1. Декартова головка XY

Портальна система з декартовою XY-головкою — це тип системи керування рухом, яка зазвичай використовується в 3D-принтерах (та в багатьох інших класах верстатів з ЧПК). Цей підхід конструкції переміщує друкуючу головку або екструдер уздовж осі X гентрі та переміщує вісь Y, переміщуючи весь гентрі. Це може передбачати переміщення великої маси по осі Y і може призвести до більшого ризику вібрації машини, особливо під час маневрів із великим прискоренням.

У такій портальній системі платформа для друку є нерухомою, а друкуюча головка або екструдер рухається вздовж двох перпендикулярних осей, зазвичай рухаючись на шліфованих валах із шарикопідшипниками лінійного переміщення. У дорожчих версіях часто використовуються V-подібні рейки з зовнішніми роликовими підшипниками з V-подібними канавками як напрямні, що зменшує знос підшипників. Вісь X зазвичай визначається якакросs машини, поки вісь Y орієнтовананазад/впередвідносно пристрою. Вісь Z встановлює вертикальну висоту друкувальної головки або екструдера та переміщується під час руху порталу X.

Портальні системи декартово-XY прості та легкі у створенні та експлуатації. Вони також забезпечують хорошу точність і повторюваність, забезпечуючи високу точність позиціонування друкуючої головки. Однак вони мають обмеження щодо швидкості та прискорення, а в деяких аспектах можуть мати брак жорсткості.

2. Схрещений стиль Ultimaker

Перехресна портальна система в стилі Ultimaker — це механічна структура та система руху по осі, яка рідше використовується в 3D-друкі. Він має два паралельні портали, які розташовують друкуючу головку або екструдер уздовж осей X і Y. Портали з'єднані поперечиною, яка покликана стабілізувати рух по обох осях шляхом розподілу жорсткості. Рух по осі Z зазвичай здійснюється по цих двох осях, а не делегується підйому та спаданню друку.

У цій системі платформа для друку зазвичай фіксована та стабільна. Друкуюча головка або екструдер рухається вздовж обох осей X і Y. Вони приводяться в рух кроковими двигунами, які передають рух через зубчасті паси. Два портали можуть рухатися одночасно. Це забезпечує плавну кривизну та рух без ривків між операціями друку, оскільки раптові зміни напрямку зводяться до мінімуму. Цей підхід також забезпечує хорошу стабільність під час друку, покращуючи якість результатів друку.

Цей підхід до проектування складніший і потребує більше зусиль у налаштуванні та калібруванні, ніж простіші конструкції. На це особливо впливають пасові передачі, які вимагають дуже хорошого вирівнювання для забезпечення точного та повторюваного руху. Деякі користувачі також повідомляють про труднощі з доступом до платформи для налаштування під час друку, оскільки два портали можуть час від часу блокувати доступ під час друку.

3. CoreXY

Портальна система CoreXY — це конструкція, яка використовується в дизайні 3D-принтерів і має стаціонарні крокові двигуни для приводу осей X і Y. Це зменшує масу в русі в порталі під час рухів осі Y, оскільки привід осі Y залишається зафіксованим на місці. Це забезпечує більше прискорення та точніші рухи друкуючої головки, забезпечуючи якісні результати друку.

Система CoreXY працює за допомогою серії шківів і рециркуляційних (петлевих) пасів, розташованих таким чином, що приводні паси перетинаються один над одним у центрі або центрі системи. Привід зубчастих ременів переміщує друкувальну головку в обох напрямках X і Y з меншою інерцією.

Переміщення меншої маси дозволяє створити легшу портальну конструкцію. Існує менше рухомої маси, якій можна протистояти при високих моментах прискорення. Цей підхід більш чутливий до натягу ременя та стану ковзання, ніж інші системи, і може бути складним для налаштування та калібрування. Потужність прискорення вважається достатньою перевагою, щоб переважити проблеми з налаштуванням, тому ця система популярна серед деяких користувачів у більш просунутій категорії.

4. i3-Style Cartesian-XZ-Head

Декартова XZ-головка в стилі i3 дуже широко використовується в дизайні 3D-принтерів. У цьому підході сама платформа друку піднімається й опускається (рух по осі Z), тоді як друкуюча головка окремо транспортується на порталі для осей X і Y. Екструдер встановлений на каретці, яка рухається вздовж осей X і Y на прецизійно відшліфованих валах, використовуючи рециркуляційні кулькові втулки. На більших і дорогих машинах рейки можуть мати V-подібну форму з роликовими підшипниками, що працюють на цих рейках.

Цей дизайн простий і легкий у створенні, що робить його популярним вибором для домашніх/хобі 3D-принтерів. Він забезпечує гарну точність у невеликих машинах, але, як правило, вимагає поміркованості в прискоренні та зміні напрямку через відносно низьку жорсткість і високу інерцію.

Основним недоліком цієї конструкції є те, що може бути дуже важко підтримувати рівне ліжко та досягати сталої товщини шару. Погана жорсткість, порівняно з іншими, більш дорогими конструкціями 3D-принтерів, може мати дуже значний вплив на вищі швидкості/прискорення осі.

5. H-Bot

H-bot — це портальна система, яка використовується в деяких 3D-принтерах. Він використовує ремінні передачі та лінійні рейки в макеті, який, подібно до системи CoreXY, має стаціонарні двигуни для приводу осей X і Y.

Два пояси для X і Y утворюють форму «H». Один ремінь прикріплений до друкуючої головки і рухається вздовж осі Y. Інший ремінь кріпиться до іншого кінця порталу і рухається вздовж осі X. Друкуюча головка переміщується на Z-приводі, який рухається вздовж двох головних осьових рейок.

Макет H-bot може бути більш стабільним і жорстким, ніж інші конструкції 3D-принтерів, забезпечуючи результати друку вищої якості. Стаціонарні двигуни зменшують інерцію системи, дозволяючи вищі прискорення та вимагаючи меншої жорсткості для гарної стабільності.

Конструкцію H-bot складно налаштувати та важко відкалібрувати, і, як повідомляється, вона потребує додаткового обслуговування. Будь-яка невелика слабина, яка виникає в ременях, значно порушить точність XY, що є особливою проблемою при обслуговуванні, оскільки ремені можуть розтягнутися. Однак за належного обслуговування H-bot є ефективною портальною системою, яка здатна забезпечувати високу якість і високу швидкість.