3D प्रिंटिंग तकनीक बहुत तेज़ी से आगे बढ़ रही है। एक पल हम बच्चों के मनोरंजन के लिए छोटे-छोटे खिलौने बनाने पर चर्चा कर रहे होते हैं, और अगले ही पल हम खबर देखते हैं कि 3D प्रिंटर ने कंक्रीट की एक इमारत बनाई है जो 8 तीव्रता के भूकंप को झेल सकती है। समय के साथ, "3D प्रिंटर से 3D प्रिंटिंग" भी संभव लगती है।

लेकिन संभावनाओं को एक तरफ़ रखते हुए, शौकीनों और निर्माताओं को अभी भी डेस्कटॉप 3D प्रिंटर की ज़्यादा परवाह है - वे किस प्रकार के हैं, वे कितनी तेज़ी से प्रिंट करते हैं, और उनकी कीमत कितनी है। अगर आपको चीज़ों की तह तक जाना पसंद है, या आपने पहले कभी 3D प्रिंटर को खुद बनाने की कोशिश की है, तो आपने इस सवाल पर भी ज़रूर विचार किया होगा: वे कैसे चलते हैं?

XYZ, I3 और CoreXY वर्तमान में डेस्कटॉप 3D प्रिंटर की सबसे लोकप्रिय शैलियाँ हैं। वे इस तरह से चलते हैं: मशीन में 3D निर्देशांक प्रणाली के X, Y और Z दिशाओं में एक या कई अक्ष होते हैं। प्रत्येक अक्ष का एक छोर बिजली प्रदान करने के लिए एक मोटर से सुसज्जित है। सिंक्रोनस बेल्ट या लीडस्क्रू फिर मोटर के घुमाव को X, Y और Z दिशाओं के साथ रैखिक गति में परिवर्तित करते हैं। अंत में, 3 दिशाओं में रैखिक गाइड रेल सिस्टम के साथ, मशीन अक्षों द्वारा गठित 3D स्थान में किसी भी बिंदु पर नोजल को स्थिति में ला सकती है, फिलामेंट को बाहर निकाल सकती है, और एक 3D ऑब्जेक्ट बना सकती है।

गाइड प्रणालियाँ क्यों महत्वपूर्ण हैं?

मुद्रण के दौरान गाइड सिस्टम मुख्य रूप से 3 उद्देश्यों की पूर्ति करता है:

1. परिशुद्धता: सख्त सहनशीलता का एहसास करें, कंपन को रोकें, और सुनिश्चित करें कि गाइड पर स्थापित प्रिंट हेड या गर्म बिस्तर पूर्व निर्धारित दिशा के साथ रैखिक रूप से चलता है;
2. चिकनाई: बीयरिंग या रोलर्स के साथ घर्षण को कम करें, और चिकनी गति में योगदान दें;
3. विश्वसनीयता: उत्कृष्ट कठोरता वाली मार्गदर्शक संरचनाएं मशीन की विश्वसनीयता में सुधार कर सकती हैं और समय के साथ अधिक सुसंगत प्रिंट में योगदान दे सकती हैं।

गाइड प्रणालियों की विविधता

सामान्यतः, 3D प्रिंटर पर प्रयुक्त गाइड प्रणालियों में निम्नलिखित शामिल हैं:

1. पहिए और प्रोफाइल
2. रैखिक छड़ और बीयरिंग
3. रैखिक रेल
4. एम्बेडेड रैखिक रेल

पहिए और प्रोफाइल

सभी गाइडों में, पहियों और प्रोफाइल का संयोजन संभवतः सबसे आम और लागत प्रभावी है। आंदोलनों को निर्देशित करने के लिए प्रोफ़ाइल के वी- या टी-आकार के खांचे के साथ आम तौर पर 3 से 4 रोलर्स चलते हैं।

पहियों की बाहरी रिंग आमतौर पर POM (पॉलीफॉर्मेल्डिहाइड) से बनी होती है, और आंतरिक रिंग स्टील और बॉल बेयरिंग से बनी होती है। POM में उच्च शक्ति, कम विरूपण और उत्कृष्ट घर्षण प्रतिरोध होता है, जो इसे प्रिंटर व्हील बनाने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है। उचित उपयोग के साथ, POM रोलर्स सैकड़ों घंटे तक चल सकते हैं। कुछ निर्माता पहियों को बनाने के लिए PC (पॉलीकार्बोनेट) का भी उपयोग करते हैं, जिनकी ताकत और जीवन अवधि और भी अधिक होती है, हालांकि कीमत थोड़ी अधिक होती है।

