3D baskı teknolojisi hızla ilerliyor. Bir an çocukları eğlendirmek için küçük oyuncaklar yapmayı tartışıyoruz, bir sonraki saniye bir 3D yazıcının 8 şiddetinde bir depreme dayanabilen beton bir bina inşa ettiğine dair haberler görüyoruz. Zaman göz önüne alındığında, "3D yazıcıyı 3D yazdırmak" da mümkün görünüyor.

Ancak olasılıkları bir kenara bırakırsak, hobicilerin ve üreticilerin daha çok önemsediği şey hala masaüstü 3D yazıcılardır — hangi türler olduğu, ne kadar hızlı yazdırdıkları ve ne kadara mal oldukları. Eğer işin aslını öğrenmekten hoşlanıyorsanız veya daha önce bir 3D yazıcıyı kendiniz yapmayı denediyseniz, şu soruyu da düşünmüş olmalısınız: nasıl hareket ediyorlar?

XYZ, I3 ve CoreXY şu anda masaüstü 3D yazıcıların en popüler stilleridir. Hareket etme şekilleri şöyledir: Makinenin 3D koordinat sisteminin X, Y ve Z yönlerinde bir veya birkaç ekseni vardır. Her eksenin bir ucu güç sağlamak için bir motorla donatılmıştır. Senkron kayışlar veya vidalı miller daha sonra motorun dönüşünü X, Y ve Z yönleri boyunca doğrusal harekete dönüştürür. Son olarak, 3 yöndeki doğrusal kılavuz ray sistemleriyle makine, nozulu eksenler tarafından oluşturulan 3D uzayda herhangi bir noktaya konumlandırabilir, filamenti dışarı çıkarabilir ve 3D bir nesne oluşturabilir.

Rehber sistemleri neden önemlidir?

Baskı esnasında kılavuz sistemleri temel olarak 3 amaca hizmet eder:

1. Hassasiyet: Sıkı toleransı gerçekleştirin, sallanmayı önleyin ve kılavuzlara takılı baskı kafasının veya ısıtılmış yatağın önceden belirlenmiş yön boyunca doğrusal olarak hareket etmesini sağlayın;
2. Pürüzsüzlük: Rulmanlar veya silindirlerle sürtünmeyi azaltın ve daha pürüzsüz bir harekete katkıda bulunun;
3. Güvenilirlik: Mükemmel sertliğe sahip kılavuz yapılar, makine güvenilirliğini artırabilir ve zaman içinde daha tutarlı baskılara katkıda bulunabilir.

Çeşitli kılavuz sistemleri

3D yazıcılarda kullanılan kılavuz sistemleri genel olarak şunlardır:

1. Tekerlekler ve profiller
2. Doğrusal çubuklar ve yataklar
3. Doğrusal raylar
4. Gömülü doğrusal raylar

Tekerlekler ve profiller

Tüm kılavuzlar arasında, tekerlek ve profil kombinasyonu muhtemelen en yaygın ve uygun maliyetli olanıdır. Hareketleri yönlendirmek için profilin V veya T şeklindeki oluğu boyunca tipik olarak 3 ila 4 silindir çalışır.

Tekerleklerin dış halkası genellikle POM'dan (Poliformaldehit) yapılır ve iç halka çelik ve bilyalı rulmanlardan oluşur. POM yüksek mukavemete, düşük deformasyona ve mükemmel aşınma direncine sahiptir ve bu da onu özellikle yazıcı tekerlekleri yapmak için uygun hale getirir. Doğru kullanımla, POM silindirleri yüzlerce saat dayanabilir. Bazı üreticiler ayrıca tekerlekleri yapmak için PC (Polikarbonat) kullanırlar, bu da daha yüksek mukavemete ve daha uzun ömre sahiptir, ancak biraz daha yüksek bir fiyata sahiptir.

Doğrusal hareketi sağlamak için tekerlekler profilleri düzgün bir şekilde kavramalıdır. Çok gevşek ve yüksek hızlarda titreşim meydana gelebilir. Çok sıkı aşınmayı artıracaktır — biriken döküntüler tekerlekler ve raylar arasında birikerek engebeli veya titrek harekete neden olabilir. Bu nedenle kullanıcıların tekerlek sıkılığını yazıcının çalışma şekline göre ayarlamaları, döküntüleri temizlemeleri ve gerektiğinde tekerlekleri değiştirmeleri gerekir. Diğer kılavuzlarla karşılaştırıldığında, tekerlek ve profil kombinasyonu daha sık bakım gerektirir.

Ek olarak, plastikler metallerden daha düşük sertliğe sahiptir. Hareket sırasında tekerlek deformasyonu kaçınılmazdır, bu nedenle tekerlek kullanan yazıcılar genellikle çelik kılavuzlu olanlara kıyasla daha düşük hassasiyete sahiptir.

