1. 데카르트-XY-헤드

데카르트 XY 헤드 갠트리 시스템은 3D 프린터(및 기타 다양한 CNC 기계)에서 일반적으로 사용되는 모션 제어 시스템의 한 유형입니다. 이 구조 방식은 프린트 헤드 또는 압출기를 갠트리의 X축을 따라 이동시키고, 갠트리 전체를 움직여 Y축을 이동시킵니다. 이 방식은 Y축에서 큰 질량을 이동시킬 수 있으며, 특히 고가속 기동 시 기계 진동 위험이 커질 수 있습니다.

이러한 갠트리 시스템에서는 프린트 베드가 고정되고 프린트 헤드 또는 압출기가 두 개의 수직 축을 따라 이동하며, 일반적으로 재순환 볼 리니어 베어링이 있는 연삭 샤프트 위에서 구동됩니다. 고가형 버전은 외부 V 홈 롤러 베어링이 있는 V 레일을 가이드로 사용하는 경우가 많아 베어링 마모가 줄어듭니다. X축은 일반적으로 다음과 같이 정의됩니다.아크로스기계의 경우 Y축이 방향이 지정됩니다.뒤로/앞으로장치를 기준으로 합니다. Z축은 프린트 헤드 또는 압출기의 수직 높이를 결정하며 갠트리의 X축 운동을 통해 전달됩니다.

직교 XY 갠트리 시스템은 간단하고 제작 및 작동이 쉽습니다. 또한 우수한 정밀도와 반복성을 제공하여 프린트 헤드의 고정밀 위치 조정이 가능합니다. 그러나 속도와 가속도 측면에서 한계가 있으며, 일부 측면에서는 강성이 부족할 수 있습니다.

2. Ultimaker 스타일 교차

Ultimaker 스타일의 교차 갠트리 시스템은 3D 프린팅에서 널리 사용되지 않는 기계 구조 및 축 모션 시스템입니다. 이 시스템은 프린트 헤드 또는 압출기를 X축과 Y축을 따라 배치하는 두 개의 평행한 갠트리를 특징으로 합니다. 갠트리는 크로스바로 연결되어 있으며, 크로스바는 강성을 공유하여 두 축의 움직임을 안정화합니다. Z축 모션은 일반적으로 상승 및 하강하는 프린트 베드에 위임되지 않고 이 두 축을 통해 수행됩니다.

이 시스템에서 프린트 베드는 일반적으로 고정되어 안정적입니다. 프린트 헤드 또는 압출기는 X축과 Y축을 따라 이동합니다. 스테퍼 모터는 톱니 벨트를 통해 움직임을 전달하여 구동됩니다. 두 개의 갠트리는 동시에 움직일 수 있습니다. 이를 통해 갑작스러운 방향 전환을 최소화하여 인쇄 작업 간 부드러운 곡률과 흔들림 없는 움직임을 구현할 수 있습니다. 또한, 이 방식은 인쇄 중 안정성이 우수하여 인쇄 결과의 품질을 향상시킵니다.

이 설계 방식은 단순한 설계보다 더 복잡하고 설정 및 보정에 더 많은 노력이 필요합니다. 특히 벨트 드라이브는 정확하고 반복 가능한 동작을 보장하기 위해 매우 정밀한 정렬이 필요하기 때문에 이러한 문제가 더욱 심각합니다. 또한 일부 사용자는 두 개의 갠트리가 인쇄 중 접근을 차단하여 인쇄 베드에 접근하여 조정하는 데 어려움을 겪는다고 보고합니다.

3. 코어XY

CoreXY 갠트리 시스템은 3D 프린터 설계에 사용되는 구조로, X축과 Y축을 구동하는 고정 스테퍼 모터를 갖추고 있습니다. Y축 구동 장치가 고정되어 있어 Y축 이동 시 갠트리 내부의 질량을 줄여줍니다. 이를 통해 프린트 헤드의 가속도와 정밀한 이동이 가능해져 고품질의 출력물을 얻을 수 있습니다.

CoreXY 시스템은 일련의 풀리와 재순환(루프) 벨트를 사용하여 구동 벨트가 시스템의 핵심 또는 중앙에서 서로 교차하도록 배치됩니다. 톱니 벨트를 구동하면 프린트 헤드가 X 및 Y 방향으로 모두 낮은 관성으로 이동합니다.

이동 질량이 적기 때문에 갠트리 구조가 더 가볍습니다. 높은 가속도에서 저항해야 하는 이동 질량이 적습니다. 이 방식은 다른 시스템보다 벨트 장력과 슬라이드 상태에 더 민감하며 설정 및 보정이 복잡할 수 있습니다. 가속 용량은 설정 문제를 능가할 만큼 충분한 장점으로 간주되므로, 이 시스템은 고급 사용자들에게 인기가 있습니다.

4. i3 스타일 데카르트 XZ 헤드

i3 스타일의 직교 XZ 헤드는 3D 프린터 설계에 매우 널리 사용됩니다. 이 방식에서는 프린트 플랫폼 자체가 상승 및 하강(Z축 이동)하는 반면, 프린트 헤드는 X축과 Y축을 위해 갠트리에서 별도로 이송됩니다. 압출기는 재순환 볼 부시를 사용하여 정밀 연삭된 샤프트에서 X축과 Y축을 따라 이동하는 캐리지에 장착됩니다. 더 크고 가격이 높은 기계에서는 레일이 V자 형태로 되어 있으며, 이 레일 위에 롤러 베어링이 구동될 수 있습니다.

이 디자인은 간단하고 제작이 쉬워 가정용/취미용 3D 프린터에 널리 사용됩니다. 소형 기계에서는 우수한 정확도와 정밀도를 제공하지만, 일반적으로 강성이 상대적으로 낮고 관성이 크기 때문에 가속 및 방향 전환 시 적절한 제어가 필요합니다.

이 설계의 주요 단점은 평평한 베드를 유지하고 일관된 레이어 두께를 얻기가 매우 어렵다는 것입니다. 다른 고가의 3D 프린터 설계와 비교했을 때 강성이 낮기 때문에 축 속도/가속도가 높을 때 매우 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

5. H-봇

H-bot은 일부 3D 프린터에 사용되는 갠트리 시스템으로, 벨트 드라이브와 선형 레일을 사용하는 레이아웃을 사용하며, CoreXY 시스템과 유사하게 X축과 Y축을 구동하는 고정 모터를 갖추고 있습니다.

X축과 Y축을 위한 두 개의 벨트는 "H" 모양을 이룹니다. 한 벨트는 프린트 헤드에 부착되어 Y축을 따라 이동합니다. 다른 벨트는 갠트리의 반대쪽 끝에 부착되어 X축을 따라 이동합니다. 프린트 헤드는 두 개의 주축 레일을 따라 이동하는 Z 드라이브에 장착되어 있습니다.

H-bot 레이아웃은 다른 3D 프린터 디자인보다 안정성과 견고성이 뛰어나 더 높은 품질의 출력물을 제공합니다. 고정 모터는 시스템 관성을 줄여 가속도를 높이고 안정성을 높이는 데 필요한 강성을 낮춥니다.

H-봇 설계는 설치가 복잡하고 보정이 어려우며, 유지 보수가 더 많이 필요한 것으로 알려져 있습니다. 벨트에 약간의 여유가 생기면 XY 정밀도가 크게 저하되는데, 벨트가 늘어날 수 있기 때문에 유지 보수 시 특히 문제가 됩니다. 하지만 H-봇은 잘 관리하면 고품질과 고속을 모두 제공하는 효과적인 갠트리 시스템입니다.