रैखिक गति सुनिश्चित करने के लिए, पहियों को प्रोफाइल को ठीक से पकड़ना चाहिए। बहुत ढीले होने पर उच्च गति पर कंपन हो सकता है। बहुत तंग होने से घिसाव बढ़ जाएगा - संचित मलबा पहियों और रेल के बीच जमा हो सकता है, जिससे ऊबड़-खाबड़ या अस्थिर गति हो सकती है। इसलिए उपयोगकर्ताओं को प्रिंटर के काम करने के तरीके के आधार पर पहिया की कसावट को समायोजित करने, मलबे को साफ करने और आवश्यक होने पर पहियों को बदलने की आवश्यकता होती है। अन्य गाइड की तुलना में, पहिया और प्रोफ़ाइल कॉम्बो को अधिक लगातार रखरखाव की आवश्यकता होती है।

इसके अतिरिक्त, प्लास्टिक में धातुओं की तुलना में कम कठोरता होती है। गति के दौरान पहिये के विरूपण से बचना मुश्किल है, इसलिए पहियों का उपयोग करने वाले प्रिंटर में आमतौर पर स्टील गाइड वाले प्रिंटर की तुलना में कम सटीकता होती है।

3D प्रिंटर पर आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली प्रोफाइल दो प्रकार की होती हैं: V-स्लॉट प्रोफाइल और T-स्लॉट प्रोफाइल। जैसा कि नाम से पता चलता है, उनके बीच मुख्य अंतर क्रॉस-सेक्शनल आकार है। अलग-अलग प्रोफाइल अलग-अलग पहियों के साथ मिलकर अच्छे गाइडिंग प्रभाव प्राप्त करते हैं।

चूंकि प्रोफाइल अनुकूलन योग्य, सस्ती और पर्याप्त प्रदर्शन वाली होती हैं, इसलिए पहियों और प्रोफाइल का संयोजन कई DIY 3D प्रिंटर निर्माणों के लिए शीर्ष विकल्प है।

लाभ

• अच्छा मार्गदर्शक प्रदर्शन, सस्ता और उपयोगी;
• प्रचुर विकल्प, व्यापक रूप से उपलब्ध;
• स्थापित करना, उपयोग करना और संशोधित करना आसान;

नुकसान

• कम परिशुद्धता;
• कंपन के प्रति अधिक प्रवण;
• अधिक लगातार रखरखाव की आवश्यकता होती है.

रैखिक छड़ और बीयरिंग

व्हील और प्रोफाइल गाइड की सीमाओं ने DIYers और निर्माताओं को बेहतर परिशुद्धता और स्थिरता के साथ दूसरे संयोजन पर अधिक ध्यान केंद्रित करने के लिए प्रेरित किया है - रैखिक छड़ और बीयरिंग। पिछले कुछ वर्षों में, रॉड और बीयरिंग गाइड 3D प्रिंटर के लिए गाइड सिस्टम के लगभग पर्याय बन गए हैं। प्रिंटर की प्रत्येक धुरी के लिए कम से कम 2 रॉड और 2 बीयरिंग की आवश्यकता होती है। बीयरिंग या तो रॉड से लिपटे रहते हैं या चिपके रहते हैं, जबकि रैखिक गति को निर्देशित करने के लिए एक्सट्रूडर या गर्म बिस्तर के साथ घुड़सवार कैरिज से जुड़ते हैं।

एक रैखिक रॉड, जिसे चिकनी रॉड भी कहा जाता है, बस एक बेलनाकार स्टील की रॉड होती है, जो विभिन्न आकारों में उपलब्ध होती है - 3D प्रिंटर आमतौर पर 8 मिमी व्यास वाली रॉड का उपयोग करते हैं। रॉड को बहुत चिकनी सतहों के साथ उच्च आयामी सटीकता के लिए मशीन किया जा सकता है। बॉल बेयरिंग के साथ जोड़ी गई, ठीक से इकट्ठी की गई रॉड काफी अच्छी रैखिक गति प्राप्त कर सकती हैं।

