1. Декартово-XY-голова

Система портальной головки Cartesian-XY-head — это тип системы управления движением, обычно используемый в 3D-принтерах (и широком спектре других классов станков с ЧПУ). Этот подход к конструкции перемещает печатающую головку или экструдер вдоль оси X портальной головки и перемещает ось Y, перемещая всю портальную головку. Это может включать перемещение большой массы по оси Y и может привести к большему риску вибраций машины, особенно во время маневров с высоким ускорением.

В такой портальной системе печатная платформа зафиксирована, а печатающая головка или экструдер перемещаются вдоль двух перпендикулярных осей, обычно работающих на шлифованных валах с рециркулирующими шариковыми линейными подшипниками. Более дорогие версии часто используют V-образные направляющие с внешними V-образными роликовыми подшипниками в качестве направляющих, что приводит к уменьшению износа подшипников. Ось X обычно определяется какакросs машина, в то время как ось Y ориентировананазад/впередотносительно устройства. Ось Z позиционирует вертикальную высоту печатающей головки или экструдера и осуществляется при движении X портала.

Системы Cartesian-XY gantry просты и удобны в изготовлении и эксплуатации. Они также обеспечивают хорошую точность и повторяемость, позволяя высокоточное позиционирование печатающей головки. Однако они имеют ограничения по скорости и ускорению и в некоторых отношениях могут не обладать жесткостью.

2. Скрещенные в стиле Ultimaker

Система перекрестных порталов в стиле Ultimaker — это механическая структура и система движения осей, которая реже используется в 3D-печати. ​​Она состоит из двух параллельных порталов, которые позиционируют печатающую головку или экструдер вдоль осей X и Y. Порталы соединены перекладиной, которая предназначена для стабилизации движения по обеим осям путем распределения жесткости. Движение по оси Z обычно осуществляется по этим двум осям, а не делегируется поднимающемуся и опускающемуся печатному столу.

В этой системе печатная платформа обычно фиксирована и стабильна. Печатная головка или экструдер перемещаются по осям X и Y. Они приводятся в действие шаговыми двигателями, передающими движение через зубчатые ремни. Два портала могут перемещаться одновременно. Это обеспечивает плавную кривизну и движение без рывков между операциями печати, поскольку внезапные изменения направления сведены к минимуму. Такой подход также обеспечивает хорошую стабильность во время печати, что улучшает качество отпечатанных результатов.

Этот подход к проектированию более сложен и требует больше усилий при настройке и калибровке, чем более простые конструкции. Это особенно касается ременных приводов, требующих очень хорошего выравнивания для обеспечения точного и повторяемого движения. Некоторые пользователи также сообщают о трудностях с доступом к печатной платформе для внесения корректировок во время печати, поскольку два портала могут иногда блокировать доступ во время печати.

3. CoreXY

Система портала CoreXY представляет собой конструкцию, используемую в конструкции 3D-принтера, которая имеет стационарные шаговые двигатели для привода осей X и Y. Это уменьшает массу, движущуюся в портале во время перемещений по оси Y, поскольку привод оси Y остается неподвижным. Это обеспечивает более высокое ускорение и более точные перемещения печатающей головки, обеспечивая более высокое качество печати.

Система CoreXY работает с использованием ряда шкивов и рециркулирующих (петлевых) ремней, расположенных таким образом, что приводные ремни пересекаются друг с другом в ядре или центре системы. Привод зубчатых ремней перемещает печатающую головку в обоих направлениях X и Y с меньшей инерцией.

Перемещение меньшей массы позволяет использовать более легкую конструкцию портала. Меньше движущейся массы, которая должна сопротивляться в моменты высокого ускорения. Этот подход более чувствителен к натяжению ремня и скользящему состоянию, чем другие системы, и может быть сложным в настройке и калибровке. Способность к ускорению считается достаточным преимуществом, чтобы перевесить проблемы настройки, поэтому эта система популярна среди некоторых пользователей в более продвинутой категории.

4. Головка декартовой системы координат XZ в стиле i3

Cartesian-XZ-Head в стиле i3 очень широко используется в конструкции 3D-принтеров. При таком подходе сама печатная платформа поднимается и опускается (движение по оси Z), в то время как печатающая головка отдельно транспортируется на портале для осей X и Y. Экструдер установлен на каретке, которая перемещается вдоль осей X и Y на прецизионных шлифованных валах с использованием рециркулирующих шариковых втулок. На более крупных и дорогих машинах рельсы могут иметь V-образную форму, с роликовыми подшипниками, работающими по этим рельсам.

Эта конструкция проста и легка в изготовлении, что делает ее популярным выбором для домашних/любительских 3D-принтеров. Она обеспечивает хорошую точность и аккуратность в небольших машинах, но, как правило, требует умеренности в ускорении и изменении направления из-за относительно низкой жесткости и высокой инерции.

Основным недостатком этой конструкции является то, что может быть очень сложно поддерживать ровный слой и достигать постоянной толщины слоя. Низкая жесткость по сравнению с другими, более дорогими конструкциями 3D-принтеров может иметь очень существенные эффекты при более высоких скоростях/ускорениях осей.

5. H-Бот

H-bot — это портальная система, используемая в некоторых 3D-принтерах. Она использует ременные приводы и линейные направляющие в компоновке, которая, как и система CoreXY, имеет стационарные двигатели для управления осями X и Y.

Два ремня для X и Y образуют форму буквы «H». Один ремень прикреплен к печатающей головке и движется вдоль оси Y. Другой ремень прикреплен к другому концу портала и движется вдоль оси X. Печатающая головка перемещается на приводе Z, который движется вдоль двух главных направляющих осей.

Компоновка H-bot может быть более стабильной и жесткой, чем другие конструкции 3D-принтеров, обеспечивая более высокое качество печати. ​​Стационарные двигатели уменьшают инерцию системы, позволяя достигать более высоких ускорений и требуя меньшей жесткости для хорошей устойчивости.

Конструкция H-bot сложна в настройке и калибровке и, как сообщается, требует большего обслуживания. Любое небольшое провисание, которое образуется в ремнях, значительно нарушит точность XY, что является особой проблемой при обслуживании, поскольку ремни могут растягиваться. Однако при хорошем обслуживании H-bot является эффективной портальной системой, способной обеспечивать высокое качество и высокую скорость.