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 en una amplia variedad de máquinas CNC). Este enfoque de construcción mueve el cabezal de impresión o el extrusor a lo largo del eje X del pórtico y el eje Y mediante el movimiento de todo el pórtico. Esto puede implicar el movimiento de una gran masa en el eje Y y puede resultar en un mayor riesgo de vibraciones en la máquina, especialmente durante maniobras de alta aceleración.

En un sistema de pórtico de este tipo, la plataforma de impresión es fija y el cabezal de impresión o extrusor se mueve a lo largo de dos ejes perpendiculares, generalmente sobre ejes rectificados con rodamientos lineales de bolas recirculantes. Las versiones más caras suelen utilizar rieles en V con rodamientos de rodillos con ranuras externas en V como guías, lo que reduce el desgaste de los rodamientos. El eje X se define generalmente comoa travéss la máquina, mientras que el eje Y está orientadohacia atrás/adelanteEn relación con el dispositivo. El eje Z posiciona la altura vertical del cabezal de impresión o del extrusor y se apoya en el movimiento X del pórtico.

Los sistemas de pórtico cartesiano-XY son sencillos y fáciles de construir y operar. Además, ofrecen buena precisión y repetibilidad, lo que permite un posicionamiento preciso del cabezal de impresión. Sin embargo, presentan limitaciones en cuanto a velocidad y aceleración, y pueden presentar cierta rigidez.

2. Cruzado al estilo Ultimaker

El sistema de pórtico cruzado estilo Ultimaker es una estructura mecánica y un sistema de movimiento axial poco común en la impresión 3D. Consta de 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 en ambos ejes compartiendo la rigidez. El movimiento del eje Z suele realizarse en estos dos ejes, en lugar de delegarse en una plataforma de impresión que sube y baja.

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

Este enfoque de diseño es más complejo y requiere mayor esfuerzo de configuración y calibración que los diseños más sencillos. Esto se ve especialmente afectado por las transmisiones por correa, que requieren una alineación muy precisa para garantizar un movimiento preciso y repetible. Algunos usuarios también informan de 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. CoreXY

Un sistema de pórtico CoreXY es una estructura utilizada en el diseño de impresoras 3D que cuenta con motores paso a paso estacionarios para accionar 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. Esto permite una mayor aceleración y movimientos más precisos del cabezal de impresión, lo que proporciona resultados impresos de mayor calidad.

El sistema CoreXY funciona mediante una serie de poleas y correas de recirculación (de bucle), dispuestas de forma que las correas de transmisión se cruzan en el núcleo o centro del sistema. El accionamiento de las correas dentadas 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 móvil que 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 ser 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 de estilo i3 se utiliza ampliamente en el diseño de impresoras 3D. En este enfoque, la plataforma de impresión se eleva y desciende (movimiento en el eje Z), mientras que el cabezal se transporta por separado en el pórtico para los ejes X e Y. El extrusor está montado en un carro que se desplaza a lo largo de los ejes X e Y sobre ejes rectificados con precisión, utilizando cojinetes de bolas recirculantes. En máquinas más grandes y de mayor precio, los rieles pueden tener forma de V, con rodamientos de rodillos que giran sobre ellos.

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

La principal desventaja de este diseño es que puede resultar muy difícil mantener una cama nivelada y lograr espesores de capa uniformes. Su baja 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, cuenta con motores estacionarios para accionar los ejes X e Y.

Las dos correas para X e Y forman una "H". Una correa está conectada al cabezal de impresión y se mueve a lo largo del eje Y. La otra correa está conectada al otro extremo del pórtico y se mueve a lo largo del eje X. El cabezal de impresión se transporta sobre un accionamiento Z que se desplaza 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, lo que permite mayores aceleraciones y requiere menos rigidez para una buena estabilidad.

El diseño del H-bot es complejo de configurar y calibrar, y se informa que requiere mayor mantenimiento. Cualquier pequeña holgura en las correas afectará significativamente la precisión XY, lo cual es un problema particular en el mantenimiento, ya que las correas pueden estirarse. Sin embargo, con un mantenimiento adecuado, el H-bot es un sistema de pórtico eficaz, capaz de ofrecer alta calidad y alta velocidad.