A tecnologia de impressão 3D está avançando aos trancos e barrancos. Em um momento, estamos discutindo a fabricação de pequenos brinquedos para entreter crianças, e no segundo segundo vemos notícias de que uma impressora 3D construiu um edifício de concreto que pode suportar um terremoto de 8 magnitude. Dado o tempo, “a impressão 3D de uma impressora 3D” também parece possível.

Mas deixando as perspectivas de lado, com o que os amadores e os fabricantes se preocupam mais com as impressoras 3D de mesa - que tipos existem, quão rápido eles imprimem e quanto custam. Se você gosta de chegar ao fundo das coisas, ou já tentou fazer uma impressora 3D antes, também deve ter ponderado esta pergunta: como eles se movem?

XYZ, i3 e Corexy são atualmente os estilos mais populares das impressoras 3D de mesa. É assim que eles se movem: a máquina possui um ou vários eixos nas direções x, y e z do sistema de coordenadas 3D. Uma extremidade de cada eixo está equipada com um motor para fornecer energia. Cintos síncronos ou parafusos de chumbo convertem a rotação do motor em movimento linear ao longo das direções x, y e z. Finalmente, com os sistemas de trilho da guia linear nas três direções, a máquina pode posicionar o bico em qualquer ponto do espaço 3D formado pelos eixos, extrudar o filamento e criar um objeto 3D.

Por que os sistemas de guia são importantes?

Os sistemas de guia servem principalmente 3 propósitos durante a impressão:

1. Precisão: realize a tolerância rígida, evite oscilações e verifique se a cabeça de impressão ou o leito aquecido instalado nos guias se move linearmente ao longo da direção predeterminada;
2. Suavidade: reduza o atrito com rolamentos ou rolos e contribua para o movimento mais suave;
3. Confiabilidade: as estruturas orientadoras com excelente rigidez podem melhorar a confiabilidade da máquina e contribuir para impressões mais consistentes ao longo do tempo.

A variedade de sistemas de guia

Em geral, os sistemas de guia usados ​​em impressoras 3D incluem:

1. Rodas e perfis
2. Hastes e rolamentos lineares
3. Rails lineares
4. Rails lineares incorporados

Rodas e perfis

Entre todos os guias, a combinação de rodas e perfis é provavelmente a mais comum e econômica. Normalmente, existem 3 a 4 rolos correndo ao longo da ranhura em forma de V ou T do perfil para guiar os movimentos.

O anel externo das rodas é mais comumente feito de pom (poliformaldeído) e o anel interno é composto de rolamentos de aço e esferas. O POM possui alta resistência, baixa deformação e excelente resistência à abrasão, tornando -a especialmente adequada para fazer rodas de impressora. Com o uso adequado, os rolos de POM podem durar centenas de horas. Alguns fabricantes também usam PC (policarbonato) para fazer rodas, que têm força ainda maior e vida útil mais longa, embora a um preço um pouco mais alto.

Para garantir um movimento linear, as rodas devem segurar os perfis corretamente. Muito solto e vibração pode ocorrer em altas velocidades. Muito apertado aumentará o desgaste - os detritos acumulados podem se acumular entre as rodas e os trilhos, causando movimento irregular ou nervoso. Portanto, os usuários precisam ajustar o aperto da roda com base em como a impressora funciona, limpe detritos e substituir as rodas quando necessário. Comparado a outros guias, a combinação de roda e perfil requer manutenção mais frequente.

Além disso, os plásticos têm menor rigidez que os metais. A deformação da roda durante o movimento é difícil de evitar; portanto, as impressoras usando rodas geralmente têm menor precisão em comparação com aqueles com guias de aço.

Os perfis comumente usados ​​em impressoras 3D estão disponíveis em dois tipos: perfis de slot em V e perfis de slot T. Como os nomes sugerem, a principal diferença entre eles é a forma transversal. Perfis diferentes combinam com rodas diferentes para obter bons efeitos orientadores.

Como os perfis são personalizáveis, baratos e com desempenho suficiente, a combinação de rodas e perfis é a melhor opção para muitas construções de impressoras 3D DIY.

Vantagens

• Bom desempenho orientador, barato e útil;
• Opções abundantes, amplamente disponíveis;
• Fácil de instalar, usar e modificar;

Desvantagens

• Baixa precisão;
• Mais propenso a vibração;
• Requer manutenção mais frequente.

Hastes e rolamentos lineares

As limitações dos guias de roda e perfil levaram brinquedos e fabricantes a mudarem mais atenção para outra combinação com precisão e estabilidade superiores - hastes e rolamentos lineares. Nos últimos anos, os guias de haste e rolamento tornaram -se quase sinônimos de sistemas de guia para impressoras 3D. São necessários pelo menos 2 hastes e 2 rolamentos para cada eixo da impressora. Os rolamentos envolvem ou se agarram às hastes, enquanto se conectam a carruagens montadas com uma extrusora ou cama aquecida, para guiar o movimento linear.

Uma haste linear, também conhecida como haste lisa, é simplesmente uma haste de aço cilíndrica, disponível em vários tamanhos - as impressoras 3D normalmente usam as de 8 mm de diâmetro. As hastes podem ser usinadas com alta precisão dimensional com superfícies muito suaves. Emparelhado com rolamentos de esferas, as hastes montadas adequadamente podem obter movimentos lineares razoavelmente bons.