3D yazıcılarda yaygın olarak kullanılan profiller iki tipte mevcuttur: V-yuva profilleri ve T-yuva profilleri. İsimlerinden de anlaşılacağı gibi, aralarındaki temel fark kesit şeklidir. Farklı profiller, iyi kılavuzlama efektleri elde etmek için farklı tekerleklerle eşleştirilir.

Profiller özelleştirilebilir, ucuz ve yeterli performansa sahip olduğundan, tekerlek ve profil kombinasyonu birçok DIY 3D yazıcı yapımı için en iyi seçimdir.

Avantajları

• İyi rehberlik performansı, ucuz ve kullanışlı;
• Bol seçenek, geniş bir yelpazede mevcut;
• Kurulumu, kullanımı ve modifikasyonu kolaydır;

Dezavantajları

• Daha düşük hassasiyet;
• Titreşime daha yatkın;
• Daha sık bakım gerektirir.

Doğrusal çubuklar ve yataklar

Tekerlek ve profil kılavuzlarının sınırlamaları, DIY'cileri ve üreticileri daha fazla dikkatlerini üstün hassasiyet ve stabiliteye sahip başka bir kombinasyona, yani doğrusal çubuklara ve yataklara kaydırmaya yöneltti. Son birkaç yılda, çubuk ve yatak kılavuzları neredeyse 3D yazıcılar için kılavuz sistemleriyle eşanlamlı hale geldi. Yazıcının her bir ekseni için en az 2 çubuk ve 2 yatak gerekir. Yataklar, doğrusal hareketi yönlendirmek için bir ekstruder veya ısıtılmış yatakla monte edilmiş taşıyıcılara bağlanırken, çubuklara sarılır veya yapışır.

Bir doğrusal çubuk, diğer adıyla pürüzsüz çubuk, basitçe çeşitli boyutlarda bulunan silindirik bir çelik çubuktur — 3D yazıcılar genellikle 8 mm çapında olanları kullanır. Çubuklar, çok pürüzsüz yüzeylerle yüksek boyutsal doğrulukta işlenebilir. Bilyalı rulmanlarla eşleştirildiğinde, düzgün bir şekilde birleştirilmiş çubuklar oldukça iyi doğrusal hareketler elde edebilir.

Ve evet, pürüzsüz olmanın dezavantajları da var. Kılavuzluk için kullanıldığında, çubukların her iki ucundan metal kelepçelerle sabitlenmesi gerekir. Ayrıca, yataklar yalnızca doğrusal olarak hareket etmekle kalmaz, aynı zamanda silindirler etrafında 360° dönebilir. Bu nedenle, ekstrüderin veya ısıtılmış yatağın doğrusal olarak hareket etmesini sağlamak için başka bir paralel çubuktaki yataklara bağlanmaları gerekir. İki çubuk arasındaki paralellik, özellikle kendin yapçılar için zorlayıcı olabilir.

Yani şaft kılavuzlarının kullanılması bir yandan daha yüksek hassasiyet ve stabilite anlamına gelirken, diğer yandan daha büyük ayak izi ve ağırlık, ayrıca daha yüksek montaj zorluğu anlamına geliyor.

Çubuklarla kullanılan yataklar çoğunlukla U-oluklu yataklar ve tamamen çelikten yapılmış doğrusal yataklardır. U-oluklu yataklar, çubuklar boyunca yuvarlanabilen tekerleklere benzer. Doğrusal yatakların dış tarafında silindirik bir manşon, iç tarafında ise şaft boyunca dönebilen birkaç sıra bilya bulunur. Her ikisi de minimum sürtünmeyle düzgün kılavuzluk sağlayabilir.

Çubuklar ve yataklar uzun ömürlüdür, sadece ara sıra çubuklardaki birikintilerin temizlenmesi ve yatakların yağlanması gerekir. Çubuklar çerçeve görevi görmek yerine bir muhafazanın içine yerleştirilmişse, muhafazayı sökmek ve yatakları yağlamak basittir. Ancak, uzun süreli kullanımdan sonra yıpranmış yatakları değiştirmek biraz zor olabilir.

Avantajları

• Mükemmel yönlendirme performansı, yüksek hassasiyet, orta düzey maliyet;
• Bol seçenek, geniş bir yelpazede mevcut;
• Düşük bakım sıklığı;

Dezavantajları

• Kapalı haldeyken daha büyük ayak izi ve ağırlık;
• Paralellik bir sorun olabilir;
• Rulmanları değiştirmek zor olabilir.