और हाँ, चिकने होने के भी नुकसान हैं। जब मार्गदर्शन के लिए उपयोग किया जाता है, तो छड़ों को धातु के क्लैंप के साथ दोनों सिरों पर स्थिर करने की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, बियरिंग न केवल रैखिक रूप से घूम सकती हैं, बल्कि सिलेंडर के चारों ओर 360° घूम भी सकती हैं। इसलिए उन्हें एक्सट्रूडर या हीटेड बेड को रैखिक रूप से घूमने देने के लिए एक और समानांतर रॉड पर बियरिंग से जोड़ा जाना चाहिए। दो छड़ों के बीच समानता चुनौतीपूर्ण हो सकती है, खासकर DIYers के लिए।

इसलिए, शाफ्ट गाइड का उपयोग करने से एक ओर जहां उच्च परिशुद्धता और स्थिरता प्राप्त होती है, वहीं दूसरी ओर अधिक फुटप्रिंट और वजन के साथ-साथ असेंबली में अधिक कठिनाई भी होती है।

रॉड के साथ इस्तेमाल की जाने वाली बियरिंग मुख्य रूप से यू-ग्रूव बियरिंग और पूरी तरह से स्टील से बनी लीनियर बियरिंग होती हैं। यू-ग्रूव बियरिंग पहियों की तरह होती हैं जो रॉड के साथ-साथ घूम सकती हैं। लीनियर बियरिंग में बाहर की तरफ बेलनाकार स्लीव होती है, जिसके अंदर बॉल की कई पंक्तियाँ होती हैं जो शाफ्ट के साथ घूम सकती हैं। दोनों ही न्यूनतम घर्षण के साथ सुचारू मार्गदर्शन प्राप्त कर सकते हैं।

रॉड और बियरिंग लंबे समय तक चलते हैं, केवल रॉड पर जमी हुई गंदगी को साफ करने और बियरिंग को चिकनाई देने की कभी-कभार जरूरत होती है। अगर रॉड फ्रेम के रूप में काम करने के बजाय किसी हाउसिंग में बंद हैं, तो हाउसिंग को अलग करना और बियरिंग को चिकनाई देना आसान है। हालांकि, लंबे समय तक इस्तेमाल के बाद घिसी हुई बियरिंग को बदलना थोड़ा मुश्किल हो सकता है।

लाभ

• उत्कृष्ट मार्गदर्शक प्रदर्शन, उच्च परिशुद्धता, मध्यम लागत;
• प्रचुर विकल्प, व्यापक रूप से उपलब्ध;
• कम रखरखाव आवृत्ति;

नुकसान

• बंद होने पर बड़ा पदचिह्न और वजन;
• समानता एक समस्या हो सकती है;
• बियरिंग्स को बदलना मुश्किल हो सकता है।

रैखिक रेल

लीनियर रेल, जिसे लीनियर गाइड भी कहा जाता है, हाल के वर्षों में चलन में है। स्टील रेल भाग में प्रत्येक तरफ एक ट्रैक होता है, और उस पर नेस्टेड स्लाइडर्स में बॉल बेयरिंग के 2 सेट होते हैं जो ट्रैक के साथ साइकिल चला सकते हैं। औद्योगिक 3D प्रिंटर के अलावा, अधिक से अधिक डेस्कटॉप निर्माता भी अपने उच्च-अंत उत्पाद लाइनों में रैखिक रेल का उपयोग कर रहे हैं।

हालाँकि दोनों स्टील से बने होते हैं, लेकिन जब वास्तविक काम की बात आती है, तो रॉड की तुलना में रैखिक रेल झुकने और कंपन के प्रति कम संवेदनशील होती हैं। यह मुख्य रूप से उनकी अनूठी माउंटिंग विधि के कारण है। रॉड केवल दोनों सिरों पर तय की जाती हैं, जबकि रैखिक रेल में सतह पर नियमित अंतराल पर माउंटिंग छेद होते हैं, जिससे उन्हें आवास या अन्य सहायक संरचनाओं से कसकर सुरक्षित किया जा सकता है।

यह एक तरफ स्थिर रैखिक गति सुनिश्चित करता है और प्रिंट गुणवत्ता में सुधार करता है, और दूसरी तरफ उच्च गति पर अत्यधिक कंपन को रोककर गति सीमा को बढ़ाता है। यही एक कारण है कि J1 उच्च गति वाली प्रिंटिंग प्राप्त कर सकता है।

