1. Декартова XY-головка

Портальная система с декартовой XY-головкой — это тип системы управления движением, обычно используемый в 3D-принтерах (и во многих других классах станков с ЧПУ). При таком подходе к конструкции печатающая головка или экструдер перемещается вдоль оси X портала и перемещается по оси Y за счет перемещения всего портала. Это может привести к перемещению большой массы по оси Y и привести к увеличению риска вибрации машины, особенно во время маневров с большим ускорением.

В такой портальной системе печатная платформа зафиксирована, а печатающая головка или экструдер перемещается по двум перпендикулярным осям, обычно вращаясь на шлифованных валах с шариковыми линейными подшипниками с рециркуляцией. В более дорогих версиях в качестве направляющих часто используются V-образные рельсы с роликовыми подшипниками с V-образными канавками, что приводит к снижению износа подшипников. Ось X обычно определяется какакросs станок, а ось Y ориентировананазад/впередотносительно устройства. Ось Z определяет вертикальную высоту печатающей головки или экструдера и перемещается по оси X портала.

Портальные системы Cartesian-XY просты и удобны в изготовлении и эксплуатации. Они также обеспечивают хорошую точность и повторяемость, позволяя высокоточно позиционировать печатающую головку. Однако они имеют ограничения по скорости и ускорению, а также в некоторых отношениях им может не хватать жесткости.

2. Скрещенные в стиле Ultimaker

Перекрестная портальная система в стиле Ultimaker представляет собой механическую конструкцию и систему перемещения осей, реже используемую в 3D-печати. Он оснащен двумя параллельными порталами, которые позиционируют печатающую головку или экструдер по осям X и Y. Порталы соединены перекладиной, которая предназначена для стабилизации движения по обеим осям за счет разделения жесткости. Движение по оси Z обычно осуществляется по этим двум осям, а не передается поднимающейся и опускающейся печатной платформе.

В этой системе печатная платформа обычно фиксирована и устойчива. Печатающая головка или экструдер перемещается по осям X и Y. Они приводятся в движение шаговыми двигателями, передающими движение через зубчатые ремни. Два портала могут двигаться одновременно. Это обеспечивает плавное искривление и движение без рывков между операциями печати, поскольку внезапные изменения направления сводятся к минимуму. Этот подход также обеспечивает хорошую стабильность во время печати, улучшая качество отпечатков.

Этот подход к проектированию более сложен и требует больше усилий при настройке и калибровке, чем более простые конструкции. Особенно это касается ременных приводов, требующих очень хорошей центровки 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

Портальная система CoreXY — это конструкция, используемая при проектировании 3D-принтеров, 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 движения печатающей головки, обеспечивая более высокое качество печати.

Система CoreXY работает с использованием ряда шкивов и рециркуляционных (петлевых) ремней, расположенных так, что приводные ремни пересекаются друг с другом в центре или центре системы. Зубчатые ремни перемещают печатающую головку в направлениях X и Y с меньшей инерцией.

Перемещение меньшей массы позволяет создать более легкую портальную конструкцию. Движущейся массе, которой приходится сопротивляться в моменты высоких ускорений, требуется меньше движущейся массы. Этот подход более чувствителен к натяжению ремня и состоянию скольжения, чем другие системы, и его может быть сложно настроить и откалибровать. Возможности ускорения считаются достаточным преимуществом, чтобы перевесить проблемы с настройкой, поэтому эта система популярна среди некоторых пользователей более продвинутой категории.

4. Декартова XZ-головка в стиле i3

Декартова XZ-головка в стиле i3 очень широко используется при проектировании 3D-принтеров. При таком подходе сама печатная платформа поднимается и опускается (движение по оси Z), а печатающая головка отдельно транспортируется на портале по осям X и Y. Экструдер установлен на каретке, которая перемещается по осям X и Y на прецизионных валах с использованием шариковых втулок с рециркуляцией. На более крупных и дорогих машинах направляющие могут иметь V-образную форму с роликовыми подшипниками, установленными на этих направляющих.

Эта конструкция проста и легка в изготовлении, что делает ее популярным выбором для домашних 3D-принтеров и хобби. Он обеспечивает хорошую точность и точность на небольших машинах, но, как правило, требует умеренного ускорения и изменения направления из-за относительно низкой жесткости и высокой инерции.

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

5. Х-Бот

H-bot — это портальная система, используемая в некоторых 3D-принтерах. Он использует ременные передачи и линейные направляющие в схеме, которая, как и в системе CoreXY, имеет стационарные двигатели для привода осей X и Y.

Два ремня для X и Y образуют форму буквы «H». Один ремень прикреплен к печатающей головке и перемещается по оси Y. Другой ремень прикреплен к другому концу портала и перемещается вдоль оси X. Печатающая головка установлена ​​на приводе Z, который перемещается по двум направляющим главной оси.

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

Конструкция H-bot сложна в настройке и калибровке, и сообщается, что она требует дополнительного обслуживания. Любое небольшое провисание ремней существенно нарушит точность XY, что представляет собой особую проблему при техническом обслуживании, поскольку ремни могут растягиваться. Однако при хорошем обслуживании H-bot представляет собой эффективную портальную систему, способную обеспечить высокое качество и высокую скорость.