1. Cartesiano-XY-Testa

Un sistema a portale con testa cartesiana-XY è un tipo di sistema di controllo del movimento comunemente utilizzato nelle stampanti 3D (e in un'ampia varietà di altre classi di macchine CNC). Questo approccio costruttivo sposta la testina di stampa o l'estrusore lungo l'asse X del portale e sposta l'asse Y muovendo l'intero portale. Ciò può comportare lo spostamento di una massa elevata sull'asse Y e può comportare un maggiore rischio di vibrazioni della macchina, soprattutto durante le manovre ad alta accelerazione.

In un sistema a portale di questo tipo, il piano di stampa è fisso e la testina di stampa o l'estrusore si muovono lungo due assi perpendicolari, tipicamente su alberi rettificati con cuscinetti lineari a ricircolo di sfere. Le versioni più costose utilizzano spesso guide a V con cuscinetti a rulli con scanalature a V esterne, riducendo così l'usura dei cuscinetti. L'asse X è solitamente definito comeattraversos la macchina, mentre l'asse Y è orientatoindietro/avantiRispetto al dispositivo. L'asse Z regola l'altezza verticale della testina di stampa o dell'estrusore e viene trasportato lungo il movimento X del portale.

I sistemi a portale cartesiano-XY sono semplici e facili da costruire e utilizzare. Offrono inoltre un'ottima precisione e ripetibilità, consentendo un posizionamento della testina di stampa ad alta precisione. Tuttavia, presentano limitazioni in termini di velocità e accelerazione e possono presentare rigidità ridotta sotto alcuni aspetti.

2. Incrociato in stile Ultimaker

Il sistema a portale incrociato in stile Ultimaker è una struttura meccanica e un sistema di movimento degli assi meno comunemente utilizzato nella stampa 3D. È caratterizzato da due portali paralleli che posizionano la testina di stampa o l'estrusore lungo gli assi X e Y. I portali sono collegati da una barra trasversale, che ha lo scopo di stabilizzare il movimento lungo entrambi gli assi condividendone la rigidità. Il movimento dell'asse Z viene solitamente eseguito su questi due assi, anziché essere delegato a un piano di stampa che si alza e si abbassa.

In questo sistema, il piano di stampa è in genere fisso e stabile. La testina di stampa o l'estrusore si muovono lungo entrambi gli assi X e Y. Sono azionati da motori passo-passo che trasmettono il movimento tramite cinghie dentate. I due portali sono in grado di muoversi simultaneamente. Ciò consente una curvatura fluida e un movimento senza scatti tra le operazioni di stampa, riducendo al minimo i bruschi cambi di direzione. Questo approccio offre anche una buona stabilità durante la stampa, a vantaggio della qualità dei risultati.

Questo approccio progettuale è più complesso e richiede maggiore impegno in termini di configurazione e calibrazione rispetto a progetti più semplici. Questo è particolarmente influenzato dalle trasmissioni a cinghia che richiedono un allineamento ottimale per garantire un movimento preciso e ripetibile. Alcuni utenti segnalano anche difficoltà nell'accesso al piano di stampa per apportare modifiche durante la stampa, poiché i due portali possono talvolta ostacolare l'accesso durante la stampa.

3. CoreXY

Un sistema a portale CoreXY è una struttura utilizzata nella progettazione di stampanti 3D dotata di motori passo-passo fissi per azionare gli assi X e Y. Questo riduce la massa in movimento nel portale durante i movimenti dell'asse Y, poiché l'azionamento dell'asse Y rimane fisso. Ciò consente una maggiore accelerazione e movimenti più precisi della testina di stampa, garantendo risultati di stampa di qualità superiore.

Il sistema CoreXY funziona utilizzando una serie di pulegge e cinghie di ricircolo (ad anello) disposte in modo che le cinghie di trasmissione si incrocino al centro del sistema. L'azionamento delle cinghie dentate sposta la testina di stampa in entrambe le direzioni X e Y con minore inerzia.

Spostare meno massa consente una struttura a portale più leggera. C'è meno massa in movimento che resiste a momenti di accelerazione elevata. Questo approccio è più sensibile alla tensione della cinghia e alle condizioni di scorrimento rispetto ad altri sistemi e può essere complesso da configurare e calibrare. La capacità di accelerazione è considerata un vantaggio sufficiente a compensare i problemi di configurazione, quindi questo sistema è popolare tra alcuni utenti nella categoria più avanzata.

4. Testina cartesiana XZ in stile i3

La testa cartesiana XZ in stile i3 è ampiamente utilizzata nella progettazione di stampanti 3D. In questo approccio, la piattaforma di stampa stessa viene sollevata e abbassata (movimento sull'asse Z), mentre la testina di stampa viene trasportata separatamente sul gantry per gli assi X e Y. L'estrusore è montato su un carrello che si muove lungo gli assi X e Y su alberi rettificati di precisione, utilizzando boccole a ricircolo di sfere. Su macchine più grandi e costose, le guide possono essere a V, con cuscinetti a rulli che scorrono su di esse.

Questo design è semplice e facile da realizzare, il che lo rende una scelta popolare per le stampanti 3D domestiche e hobbistiche. Offre buona accuratezza e precisione nelle macchine più piccole, ma in genere richiede moderazione nell'accelerazione e nei cambi di direzione a causa della rigidità relativamente bassa e dell'elevata inerzia.

Lo svantaggio principale di questo design è che può essere molto difficile mantenere un letto di stampa livellato e ottenere spessori di strato uniformi. La scarsa rigidità, rispetto ad altri design di stampanti 3D più costosi, può avere effetti molto significativi a velocità/accelerazioni degli assi più elevate.

5. H-Bot

L'H-bot è un sistema a portale utilizzato in alcune stampanti 3D. Utilizza trasmissioni a cinghia e guide lineari in un layout che, simile al sistema CoreXY, prevede motori fissi per azionare gli assi X e Y.

Le due cinghie per X e Y formano una "H". Una cinghia è fissata alla testina di stampa e si muove lungo l'asse Y. L'altra cinghia è fissata all'altra estremità del portale e si muove lungo l'asse X. La testina di stampa è montata su un motore Z che si muove lungo le due rotaie principali dell'asse.

Il layout H-bot può essere più stabile e rigido rispetto ad altri modelli di stampanti 3D, garantendo risultati di stampa di qualità superiore. I motori fissi riducono l'inerzia del sistema, consentendo accelerazioni più elevate e richiedendo meno rigidità per una buona stabilità.

Il design dell'H-bot è complicato da configurare e difficile da calibrare, e si dice che richieda una maggiore manutenzione. Qualsiasi leggero allentamento delle cinghie comprometterà significativamente la precisione XY, il che rappresenta un problema particolare in fase di manutenzione, poiché le cinghie possono allungarsi. Tuttavia, se sottoposto a una corretta manutenzione, l'H-bot è un sistema a portale efficiente, in grado di fornire alta qualità e alta velocità.