1. Cabeça Cartesiana-XY

Um sistema de pórtico de cabeça cartesiana XY é um tipo de sistema de controle de movimento comumente usado em impressoras 3D (e em uma ampla variedade de outras classes de máquinas CNC). Esta abordagem de construção move o cabeçote de impressão ou extrusora ao longo do eixo X do pórtico e move o eixo Y movendo todo o pórtico. Isto pode envolver a movimentação de uma massa elevada no eixo Y e pode resultar num maior risco de vibrações da máquina, especialmente durante manobras de alta aceleração.

Nesse sistema de pórtico, a base de impressão é fixa e o cabeçote de impressão ou extrusora se move ao longo de dois eixos perpendiculares, normalmente funcionando em eixos terrestres com rolamentos lineares de esferas recirculantes. Versões mais caras geralmente usam trilhos em V com rolamentos de rolos com ranhuras em V externamente como guias, resultando em desgaste reduzido do rolamento. O eixo X é geralmente definido comoatravésé a máquina, enquanto o eixo Y está orientadopara trás/para frenteem relação ao dispositivo. O eixo Z posiciona a altura vertical do cabeçote de impressão ou extrusora e é conduzido no movimento X do pórtico.

Os sistemas de pórtico Cartesiano-XY são simples e fáceis de construir e operar. Eles também fornecem boa precisão e repetibilidade, permitindo um posicionamento de alta precisão do cabeçote de impressão. No entanto, apresentam limitações em termos de velocidade e aceleração e podem carecer de rigidez em alguns aspectos.

2. Cruzado estilo Ultimaker

O sistema de pórtico cruzado estilo Ultimaker é uma estrutura mecânica e um sistema de movimento de eixo menos comumente usado em impressão 3D. Possui dois pórticos paralelos que posicionam o cabeçote de impressão ou extrusora ao longo dos eixos X e Y. Os pórticos são conectados por uma barra transversal, que visa estabilizar o movimento ao longo de ambos os eixos, compartilhando rigidez. O movimento do eixo Z geralmente é realizado nesses dois eixos, em vez de delegado a uma base de impressão ascendente e descendente.

Neste sistema, a base de impressão é normalmente fixa e estável. O cabeçote de impressão ou extrusora se move ao longo dos eixos X e Y. Eles são acionados por motores de passo que transmitem movimento através de correias dentadas. Os dois pórticos podem mover-se simultaneamente. Isto permite uma curvatura suave e um movimento livre de solavancos entre as operações de impressão, uma vez que as mudanças direcionais repentinas são minimizadas. A abordagem também oferece boa estabilidade durante a impressão, beneficiando a qualidade dos resultados impressos.

Esta abordagem de projeto é mais complexa e requer mais esforço de configuração e calibração do que projetos mais simples. Isto é particularmente afetado pelos acionamentos por correia que exigem um alinhamento muito bom para garantir um movimento preciso e repetível. Alguns usuários também relatam dificuldade de acesso à base de impressão para fazer ajustes durante a impressão, pois os dois pórticos podem bloquear o acesso em alguns momentos durante a impressão.

3. NúcleoXY

Um sistema de pórtico CoreXY é uma estrutura usada no projeto de impressoras 3D que possui motores de passo estacionários para acionar os eixos X e Y. Isto reduz a massa em movimento no pórtico durante os movimentos do eixo Y, uma vez que o acionamento do eixo Y permanece fixo no lugar. Isto permite maior aceleração e movimentos mais precisos da cabeça de impressão, proporcionando resultados impressos de maior qualidade.

O sistema CoreXY funciona usando uma série de polias e correias recirculantes (loop) dispostas de modo que as correias de transmissão se cruzem no núcleo ou centro do sistema. O acionamento das correias dentadas move o cabeçote de impressão nas direções X e Y com menor inércia.

Mover menos massa permite uma estrutura de pórtico mais leve. Há menos massa em movimento para resistir em momentos de alta aceleração. Esta abordagem é mais sensível à tensão da correia e às condições de deslizamento do que outros sistemas e pode ser complexa de configurar e calibrar. A capacidade de aceleração é considerada uma vantagem suficiente para compensar os problemas de configuração, por isso este sistema é popular entre alguns usuários na categoria mais avançada.

4. Cabeça cartesiana XZ estilo i3

O Cartesian-XZ-Head estilo i3 é amplamente utilizado no design de impressoras 3D. Nesta abordagem, a própria plataforma de impressão é levantada e abaixada (movimento do eixo Z), enquanto o cabeçote de impressão é transportado separadamente no pórtico para os eixos X e Y. A extrusora é montada em um carro que se move ao longo dos eixos X e Y em eixos retificados com precisão, usando buchas de esferas recirculantes. Em máquinas maiores e mais caras, os trilhos podem ser em forma de V, com rolamentos de rolos rodando nesses trilhos.

Este design é simples e fácil de construir, tornando-o uma escolha popular para impressoras 3D domésticas/hobby. Ele oferece boa exatidão e precisão em máquinas menores, mas geralmente requer moderação na aceleração e nas mudanças de direção devido à rigidez relativamente baixa e à alta inércia.

A principal desvantagem deste projeto é que pode ser muito difícil manter um leito nivelado e obter espessuras de camada consistentes. A baixa rigidez, em comparação com outros designs de impressora 3D de preço mais alto, pode ter efeitos muito significativos em velocidades/acelerações de eixo mais altas.

5. H-Bot

O H-bot é um sistema de pórtico empregado em algumas impressoras 3D. Utiliza acionamentos por correia e trilhos lineares em um layout que, semelhante ao sistema CoreXY, possui motores estacionários para acionar os eixos X e Y.

As duas correias para X e Y têm a forma de um “H”. Uma correia é fixada no cabeçote de impressão e se move ao longo do eixo Y. A outra correia é fixada na outra extremidade do pórtico e se move ao longo do eixo X. O cabeçote de impressão é transportado em uma unidade Z que se move ao longo dos dois trilhos do eixo principal.

O layout H-bot pode ser mais estável e rígido do que outros designs de impressora 3D, proporcionando resultados impressos de maior qualidade. Os motores estacionários reduzem a inércia do sistema, permitindo maiores acelerações e exigindo menor rigidez para uma boa estabilidade.

O design do H-bot é complicado de configurar e difícil de calibrar e é relatado como exigindo mais manutenção. Qualquer leve folga que se desenvolva nas correias prejudicará significativamente a precisão XY, o que é um problema específico na manutenção, pois as correias podem esticar. No entanto, quando bem conservado, o H-bot é um sistema de pórtico eficaz, capaz de fornecer alta qualidade e alta velocidade.