3D-tulostustekniikka kehittyy harppauksin. Eräänä hetkenä keskustelemme pienten lelujen tekemisestä lasten viihdyttämiseksi, ja toisessa vaiheessa näemme uutisen, että 3D-tulostin on rakentanut betonirakennuksen, joka kestää 8 magnitudin maanjäristyksen. Ajan myötä "3D-tulostus 3D-tulostimella" näyttää myös mahdolliselta.

Mutta potentiaalisia asiakkaita huomioimatta, se, mistä harrastajat ja valmistajat välittävät enemmän, ovat edelleen pöytätietokoneiden 3D-tulostimet – mitä tyyppejä on olemassa, kuinka nopeasti ne tulostavat ja kuinka paljon ne maksavat. Jos pidät asioiden ytimestä tai olet koskaan kokeillut tehdä itse 3D-tulostinta aiemmin, olet varmasti pohtinut myös tätä kysymystä: miten ne liikkuvat?

XYZ, I3 ja CoreXY ovat tällä hetkellä suosituimpia pöytätietokoneiden 3D-tulostimia. Näin ne liikkuvat: koneessa on yksi tai useampi akseli 3D-koordinaattijärjestelmän X-, Y- ja Z-suunnissa. Jokaisen akselin toinen pää on varustettu moottorilla tehon tuottamiseksi. Synkroniset hihnat tai johtoruuvit muuttavat sitten moottorin pyörimisen lineaariseksi liikkeeksi X-, Y- ja Z-suunnassa. Lopuksi, lineaarisilla ohjauskiskojärjestelmillä kolmeen suuntaan, kone voi sijoittaa suuttimen mihin tahansa kohtaan akselien muodostamassa 3D-tilassa, puristaa filamentin ja luoda 3D-objektin.

Miksi opasjärjestelmät ovat tärkeitä?

Ohjausjärjestelmät palvelevat pääasiassa kolmea tarkoitusta tulostuksen aikana:

1. Tarkkuus: Ota huomioon tiukka toleranssi, estä huojunta ja varmista, että ohjaimiin asennettu tulostuspää tai lämmitetty alusta liikkuu lineaarisesti ennalta määrättyyn suuntaan.
2. Tasaisuus: Vähennä kitkaa laakereiden tai rullien avulla ja edistää sujuvampaa liikettä;
3. Luotettavuus: Erinomaisen jäykkyyden omaavat ohjausrakenteet voivat parantaa koneen luotettavuutta ja myötävaikuttaa tulosten yhtenäisyyteen ajan myötä.

Erilaisia ​​ohjausjärjestelmiä

Yleensä 3D-tulostimissa käytettyjä opasjärjestelmiä ovat:

1. Pyörät ja profiilit
2. Lineaariset tangot ja laakerit
3. Lineaariset kiskot
4. Upotetut lineaarikiskot

Pyörät & profiilit

Kaikista ohjaimista, pyörien ja profiilien yhdistelmä on luultavasti yleisin ja kustannustehokkain. Profiilin V- tai T-muotoista uraa pitkin kulkee tyypillisesti 3-4 rullaa ohjaamaan liikkeitä.

Pyörien ulkorengas on useimmiten valmistettu polyformaldehydistä (POM) ja sisärengas teräksestä ja kuulalaakereista. POM:lla on korkea lujuus, alhainen muodonmuutos ja erinomainen kulutuskestävyys, joten se sopii erityisen hyvin tulostimen pyörien valmistukseen. Oikein käytettynä POM-rullat voivat kestää satoja tunteja. Jotkut valmistajat käyttävät myös PC:tä (polykarbonaattia) pyörien valmistukseen, joiden lujuus ja käyttöikä on vieläkin suurempi, vaikkakin hieman korkeammalla hinnalla.

Lineaarisen liikkeen varmistamiseksi pyörien tulee tarttua profiileihin kunnolla. Liian löysä ja tärinää voi esiintyä suurilla nopeuksilla. Liian tiukka lisää kulumista – kerääntynyt roskia voi kerääntyä pyörien ja kiskojen väliin aiheuttaen kuoppaista tai tärisevää liikettä. Käyttäjien on siis säädettävä pyörän kireys tulostimen toiminnan perusteella, puhdistettava roskat ja vaihdettava pyörät tarvittaessa. Muihin ohjaimiin verrattuna pyörän ja profiilin yhdistelmä vaatii useammin huoltoa.

Lisäksi muovien jäykkyys on pienempi kuin metallien. Pyörän muodonmuutoksia liikkeen aikana on vaikea välttää, joten pyöriä käyttävien tulostimien tarkkuus on yleensä pienempi kuin teräsohjaimilla.

