La tecnologia di stampa 3D sta avanzando a passi da gigante. Un momento stiamo discutendo di fare piccoli giocattoli per intrattenere i bambini e il secondo successivo vediamo la notizia che una stampante 3D ha costruito un edificio di cemento che può resistere a un terremoto di 8 magnitudo. Dato il tempo, anche la "stampa 3D una stampante 3D" sembra possibile.

Ma lasciare da parte le prospettive, ciò di cui gli hobbisti e i produttori si preoccupano di più sono ancora stampanti 3D desktop: quali tipi ci sono, quanto velocemente stampano e quanto costano. Se ti piace arrivare in fondo alle cose o mai provato a muoversi in una stampante 3D prima, devi anche aver riflettuto su questa domanda: come si muovono?

XYZ, I3 e Corexy sono attualmente gli stili più popolari delle stampanti 3D desktop. Ecco come si muovono: la macchina ha uno o più assi nelle direzioni X, Y e Z del sistema di coordinate 3D. Un'estremità di ogni asse è dotata di un motore per fornire energia. Cinture sincroni o vitoletti convertino quindi la rotazione del motore in movimento lineare lungo le direzioni X, Y e Z. Infine, con i sistemi di binario di guida lineare nelle 3 direzioni, la macchina può posizionare l'ugello in qualsiasi punto nello spazio 3D formato dagli assi, estrludere il filamento e creare un oggetto 3D.

Perché i sistemi di guida sono importanti?

I sistemi di guida hanno principalmente 3 scopi durante la stampa:

1. Precisione: realizzare una tolleranza stretta, prevenire oscillazioni e assicurarsi che la testa di stampa o il letto riscaldato installato sulle guide si muovano linearmente lungo la direzione predeterminata;
2. Scorde: ridurre l'attrito con cuscinetti o rulli e contribuire al movimento più fluido;
3. Affidabilità: le strutture guida con un'eccellente rigidità possono migliorare l'affidabilità della macchina e contribuire a stampe più coerenti nel tempo.

La varietà di sistemi guida

In generale, i sistemi di guida utilizzati su stampanti 3D includono:

1. Ruote e profili
2. Asta e cuscinetti lineari
3. Riloni lineari
4. Rinate lineari incorporate

Ruote e profili

Tra tutte le guide, la combinazione di ruote e profili è probabilmente la più comune ed economica. Ci sono in genere da 3 a 4 rulli che corrono lungo il solco a forma di V o T del profilo per guidare i movimenti.

L'anello esterno delle ruote è più comunemente realizzato in POM (poliformaldeide) e l'anello interno è costituito da cuscinetti in acciaio e sfera. POM ha un'alta resistenza, una bassa deformazione e un'eccellente resistenza all'abrasione, rendendolo particolarmente adatto per la realizzazione di ruote della stampante. Con un uso corretto, i rulli POM possono durare centinaia di ore. Alcuni produttori usano anche PC (policarbonato) per creare ruote, che hanno una resistenza ancora più alta e una vita più lunga, sebbene a un prezzo leggermente più elevato.

Per garantire il movimento lineare, le ruote dovrebbero afferrare correttamente i profili. Troppo sciolto e le vibrazioni possono verificarsi ad alta velocità. Troppo stretto aumenterà l'usura: i detriti accumulati possono accumularsi tra le ruote e le rotaie, causando movimento accidentato o nervoso. Quindi gli utenti devono regolare la tenuta della ruota in base a come funziona la stampante, pulire i detriti e sostituire le ruote quando necessario. Rispetto ad altre guide, la combinazione di ruote e profili richiede una manutenzione più frequente.

Inoltre, le materie plastiche hanno una rigidità inferiore rispetto ai metalli. La deformazione delle ruote durante il movimento è difficile da evitare, quindi le stampanti che utilizzano le ruote hanno generalmente una precisione inferiore rispetto a quelle con guide in acciaio.

