1. Karteesinen-XY-pää

Cartesian-XY-pään portaalijärjestelmä on eräänlainen liikkeenohjausjärjestelmä, jota käytetään yleisesti 3D-tulostimissa (ja monissa muissa CNC-koneiden luokissa). Tämä rakennustapa siirtää tulostuspäätä tai suulakepuristinta portaalin X-akselia pitkin ja siirtää Y-akselia liikuttamalla koko portaalia. Tämä voi tarkoittaa suuren massan siirtämistä Y-akselilla ja voi aiheuttaa suuren koneen tärinän riskin, erityisesti suurilla kiihdytysliikkeillä.

Tällaisessa portaalijärjestelmässä tulostusalusta on kiinteä ja tulostuspää tai ekstruuderi liikkuu kahta kohtisuoraa akselia pitkin, jotka tyypillisesti kulkevat maadoitettujen akseleiden päällä, joissa on kierrättävät lineaariset kuulalaakerit. Kalliimpien versioiden ohjaimissa käytetään usein V-kiskoja, joissa on ulkopuoliset V-uritetut rullalaakerit, mikä vähentää laakerien kulumista. X-akseli määritellään yleensä seuraavastiacross kone, kun Y-akseli on suunnattutaaksepäin/eteenpäinsuhteessa laitteeseen. Z-akseli asettaa tulostuspään tai suulakepuristimen pystysuoran korkeuden ja kulkee portaalin X-liikkeessä.

Cartesian-XY portaalijärjestelmät ovat yksinkertaisia ​​ja helppoja rakentaa ja käyttää. Ne tarjoavat myös hyvän tarkkuuden ja toistettavuuden, mikä mahdollistaa tulostuspään erittäin tarkan paikantamisen. Niillä on kuitenkin rajoituksia nopeuden ja kiihtyvyyden suhteen, ja niiltä saattaa puuttua jäykkyyttä joissakin suhteissa.

2. Ultimaker-Style Crossed

Ultimaker-tyylinen crossed gantry -järjestelmä on mekaaninen rakenne ja akseliliikejärjestelmä, jota käytetään harvemmin 3D-tulostuksessa. Siinä on kaksi rinnakkaista telinettä, jotka sijoittavat tulostuspään tai suulakepuristimen X- ja Y-akselille. Portaalit on yhdistetty poikkipalkilla, jonka tarkoituksena on vakauttaa liikettä molemmilla akseleilla jakamalla jäykkyyttä. Z-akselin liike tapahtuu yleensä näillä kahdella akselilla sen sijaan, että se siirrettäisiin nousevalle ja laskevalle tulostusalustalle.

Tässä järjestelmässä tulostusalusta on tyypillisesti kiinteä ja vakaa. Tulostuspää tai ekstruuderi liikkuu sekä X- että Y-akselia pitkin. Niitä käyttävät askelmoottorit, jotka välittävät liikettä hammashihnojen kautta. Molemmat portaalit voivat liikkua samanaikaisesti. Tämä mahdollistaa tasaisen kaarevuuden ja nykimisvapaan liikkeen tulostustoimintojen välillä, koska äkilliset suunnanmuutokset minimoidaan. Lähestymistapa tarjoaa myös hyvän vakauden tulostuksen aikana, mikä parantaa tulostettujen tulosten laatua.

Tämä suunnittelutapa on monimutkaisempi ja vaatii enemmän vaivaa asennuksessa ja kalibroinnissa kuin yksinkertaisemmat mallit. Tähän vaikuttavat erityisesti hihnakäytöt, jotka vaativat erittäin hyvän kohdistuksen varmistaakseen tarkan ja toistettavan liikkeen. Jotkut käyttäjät raportoivat myös vaikeuksista päästä käsiksi tulostusalustalle säätöjen tekemiseksi tulostuksen aikana, koska kaksi telinettä voivat estää pääsyn toisinaan tulostuksen aikana.

3. CoreXY

CoreXY-pukkijärjestelmä on 3D-tulostimien suunnittelussa käytetty rakenne, jossa on kiinteät askelmoottorit X- ja Y-akseleiden ohjaamiseen. Tämä vähentää portaalissa liikkuvaa massaa Y-akselin liikkeiden aikana, koska Y-akselin käyttölaite pysyy paikallaan. Tämä mahdollistaa suuremman kiihtyvyyden ja tulostuspään tarkemmat liikkeet, mikä takaa korkealaatuisemman tulosteen.