3D-tulostimissa yleisesti käytettyjä profiileja on saatavana kahta tyyppiä: V-uraprofiilit ja T-uraprofiilit. Kuten nimet viittaavat, tärkein ero niiden välillä on poikkileikkauksen muoto. Eri profiilit pariutuvat eri pyörien kanssa hyvän ohjauksen saavuttamiseksi.

Koska profiilit ovat muokattavissa, edullisia ja riittävän tehokkaita, pyörien ja profiilien yhdistelmä on paras valinta moniin tee-se-itse-3D-tulostimiin.

Edut

• Hyvä ohjausteho, halpa ja hyödyllinen;
• Runsaat vaihtoehdot, laajasti saatavilla;
• Helppo asentaa, käyttää ja muokata;

Haitat

• Pienempi tarkkuus;
• alttiimpi tärinälle;
• Vaatii tiheämpää huoltoa.

Lineaariset tangot ja laakerit

Pyörä- ja profiiliohjaimien rajoitukset ovat saaneet tee-se-itse- ja valmistajat kiinnittämään enemmän huomiota toiseen yhdistelmään, joka on erittäin tarkka ja vakaa – lineaaritangot ja laakerit. Viime vuosina tanko- ja laakeriohjaimista on tullut melkein synonyymi 3D-tulostimien ohjausjärjestelmille. Jokaiselle tulostimen akselille tarvitaan vähintään 2 tankoa ja 2 laakeria. Laakerit joko kietoutuvat tai tarttuvat tankoihin samalla kun ne yhdistetään vaunuihin, jotka on asennettu suulakepuristimella tai lämmitetyllä alustalla lineaarisen liikkeen ohjaamiseksi.

Lineaarinen tanko, alias sileä sauva, on yksinkertaisesti lieriömäinen terästanko, jota on saatavana eri kokoisina – 3D-tulostimet käyttävät yleensä halkaisijaltaan 8 mm. Tangot voidaan työstää suurella mittatarkkuudella erittäin tasaisilla pinnoilla. Kuulalaakereiden kanssa oikein kootut tangot voivat saavuttaa melko hyviä lineaarisia liikkeitä.

Ja kyllä, sileydellä on myös haittoja. Ohjaukseen käytettäessä tangot on kiinnitettävä molemmista päistä metallipuristimilla. Lisäksi laakerit eivät voi liikkua vain lineaarisesti, vaan myös pyöriä 360° sylintereiden ympäri. Siksi ne on kiinnitettävä toisen samansuuntaisen tangon laakereihin, jotta ekstruuderi tai lämmitetty peti liikkuu lineaarisesti. Kahden vavan välinen yhdensuuntaisuus voi olla haastavaa erityisesti tee-se-itse-työntekijöille.

Akseliohjaimien käyttö merkitsee siis toisaalta parempaa tarkkuutta ja vakautta, mutta toisaalta myös suurempaa jalanjälkeä ja painoa sekä suurempia kokoonpanovaikeuksia toisaalta.

Tankojen kanssa käytettävät laakerit ovat pääasiassa U-uralaakereita ja kokonaan teräksisiä lineaarilaakereita. U-uralaakerit muistuttavat pyöriä, jotka voivat pyöriä tankoja pitkin. Lineaaristen laakereiden ulkopuolella on sylinterimäinen holkki, jonka sisällä on useita rivejä palloja, jotka voivat pyöriä akselia pitkin. Molemmat voivat suorittaa tasaisen ohjauksen minimaalisella kitkalla.

Tangot ja laakerit ovat pitkäikäisiä, ja ne vaativat vain satunnaisten tankojen kerääntymien puhdistamista ja laakerien voitelua. Jos tangot on suljettu koteloon sen sijaan, että ne toimisivat runkoina, kotelon purkaminen ja laakerien voitelu on helppoa. Kuluneiden laakerien vaihtaminen pitkän käytön jälkeen voi kuitenkin olla hieman hankalaa.

Edut

• Erinomainen ohjausteho, korkea tarkkuus, kohtuulliset kustannukset;
• Runsaat vaihtoehdot, laajasti saatavilla;
• Matala huoltotiheys;

Haitat

• Suurempi jalanjälki ja paino suljettuna;
• Rinnakkaisuus voi olla ongelma;
• Laakerien vaihto voi olla hankalaa.