I profili comunemente utilizzati su stampanti 3D sono disponibili in due tipi: profili a V-SLOT e profili di slot a T. Come suggeriscono i nomi, la differenza principale tra loro è la forma trasversale. Profili diversi si abbinano a ruote diverse per ottenere buoni effetti guida.

Poiché i profili sono personalizzabili, economici e con prestazioni sufficienti, la combinazione di ruote e profili è la scelta migliore per molte build di stampanti 3D fai -da -te.

Vantaggi

• Buone prestazioni guida, economiche e utili;
• Opzioni abbondanti, ampiamente disponibili;
• Facile da installare, utilizzare e modificare;

Svantaggi

• Precisione inferiore;
• Più incline alla vibrazione;
• Richiede una manutenzione più frequente.

Barre e cuscinetti lineari

I limiti delle guide della ruota e del profilo hanno portato fai -te e produttori a spostare più attenzione su un'altra combinazione con precisione e stabilità superiori: barre e cuscinetti lineari. Negli ultimi anni, le guide di canne e cuscinetti sono diventate quasi sinonimo di sistemi di guida per stampanti 3D. Sono necessari almeno 2 aste e 2 cuscinetti per ogni asse della stampante. I cuscinetti avvolgono o si aggrappano alle aste, mentre si collegano alle carrozze montate con un estrusore o un letto riscaldato, per guidare il movimento lineare.

Un'asta lineare, alias asta liscia, è semplicemente un'asta di acciaio cilindrica, disponibile in varie dimensioni: le stampanti 3D in genere usano quelle di 8 mm di diametro. Le aste possono essere lavorate con una precisione ad alta dimensione con superfici molto lisce. Abbinato a cuscinetti a sfera, le aste correttamente assemblate possono ottenere movimenti lineari abbastanza buoni.

E sì, ci sono anche svantaggi di essere lisci. Se utilizzate per la guida, le aste devono essere fissate ad entrambe le estremità con morsetti di metallo. Inoltre, i cuscinetti non possono solo muoversi linearmente, ma anche ruotare 360 ​​° attorno ai cilindri. Ecco perché devono essere attaccati ai cuscinetti su un'altra asta parallela per far muovere linearmente l'estrusore o il letto riscaldato. Il parallelismo tra due aste può essere impegnativo, specialmente per i fai -da -te.

Pertanto, l'uso di guide dell'albero significa una maggiore precisione e stabilità da una mano, ma anche un'impronta e un peso maggiore, insieme a maggiori difficoltà di assemblaggio dall'altra.

I cuscinetti utilizzati con le aste sono principalmente cuscinetti a U e cuscinetti lineari interamente in acciaio. I cuscinetti a U-Groove assomigliano alle ruote che possono rotolare lungo le aste. I cuscinetti lineari hanno una manica cilindrica all'esterno, con diverse file di sfere all'interno che possono pedalare lungo l'albero. Entrambi possono ottenere una guida regolare con attrito minimo.

Asta e cuscinetti sono di lunga durata, richiedono solo una pulizia occasionale di accumulo sulle aste e lubrificando i cuscinetti. Se le aste sono racchiuse in un alloggiamento invece di agire come telaio, è semplice smaltire l'alloggiamento e lubrificare i cuscinetti. Tuttavia, la sostituzione di cuscinetti consumati dopo un uso prolungato può essere leggermente complicato.

Vantaggi

• Eccellenti prestazioni guida, alta precisione, costo moderato;
• Opzioni abbondanti, ampiamente disponibili;
• Bassa frequenza di manutenzione;

Svantaggi

• Impronta e peso maggiore quando chiuso;
• Il parallelismo può essere un problema;
• Sostituire i cuscinetti può essere complicato.

Riloni lineari

Linear Rail, anche indicato come guida lineare, è stata di tendenza negli ultimi anni. La parte della ferrovia in acciaio ha una pista su ciascun lato e i cursori nidificati contengono 2 set di cuscinetti a sfere che possono scorrere lungo i binari. Oltre alle stampanti 3D industriali, sempre più produttori di desktop utilizzano rotaie lineari nelle loro linee di prodotti di fascia alta.

