño es más complejo y requiere más esfuerzo de configuración y calibración que los diseños más simples. Esto se ve particularmente afectado por las transmisiones por correa que requieren una muy buena alineación para garantizar un movimiento preciso y repetible. Algunos usuarios también informan dificultades para acceder a la plataforma de impresión para realizar ajustes durante la impresión, ya que los dos pórticos pueden bloquear el acceso en ocasiones durante la impresión.

3. NúcleoXY

Un sistema de pórtico CoreXY es una estructura utilizada en el diseño de impresoras 3D que tiene motores paso a paso estacionarios para impulsar los ejes X e Y. Esto reduce la masa en movimiento en el pórtico durante los movimientos del eje Y, ya que el accionamiento del eje Y permanece fijo en su lugar. Esto permite una mayor aceleración y movimientos más precisos del cabezal de impresión, proporcionando resultados impresos de mayor calidad.

El sistema CoreXY funciona mediante el uso de una serie de poleas y correas de recirculación (bucle) dispuestas de manera que las correas de transmisión se crucen entre sí en el núcleo o centro del sistema. Al accionar las correas dentadas se mueve el cabezal de impresión en las direcciones X e Y con menor inercia.

Mover menos masa permite una estructura de pórtico más ligera. Hay menos masa en movimiento para resistir en momentos de alta aceleración. Este enfoque es más sensible a la tensión de la correa y al estado de deslizamiento que otros sistemas y puede resultar complejo de configurar y calibrar. La capacidad de aceleración se considera una ventaja suficiente para compensar los problemas de configuración, por lo que este sistema es popular entre algunos usuarios de la categoría más avanzada.

4. Cabeza cartesiana XZ estilo i3

El cabezal cartesiano XZ estilo i3 se utiliza mucho en el diseño de impresoras 3D. En este enfoque, la propia plataforma de impresión se eleva y baja (movimiento del eje Z), mientras que el cabezal de impresión se transporta por separado en el pórtico para los ejes X e Y. La extrusora está montada sobre un carro que se mueve a lo largo de los ejes X e Y sobre ejes rectificados con precisión, mediante casquillos de bolas de recirculación. En las máquinas más grandes y de mayor precio, los carriles pueden tener forma de V y sobre estos carriles se desplazan rodamientos de rodillos.

Este diseño es simple y fácil de construir, lo que lo convierte en una opción popular para las impresoras 3D domésticas o de hobby. Ofrece buena exactitud y precisión en máquinas más pequeñas, pero en general requiere moderación en la aceleración y los cambios de dirección debido a una rigidez relativamente baja y una alta inercia.

El principal inconveniente de este diseño es que puede resultar muy difícil mantener un lecho nivelado y lograr espesores de capa consistentes. La escasa rigidez, en comparación con otros diseños de impresoras 3D de mayor precio, puede tener efectos muy significativos a velocidades/aceleraciones de eje más altas.

5. H-Bot

El H-bot es un sistema de pórtico empleado en algunas impresoras 3D. Utiliza transmisiones por correa y rieles lineales en un diseño que, similar al sistema CoreXY, tiene motores estacionarios para impulsar los ejes X e Y.

Los dos cinturones para X e Y tienen la forma de una "H". Una correa está unida al cabezal de impresión y se mueve a lo largo del eje Y. La otra correa está unida al otro extremo del pórtico y se mueve a lo largo del eje X. El cabezal de impresión se lleva sobre un accionamiento Z que se mueve a lo largo de los dos rieles del eje principal.

El diseño del H-bot puede ser más estable y rígido que otros diseños de impresoras 3D, lo que proporciona resultados impresos de mayor calidad. Los motores estacionarios reducen la inercia del sistema, permitiendo mayores aceleraciones y requiriendo menos rigidez para una buena estabilidad.

El diseño del H-bot es complicado de configurar y difícil de calibrar y, según se informa, requiere más mantenimiento. Cualquier ligera holgura que se desarrolle en las correas alterará significativamente la precisión XY, lo cual es un problema particular en el mantenimiento ya que las correas pueden estirarse. Sin embargo, cuando se mantiene bien, el H-bot es un sistema de pórtico eficaz capaz de ofrecer alta calidad y alta velocidad.