Doğrusal raylar

Lineer ray, lineer kılavuz olarak da bilinir, son yıllarda trend olmuştur. Çelik ray parçasının her iki tarafında bir ray bulunur ve üzerine yerleştirilen kaydırıcılar raylar boyunca dönebilen 2 set bilyalı rulman içerir. Endüstriyel 3D yazıcılara ek olarak, giderek daha fazla masaüstü üreticisi de üst düzey ürün hatlarında lineer raylar kullanmaktadır.

Her ikisi de çelikten yapılmış olsa da, gerçek işe gelince, doğrusal raylar çubuklara kıyasla bükülmeye ve titreşime daha az duyarlıdır. Bu, esas olarak benzersiz montaj yöntemlerine atfedilir. Çubuklar yalnızca her iki uçtan sabitlenirken, doğrusal rayların yüzeyinde düzenli aralıklarla montaj delikleri bulunur ve bu da bunların muhafazaya veya diğer destek yapılarına sıkıca sabitlenmesini sağlar.

Bu, bir yandan istikrarlı doğrusal hareketi garanti eder ve baskı kalitesini artırırken, diğer yandan yüksek hızlarda aşırı sarsıntıyı önleyerek hız sınırını artırır. Bu, J1'in yüksek hızlı baskı elde etmesinin nedenlerinden biridir.

Montaj sırasında, doğrusal raylar eşleştirme olmadan tek bir ekseni yönlendirebilir, makineyi daha hafif ve kompakt hale getirmek için yerden ve ağırlıktan tasarruf sağlar. Ayrıca ray paralelliği konusunda endişelenmenize gerek yoktur.

Hepsi harika görünüyor, ancak asıl mesele nedir? Fiyat. Kaba hesaplamalar, doğrusal raylar için kaydırıcıların çubuklar için rulmanlarla benzer fiyatlara sahip olduğunu, ancak rayların kendilerinin eşdeğer uzunluklardaki bir çift çubuğun yaklaşık 2,5 - 4 katı maliyetli olduğunu gösteriyor. Karşılaştırıldığında, çubuklar ucuz ve yeterince iyidir. Ekstra maliyeti performans kazanımlarıyla karşılaştırdığımızda, çoğu kendin yapçı yine de çubukları ve rulmanları tercih eder.

Bakım için, doğrusal raylar eskisine benzerdir ve yatakların düzenli olarak yağlanmasını gerektirir. Açık rayların da ara sıra temizlenmesi gerekir.

Avantajları

• Çok yüksek hassasiyet;
• Yüksek hızlı baskıyı destekler;
• Küçük boyutlu, kullanımı rahat;

Dezavantajları

• Taşıyıcı yapı olarak görev yapamaz, profiller üzerine kurulması gerekir, vb.;
• Masraflı.

Gömülü doğrusal raylar

Yukarıdaki kılavuzları doğrudan kullanmak yerine, bazı üreticiler teknik kapasitelerini geliştirmek veya belirli ürünlere hitap etmek amacıyla daha iyi çözümler de araştırıyorlar.

Doğrusal rayların temel güçleri, çelik rayların yüksek sertliğinde ve bilyalı rulmanların sağladığı hassas, düzgün harekette yatar. Bu avantajlar gömülü doğrusal raylarda korunur.

FUYU, Doğrusal Modülleri yaparken alüminyum alaşımlı gövdenin iç duvarlarına iki çelik şerit yerleştirir, ardından CNC çeliği mikron düzeyinde işleme hassasiyetiyle raylara hassas bir şekilde yerleştirir. Ayrıca, daha geniş gömülü raylarla, ağırlık artırılmadan sertlik daha da iyileştirilir ve yüksek güçlü CNC işlemlerine daha uygundur — sonuçta, sıradan 3D yazıcılar bu kadar aşırı sertlik gerektirmez.

Ekstrüzyonların yüzeyine doğrudan lineer raylar monte etmekle karşılaştırıldığında, çelik rayları lineer modüllerin içine yerleştirmek, raylarda toz birikmesini önleyerek bakım sıklığını azaltır. Ayrıca modülleri daha hafif ve kompakt hale getirir, böylece pahalı bir makine bir DIY meraklısının projesi gibi görünmez. Ancak, lineer rayları yerleştirmek, normal lineer raylara göre hiçbir maliyet avantajı sağlamadan üretici için önemli üretim zorlukları yaratır.

Avantajları

• Doğrusal raylarla aynı: çok yüksek hassasiyet, yüksek hızlı baskıyı destekler, küçük ayak izi;
• Rayların rijitliği daha da iyileştirildi;
• Raylar kapalıyken daha düşük bakım sıklığı;

Dezavantajları

• Masraflı;
• Kendin yap (DIY) için uygun değildir.