Sebbene entrambi siano realizzati in acciaio, quando si tratta di lavori reali, le binari lineari sono meno suscettibili alla flessione e alle vibrazioni rispetto alle aste. Questo è principalmente attribuito al loro metodo di montaggio unico. Le aste sono fissate solo ad entrambe le estremità, mentre le binari lineari hanno fori di montaggio a intervalli regolari sulla superficie, consentendo loro di essere strettamente fissati all'alloggiamento o ad altre strutture di supporto.

Ciò garantisce un movimento lineare stabile e migliora la qualità della stampa da un lato e aumenta il limite di velocità impedendo che tremori eccessivi ad alta velocità dall'altro. Questo è uno dei motivi per cui J1 può ottenere una stampa ad alta velocità.

Durante il montaggio, le binari lineari possono guidare un singolo asse senza abbinamento, risparmio di spazio e peso per rendere la macchina più leggera e compatta. Non è inoltre necessario preoccuparsi del parallelismo ferroviario.

Sembra tutto fantastico, ma qual è il problema? Il prezzo. I calcoli approssimativi mostrano che mentre i cursori per le binari lineari hanno prezzi simili ai cuscinetti per le aste, le binari stesse costano circa 2,5 - 4 volte quella di una coppia di aste a lunghezze equivalenti. In confronto, le aste sono economiche e abbastanza buone. Pestando i costi aggiuntivi rispetto ai guadagni delle prestazioni, la maggior parte dei fai -da -te opta ancora per canne e cuscinetti.

Per la manutenzione, le rotaie lineari sono simili al primo, che richiedono una regolare lubrificazione dei cuscinetti. Le binari a vista richiedono anche una pulizia occasionale.

Vantaggi

• Precisione molto elevata;
• Supporta la stampa ad alta velocità;
• Piccola impronta, conveniente da usare;

Svantaggi

• Non può fungere da strutture di supporto, deve essere installato sui profili, ecc.;
• Costoso.

Galles lineari incorporate

Invece di utilizzare direttamente le guide di cui sopra, alcuni produttori, allo scopo di far avanzare le capacità tecniche o la ristorazione a prodotti specifici, stanno anche esplorando soluzioni migliori.

I punti di forza del nucleo delle binari lineari si trovano nell'elevata rigidità delle rotaie in acciaio e nel movimento preciso e liscio abilitato dai cuscinetti a sfera. Questi vantaggi sono conservati in binari lineari incorporati.

Quando si fa i moduli lineari, Fuyu incorpora due strisce d'acciaio nelle pareti interne dell'alloggiamento in lega di alluminio, quindi il CNC macina l'acciaio con le rotaie con accuratezza di lavorazione a livello di micron. Inoltre, con le rotaie incorporate più ampie, la rigidità viene ulteriormente migliorata senza aumentare il peso, adattando meglio le operazioni CNC ad alta potenza-dopo tutto, le normali stampanti 3D non richiedono tale rigidità estrema.

Rispetto alle binari lineari di montaggio diretto sulla superficie delle estrusioni, l'incorporamento delle guide in acciaio all'interno dei moduli lineari impedisce l'accumulo di polvere sulle guide, riducendo la frequenza di manutenzione. Rende anche i moduli più leggeri e compatti, in modo che una macchina costosa non finisca per sembrare un progetto di un appassionato di fai -da -te. Tuttavia, l'incorporamento delle rotaie lineari pone notevoli sfide di produzione per il produttore, senza alcun vantaggio in termini di costi rispetto alle normali binari lineari.

Vantaggi

• Come le binari lineari: precisione molto elevata, supporta una stampa ad alta velocità, impronta ridotta;
• La rigidità ferroviaria è migliorata ulteriormente;
• Frequenza di manutenzione inferiore con binari chiusi;

Svantaggi

• Costoso;
• Non è adatto per il fai -da -te.