असेंबली के दौरान, रैखिक रेलें बिना जोड़े एक ही अक्ष को निर्देशित कर सकती हैं, जिससे मशीन को अधिक हल्का और कॉम्पैक्ट बनाने के लिए जगह और वजन की बचत होती है। रेल समानांतरता के बारे में चिंता करने की भी कोई ज़रूरत नहीं है।

यह सब सुनने में तो बहुत बढ़िया लगता है, लेकिन इसमें क्या दिक्कत है? कीमत। मोटे तौर पर गणना से पता चलता है कि लीनियर रेल के लिए स्लाइडर की कीमत रॉड के लिए बियरिंग के समान होती है, लेकिन रेल की कीमत बराबर लंबाई वाली रॉड की जोड़ी की कीमत से लगभग 2.5 - 4 गुना होती है। तुलना में, रॉड सस्ते और काफी अच्छे होते हैं। प्रदर्शन लाभ के मुकाबले अतिरिक्त लागत को तौलते हुए, अधिकांश DIYers अभी भी रॉड और बियरिंग का विकल्प चुनेंगे।

रखरखाव के लिए, रैखिक रेलें पूर्व की तरह ही होती हैं, जिनमें बीयरिंगों के नियमित स्नेहन की आवश्यकता होती है। उजागर रेलों को भी कभी-कभी सफाई की आवश्यकता होती है।

लाभ

• बहुत उच्च परिशुद्धता;
• उच्च गति मुद्रण का समर्थन करता है;
• छोटे पदचिह्न, उपयोग करने के लिए सुविधाजनक;

नुकसान

• समर्थन संरचनाओं के रूप में काम नहीं कर सकता, प्रोफाइल आदि पर स्थापित करने की आवश्यकता है;
• महँगा।

एम्बेडेड रैखिक रेल

उपरोक्त दिशानिर्देशों का सीधे उपयोग करने के बजाय, कुछ निर्माता तकनीकी क्षमताओं को बढ़ाने या विशिष्ट उत्पादों की पूर्ति के उद्देश्य से बेहतर समाधान भी तलाश रहे हैं।

रैखिक रेल की मुख्य ताकत स्टील रेल की उच्च कठोरता और बॉल बेयरिंग द्वारा सक्षम सटीक, चिकनी गति में निहित है। ये फायदे एम्बेडेड रैखिक रेल में संरक्षित हैं।

लीनियर मॉड्यूल बनाते समय, FUYU एल्युमिनियम मिश्र धातु आवास की आंतरिक दीवारों में दो स्टील स्ट्रिप्स को एम्बेड करता है, फिर CNC स्टील को माइक्रोन-स्तर की मशीनिंग सटीकता के साथ रेल में सटीक रूप से पीसता है। इसके अलावा, व्यापक एम्बेडेड रेल के साथ, वजन बढ़ाए बिना कठोरता में और सुधार होता है, जो उच्च-शक्ति CNC संचालन के लिए बेहतर है - आखिरकार, साधारण 3D प्रिंटर को ऐसी अत्यधिक कठोरता की आवश्यकता नहीं होती है।

एक्सट्रूज़न की सतह पर सीधे रैखिक रेल लगाने की तुलना में, रैखिक मॉड्यूल के अंदर स्टील रेल को एम्बेड करने से रेल पर धूल जमने से रोका जा सकता है, जिससे रखरखाव की आवृत्ति कम हो जाती है। यह मॉड्यूल को अधिक हल्का और कॉम्पैक्ट भी बनाता है, ताकि एक महंगी मशीन DIY उत्साही की परियोजना की तरह न दिखे। हालाँकि, रैखिक रेल को एम्बेड करने से निर्माता के लिए काफी विनिर्माण चुनौतियाँ आती हैं, जिसमें सामान्य रैखिक रेल की तुलना में कोई लागत लाभ नहीं होता है।

लाभ

• रैखिक रेल के समान: बहुत उच्च परिशुद्धता, उच्च गति मुद्रण का समर्थन करता है, छोटे पदचिह्न;
• रेल की कठोरता में और सुधार हुआ;
• रेल संलग्न होने पर रखरखाव की आवृत्ति कम होती है;

नुकसान

• महँगा;
• DIY के लिए उपयुक्त नहीं है।