CoreXY-järjestelmä toimii käyttämällä sarjaa hihnapyöriä ja kierrättäviä (silmukka)hihnoja, jotka on järjestetty siten, että käyttöhihnat risteävät toistensa päällä järjestelmän ytimessä tai keskellä. Hammashihnojen käyttö siirtää tulostuspäätä sekä X- että Y-suunnassa pienemmällä inertialla.

Vähemmän massan siirtäminen mahdollistaa kevyemmän portaalirakenteen. Suurilla kiihtyvillä hetkillä vastustavaa liikkuvaa massaa on vähemmän. Tämä lähestymistapa on herkempi hihnan kireydelle ja luisujen kunnon suhteen kuin muut järjestelmät, ja se voi olla monimutkaista asentaa ja kalibroida. Kiihdytyskapasiteettia pidetään riittävänä etuna, joka on suurempi kuin asennusongelmat, joten tämä järjestelmä on suosittu joidenkin edistyneempien käyttäjien keskuudessa.

4. i3-tyylinen suorakulmainen XZ-pää

i3-tyylinen Cartesian-XZ-Head on erittäin laajalti käytössä 3D-tulostimien suunnittelussa. Tässä lähestymistavassa itse tulostusalusta nostetaan ja lasketaan (Z-akselin liike), kun taas tulostuspää kuljetetaan erikseen portaalilla X- ja Y-akselia varten. Ekstruuderi on asennettu vaunuun, joka liikkuu X- ja Y-akselia pitkin tarkkuushiotuilla akseleilla kierrättävien kuulaholkkien avulla. Isommissa ja kalliimmissa koneissa kiskot voivat olla V-muotoisia, ja näillä kiskoilla pyörivät rullalaakerit.

Tämä muotoilu on yksinkertainen ja helppo rakentaa, joten se on suosittu valinta kodin/harrastuksen 3D-tulostimiin. Se tarjoaa hyvän tarkkuuden ja tarkkuuden pienissä koneissa, mutta yleensä se vaatii maltillista kiihtyvyyttä ja suunnanmuutoksia suhteellisen alhaisen jäykkyyden ja suuren inertian vuoksi.

Tämän rakenteen ensisijainen haittapuoli on, että voi olla erittäin vaikeaa ylläpitää tasaista alustaa ja saavuttaa tasainen kerrospaksuus. Huono jäykkyys verrattuna muihin, kalliimpiin 3D-tulostimiin voi vaikuttaa merkittävästi suuremmilla akselin nopeuksilla/kiihtyvyyksillä.

5. H-Bot

H-bot on portaalijärjestelmä, jota käytetään joissakin 3D-tulostimissa. Se käyttää hihnakäyttöjä ja lineaarisia kiskoja asettelussa, jossa CoreXY-järjestelmän tapaan kiinteät moottorit ohjaavat X- ja Y-akseleita.

X:n ja Y:n kaksi hihnaa muodostavat H-kirjaimen muodon. Yksi hihna on kiinnitetty tulostuspäähän ja liikkuu Y-akselia pitkin. Toinen hihna on kiinnitetty portaalin toiseen päähän ja liikkuu X-akselia pitkin. Tulostuspää on Z-asemassa, joka liikkuu kahta pääakselin kiskoa pitkin.

H-botin asettelu voi olla vakaampi ja jäykempi kuin muut 3D-tulostinmallit, mikä tarjoaa laadukkaampia tulosteita. Kiinteät moottorit vähentävät järjestelmän hitautta mahdollistaen suuremmat kiihtyvyydet ja vaativat vähemmän jäykkyyttä hyvän vakauden saavuttamiseksi.

H-botin rakenne on monimutkainen asentaa ja vaikea kalibroida, ja sen kerrotaan vaativan enemmän huoltoa. Hihnoihin kehittyvä pieni löysyys häiritsee XY-tarkkuutta merkittävästi, mikä on erityinen ongelma huollossa, koska hihnat voivat venyä. Hyvin huollettuna H-bot on kuitenkin tehokas portaalijärjestelmä, joka pystyy tuottamaan korkeaa laatua ja suurta nopeutta.