E sim, também há desvantagens de ser suave. Quando usados ​​para orientação, as hastes precisam ser fixadas nas duas extremidades com grampos de metal. Além disso, os rolamentos podem não apenas se mover linearmente, mas também girar 360 ° em torno dos cilindros. É por isso que eles precisam ser presos aos rolamentos em outra haste paralela para deixar a extrusora ou o leito aquecido se moverem linearmente. O paralelismo entre duas hastes pode ser um desafio, especialmente para os brinquedos.

Portanto, usar guias de eixo significa maior precisão e estabilidade, por um lado, mas também pegadas e peso maiores, além de maior dificuldade de montagem por outro.

Os rolamentos usados ​​com hastes são principalmente rolamentos em U e rolamentos lineares feitos inteiramente de aço. Os rolamentos em U-Groove se assemelham às rodas que podem rolar ao longo das hastes. Os rolamentos lineares têm uma manga cilíndrica do lado de fora, com várias fileiras de bolas no interior que podem andar de bicicleta ao longo do eixo. Ambos podem realizar orientações suaves com o mínimo de atrito.

Hastes e rolamentos são duradouros, exigindo apenas uma limpeza ocasional de acúmulo nas hastes e lubrificando os rolamentos. Se as hastes estiverem fechadas em um alojamento em vez de agir como quadro, desmontar a habitação e lubrificar os rolamentos é direta. No entanto, a substituição de rolamentos desgastados após o uso prolongado pode ser um pouco complicado.

Vantagens

• Excelente desempenho orientador, alta precisão, custo moderado;
• Opções abundantes, amplamente disponíveis;
• Baixa frequência de manutenção;

Desvantagens

• Pegada e peso maiores quando fechados;
• O paralelismo pode ser um problema;
• Substituir rolamentos pode ser complicado.

Trilhos lineares

O Rail Linear, também conhecido como Guia Linear, tem tendência nos últimos anos. A parte do trilho de aço tem uma pista de cada lado, e os controles deslizantes aninhados nela contêm 2 conjuntos de rolamentos de esferas que podem andar de bicicleta ao longo dos trilhos. Além das impressoras 3D industriais, mais e mais fabricantes de computadores também usam trilhos lineares em suas linhas de produtos de ponta.

Embora ambos sejam feitos de aço, quando se trata de trabalho real, os trilhos lineares são menos suscetíveis à flexão e vibração em comparação com as hastes. Isso é atribuído principalmente ao seu método de montagem exclusivo. As hastes são fixadas apenas nas duas extremidades, enquanto os trilhos lineares possuem orifícios de montagem em intervalos regulares na superfície, permitindo que eles sejam bem presos ao alojamento ou a outras estruturas de suporte.

Isso garante movimento linear estável e melhora a qualidade da impressão, por um lado, e aumenta o limite de velocidade, impedindo o agitação excessiva em alta velocidade, por outro. Essa é uma das razões pelas quais o J1 pode obter uma impressão de alta velocidade.

Durante a montagem, os trilhos lineares podem orientar um único eixo sem emparelhar, economizar espaço e peso para tornar a máquina mais leve e compacta. Também não há necessidade de se preocupar com o paralelismo ferroviário.

Tudo parece ótimo, mas qual é o problema? O preço. Os cálculos difíceis mostram que, embora os controles deslizantes para trilhos lineares tenham preços semelhantes aos rolamentos para hastes, os próprios trilhos custam cerca de 2,5 - 4 vezes o de um par de hastes em comprimentos equivalentes. Em comparação, as hastes são baratas e boas o suficiente. Pesando o custo extra em relação aos ganhos de desempenho, a maioria dos bricolage ainda optaria por hastes e rolamentos.

Para manutenção, os trilhos lineares são semelhantes aos primeiros, exigindo lubrificação regular dos rolamentos. Os trilhos expostos também precisam de limpeza ocasional.

Vantagens

• Muito alta precisão;
• Suporta impressão de alta velocidade;
• Pegada pequena, conveniente de usar;

Desvantagens

• Não pode servir como estruturas de suporte, precisa ser instalado em perfis, etc.;
• Caro.

Trilhos lineares incorporados

Em vez de usar os guias acima diretamente, alguns fabricantes, com o objetivo de avançar os recursos técnicos ou atender a produtos específicos, também estão explorando melhores soluções.

Os pontos fortes dos trilhos lineares ficam na alta rigidez dos trilhos de aço e no movimento preciso e suave ativado pelos rolamentos de esferas. Essas vantagens são preservadas em trilhos lineares incorporados.

Ao fazer os módulos lineares, Fuyu incorpora duas tiras de aço nas paredes internas do alojamento de liga de alumínio e, em seguida, o CNC tritura o aço precisamente em trilhos com precisão de usinagem em nível de mícrons. Além disso, com os trilhos incorporados mais amplos, a rigidez é aprimorada ainda mais sem aumentar o peso, melhor se adequar a operações de CNC de alta potência-afinal, as impressoras 3D comuns não requerem uma rigidez extrema.

Comparado com os trilhos lineares de montagem diretamente na superfície das extrusões, a incorporação dos trilhos de aço dentro dos módulos lineares impede o acúmulo de poeira nos trilhos, reduzindo a frequência de manutenção. Também torna os módulos mais leves e compactos, para que uma máquina cara não acabe parecendo um projeto de entusiasta de bricolage. No entanto, a incorporação de trilhos lineares representa desafios de fabricação consideráveis ​​para o produtor, sem vantagem de custo sobre os trilhos lineares normais.

Vantagens

• O mesmo que os trilhos lineares: precisão muito alta, suporta impressão de alta velocidade, pegada pequena;
• A rigidez ferroviária melhorou ainda mais;
• Menor frequência de manutenção com trilhos fechados;

Desvantagens

• Caro;
• Não é adequado para DIY.