1. Декартова XY-головка

Портальная система с декартовой XY-осью — это тип системы управления движением, широко используемый в 3D-принтерах (и множестве других классов станков с ЧПУ). При таком подходе печатающая головка или экструдер перемещаются вдоль оси X портала, а по оси Y — за счет перемещения всего портала. Это может включать перемещение большой массы по оси Y и может привести к повышенному риску вибрации станка, особенно при выполнении маневров с высоким ускорением.

В такой портальной системе печатная платформа неподвижна, а печатающая головка или экструдер перемещаются вдоль двух перпендикулярных осей, обычно вращаясь на шлифованных валах с шариковыми линейными подшипниками. В более дорогих версиях часто используются V-образные направляющие с роликовыми подшипниками с внешними V-образными канавками, что приводит к снижению износа подшипников. Ось X обычно определяется какакроспо мере того, как машина ориентирована, ось Yназад/впередотносительно устройства. Ось Z определяет вертикальную высоту печатающей головки или экструдера и перемещается по оси X портала.

Портальные системы в декартовой системе XY просты в изготовлении и эксплуатации. Они также обеспечивают хорошую точность и повторяемость, позволяя осуществлять высокоточное позиционирование печатающей головки. Однако они имеют ограничения по скорости и ускорению, а также могут быть недостаточно жесткими в некоторых аспектах.

2. Перекрещенные ножки в стиле Ultimaker

Система перекрестных порталов в стиле Ultimaker — это механическая конструкция и система перемещения по осям, менее распространенная в 3D-печати. ​​Она включает в себя два параллельных портала, которые позиционируют печатающую головку или экструдер вдоль осей X и Y. Порталы соединены поперечной балкой, которая предназначена для стабилизации движения вдоль обеих осей за счет распределения жесткости. Перемещение по оси Z обычно осуществляется по этим двум осям, а не передается на поднимающуюся и опускающуюся платформу печати.

В этой системе печатная платформа обычно неподвижна и устойчива. Печатающая головка или экструдер перемещаются вдоль осей X и Y. Они приводятся в движение шаговыми двигателями, передающими движение через зубчатые ремни. Две портальные системы могут перемещаться одновременно. Это обеспечивает плавное движение по кривизне и отсутствие рывков между операциями печати, поскольку резкие изменения направления сводятся к минимуму. Такой подход также обеспечивает хорошую стабильность во время печати, что положительно сказывается на качестве получаемых изображений.

Такой подход к проектированию более сложен и требует больших усилий при настройке и калибровке, чем более простые конструкции. Это особенно заметно из-за необходимости очень точной центровки ременных приводов для обеспечения точного и повторяемого движения. Некоторые пользователи также сообщают о трудностях с доступом к печатной платформе для внесения корректировок во время печати, поскольку две направляющие могут блокировать доступ в определенные моменты процесса печати.

3. CoreXY

Портальная система CoreXY — это конструкция, используемая в 3D-принтерах, которая имеет стационарные шаговые двигатели для привода по осям X и Y. Это уменьшает массу, перемещающуюся в портальной системе во время движений по оси Y, поскольку привод по оси Y остается неподвижным. Это обеспечивает более высокое ускорение и более точные движения печатающей головки, что гарантирует более высокое качество печати.

Система CoreXY работает за счет использования ряда шкивов и кольцевых (петлевых) ремней, расположенных таким образом, что приводные ремни перекрещиваются друг с другом в центре системы. Привод зубчатых ремней перемещает печатающую головку как по оси X, так и по оси Y с меньшей инерцией.

Меньшее перемещение массы позволяет создать более легкую портальную конструкцию. Меньшая масса оказывает сопротивление при высоких моментах ускорения. Такой подход более чувствителен к натяжению ремня и условиям скольжения, чем другие системы, и может быть сложным в настройке и калибровке. Однако, благодаря высокой скорости ускорения, эта система считается достаточным преимуществом, чтобы перевесить проблемы с настройкой, поэтому она популярна среди некоторых пользователей, относящихся к более продвинутой категории.

4. Декартова XZ-головка в стиле i3

В конструкции 3D-принтеров широко используется декартова XZ-головка i3-типа. При таком подходе сама печатная платформа поднимается и опускается (движение по оси Z), в то время как печатающая головка перемещается отдельно по порталу по осям X и Y. Экструдер установлен на каретке, которая перемещается вдоль осей X и Y по прецизионно отшлифованным валам с использованием шариковых подшипников. На более крупных и дорогих машинах направляющие могут быть V-образной формы, по которым движутся роликовые подшипники.

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

Основной недостаток этой конструкции заключается в том, что очень сложно поддерживать ровность рабочей поверхности и добиваться равномерной толщины слоев. Низкая жесткость по сравнению с другими, более дорогими конструкциями 3D-принтеров может иметь очень существенные последствия при высоких скоростях/ускорениях осей.

5. H-бот

H-bot — это портальная система, используемая в некоторых 3D-принтерах. Она использует ременные приводы и линейные направляющие, и, подобно системе CoreXY, имеет стационарные двигатели для привода осей X и Y.

Два ремня для осей X и Y образуют форму буквы «Н». Один ремень прикреплен к печатающей головке и перемещается вдоль оси Y. Другой ремень прикреплен к другому концу портала и перемещается вдоль оси X. Печатающая головка перемещается по оси Z, которая движется вдоль двух основных направляющих.

Конструкция H-bot обеспечивает большую стабильность и жесткость по сравнению с другими конструкциями 3D-принтеров, что гарантирует более высокое качество печати. ​​Стационарные двигатели уменьшают инерцию системы, позволяя достигать более высоких ускорений и требуя меньшей жесткости для обеспечения хорошей устойчивости.

Конструкция H-bot сложна в настройке и калибровке, а также, как сообщается, требует более частого технического обслуживания. Любое незначительное ослабление ремней значительно нарушит точность по осям XY, что особенно проблематично при техническом обслуживании, поскольку ремни могут растягиваться. Однако при надлежащем техническом обслуживании H-bot представляет собой эффективную портальную систему, способную обеспечивать высокое качество и высокую скорость работы.