Lineaariset kiskot

Lineaarinen kisko, jota kutsutaan myös lineaariseksi ohjaimeksi, on ollut trendissä viime vuosina. Teräskiskoosassa on kisko molemmilla puolilla, ja siihen sisäkkäiset liukusäätimet sisältävät 2 sarjaa kuulalaakereita, jotka voivat pyöräillä kiskoja pitkin. Teollisten 3D-tulostimien lisäksi yhä useammat pöytäkonevalmistajat käyttävät myös lineaarisia kiskoja korkealaatuisissa tuotelinjoissaan.

Vaikka molemmat ovat terästä, varsinaisessa työssä lineaarikiskot ovat vähemmän alttiita taipumiselle ja tärinälle kuin tangot. Tämä johtuu pääasiassa niiden ainutlaatuisesta kiinnitysmenetelmästä. Tangot kiinnitetään vain molemmista päistä, kun taas lineaarisissa kiskoissa on pinnassa säännöllisin väliajoin kiinnitysreikiä, joiden avulla ne voidaan kiinnittää tiukasti koteloon tai muihin tukirakenteisiin.

Tämä varmistaa vakaan lineaarisen liikkeen ja parantaa tulostuslaatua toisaalta ja nostaa nopeusrajoitusta estämällä liiallisen tärinän suurilla nopeuksilla. Tämä on yksi syy, miksi J1 voi saavuttaa nopean tulostuksen.

Lineaariset kiskot voivat kokoonpanon aikana ohjata yhtä akselia ilman pariliitosta, mikä säästää tilaa ja painoa tehden koneesta kevyemmän ja kompaktimman. Ei myöskään tarvitse huolehtia kiskojen yhdensuuntaisuudesta.

Kaikki kuulostaa hyvältä, mutta mikä on saalis? hinta. Karkeat laskelmat osoittavat, että vaikka lineaaristen kiskojen liukusäätimillä on samanlaiset hinnat kuin tankojen laakereilla, itse kiskot maksavat noin 2,5 - 4 kertaa vastaavanpituisen tankoparin hintaa. Vertailun vuoksi sauvat ovat halpoja ja tarpeeksi hyviä. Kun punnitaan ylimääräisiä kustannuksia suorituskyvyn paranemiseen, useimmat tee-se-itse-yritykset valitsisivat edelleen tangot ja laakerit.

Huoltoa varten lineaarikiskot ovat samanlaisia ​​kuin edelliset, ja ne vaativat laakerien säännöllistä voitelua. Myös paljaat kiskot tarvitsevat ajoittain puhdistusta.

Edut

• Erittäin korkea tarkkuus;
• Tukee nopeaa tulostusta;
• Pieni jalanjälki, kätevä käyttää;

Haitat

• Ei voi toimia tukirakenteina, on asennettava profiileihin jne.;
• Kallis.

Upotetut lineaarikiskot

Sen sijaan, että käyttäisivät yllä olevia oppaita suoraan, jotkut valmistajat etsivät myös parempia ratkaisuja parantaakseen teknisiä valmiuksiaan tai tarjotakseen tiettyjä tuotteita.

Lineaaristen kiskojen ydinvahvuudet ovat teräskiskojen korkea jäykkyys ja kuulalaakerien mahdollistama tarkka, tasainen liike. Nämä edut säilyvät upotetuissa lineaarisissa kiskoissa.

Lineaarisia moduuleita tehdessään FUYU upottaa kaksi teräsnauhaa alumiiniseoskotelon sisäseiniin, minkä jälkeen CNC jauhaa teräksen tarkasti kiskoiksi mikronitason koneistustarkkuudella. Lisäksi leveämmät upotetut kiskot parantavat jäykkyyttä entisestään lisäämättä painoa, mikä sopii paremmin suuritehoisiin CNC-toimintoihin – loppujen lopuksi tavalliset 3D-tulostimet eivät vaadi tällaista äärimmäistä jäykkyyttä.

Verrattuna suoraan ekstruusioiden pinnalle asennettaviin lineaarisiin kiskoihin, teräskiskojen upottaminen lineaaristen moduulien sisään estää pölyn kertymisen kiskoille ja vähentää huoltotiheyttä. Se tekee moduuleista myös kevyempiä ja kompaktimpia, jotta kallis kone ei päädy näyttämään tee-se-itse-harrastajan projektilta. Lineaaristen kiskojen upottaminen asettaa kuitenkin valmistajalle huomattavia valmistushaasteita ilman kustannusetua tavallisiin lineaarisiin kiskoihin verrattuna.

Edut

• Sama kuin lineaariset kiskot: erittäin korkea tarkkuus, tukee nopeaa tulostusta, pieni jalanjälki;
• Kiskojen jäykkyys parani entisestään;
• Pienempi huoltotiheys kiskojen ollessa suljettuina;

Haitat

• Kallis;
• Ei sovellu DIY-käyttöön.