Устройство 3D принтеров, типы кинематики. Отличие дельта 3D принтера от декартового.
Типы 3D принтеров
На рынке FDM 3D принтеров выделяются две самые распространенные конструкции это Дельта и Декартовые принтеры.
Сборка 3D принтера своими руками.
Типы кинематики 3D принтеров в декартовом стиле
Декартовые 3D принтеры в свою очередь подразделяются на несколько типов различных по кинематике устройств: Prusa i3, H-Bot, CoreXY, Ultimaker
Кинематика Prusa i3
Самая простая конструкция 3D принтеров названа в честь первопроходца в производстве 3D принтеров Prusa Printers. Имеет ряд бесспорных плюсов, так и минусов.
Плюсы:
- Приемлемое качество печати
- Легко собирается
- Очень дешевый
- Легко и дешево обслуживается
Минусы:
- Низкая скорость печати
- На высоких скоростях дает плохое качество печати
- Т.к. стол 3D принтера постоянно в движении, большая область сборки негативно отражается на качестве печати
Кинематика H-Bot
Hbot использует одну непрерывную ленту для передачи усилия на портал и каретку экструдера. Направление и скорость вращения шаговых двигателей задают по осям x и y. Преимуществом использования этой системы является потенциально малая масса подвижного портала из-за того, что шаговые двигатели являются частью шасси. Стрелки вектора силы показывают главный недостаток системы HBot — проблему с вибрацией если плохо собран корпус принтера. Создается момент, который можно решить с помощью очень жесткого прочного каркаса.
Плюсы:
- Высокое качество печати
- Высокая скорость печати
- Легко обслуживать
- Относительно низкая стоимость сборки
- Плохая масштабируемость
- Требуется жесткая рама
Кинематика CoreXY
Система очень похожа на HBot, но проблема крутящего момента решается за счет использования двух перекрестных ремней.
Плюсы
- Мало вибраций (даже по сравнению с H-bot)
- Относительно высокая точность
Минусы
- Относительно дорогой
- Требуется мощная плата контроллера
- Энергетическая неэффективность
- Более высокий риск сбоев печати
Кинематика Ultimaker
Эта система использовалась в ряде успешных принтеров, таких как Ultimaker и Zortrax. Систему сложно передать на двухмерной диаграмме. Портал приводится в движение линейным валом в ориентации x и y. Эти линейные валы закреплены своими концами на перпендикулярных линейных валах. Перпендикулярные валы установлены на подшипниках с обоих концов, что позволяет валу вращаться. На перпендикулярных валах справа и слева от вала установлены шкивы. Шаговые двигатели приводят во вращение эти перпендикулярные валы. При вращении шкива они перемещают линейные валы, которые соединены с порталом с помощью двух ремней, по одному с каждой стороны. Преимущество этой системы заключается в том, что она обеспечивает очень низкую массу портала и отсутствует эффект вибраций, так как для каждой оси используются 2 ремня. Это коммерчески проверенная система. Проблемы для этой системы заключается в том, что подшипники должны выдерживать вращательное и поступательное движение, с этим могут справиться только втулки.
Плюсы
- Малая масса портала
- Проверено на коммерческих принтерах, таких как Zortrax и Ultimaker
- Отсутствие проблем со стеллажом благодаря ремням на дальних сторонах вращающихся валов
- Использование линейных валов, которые имеют низкую стоимость даже для прецизионных вариантов.
- Шаговый двигатель не находится в движении, опускает движущуюся массу
- Требуется небольшая длина ремня по сравнению с Hbot или CoreXY
- Меньше люфтов
- Высокая качество печати
- Высокая скорость печати
Минусы:
- Натяжение ремней
- Линейные подшипники, которые должны выдерживать линейное и вращательное движение
- Сложность в обслуживании и сборке
- Вращающиеся линейные валы
- Изгибающий момент линейного вала
- Высокие требования к комплектующим
- Только боуден экструдер
Что такое Дельта 3D-принтер?
Когда люди думают о 3D-принтерах, они обычно имеют ввиду FDM-принтеры в декартовом стиле, таких как Prusa i3, ender 3, Ultimaker и т.д. Это неудивительно, поскольку на сегодняшний день они являются наиболее распространенным типом 3D-принтеров на рынке.
3D принтеры называются декартовые, потому что они движутся вдоль декартовой системы координат. Для этих принтеров движения происходят вдоль осей X, Y и Z. Простыми словами, экструдер или платформа 3D принтера перемещаются влево, вправо, вперед, назад, вверх или вниз.
Дельта 3D принтеры используют другую систему перемещения. Вместо стержней XYZ дельта-принтеры поддерживают экструдер тремя кронштейнами, которые прикреплены к трем вертикальным стойкам, расположенных в форме треугольника.
Каждая рука может двигаться только вертикально вверх и вниз, но перемещая каждую руку независимо, экструдер может двигаться во всех направлениях. Работа такого принтера на видео ниже:
Что отличает Delta 3D-принтеры от других?
Принтеры FDM в дельта-стиле и в декартовом стиле имеют одинаковые основные части, такие как экструдер, стол 3D принтера и шаговые двигатели, — просто они расположены по-разному. Таким образом, вы не сможете точно сказать, был ли готовый отпечаток сделан на дельта или декартовом 3D-принтере.
Дельта 3D принтеры также печатают одними и теми же нитями, что и декартовые.
Дельта-принтеры созданы для быстрой печати, с тяжелыми моторами и экструдерами, закрепленными по бокам и сверху. Печатающая головка остается очень легкой и минималистичной, чтобы принтер мог поддерживать высокую точность на высоких скоростях.
Стол дельта-принтера обычно круглый, а не прямоугольный как в декартовом и никогда не двигаться. Хотя средний размер платформы довольно мал, высота сборки, как правило, намного выше, чем у декартовых принтеров. Таким образом, типичный дельта-3D-принтер имеет пространство для печати, похожее на высокий цилиндр.
Стоит ли покупать Delta 3D-принтер?
В конечном счете, решение о покупке остается за вами, но, чтобы помочь, вот краткое изложение плюсов и минусов.
Плюсы:
- Быстрая скорость печать. Хотя это может занять некоторое время с настройками печати в зависимости от того, какую дельту вы покупаете, эти принтеры созданы для быстрой печати. Скорость до 300 мм / с не является для этих принтеров проблемой.
- Более высокое качество печати. Это спорный вопрос, поскольку он действительно зависит от того, что вы печатаете и насколько хорошо вы знаете свой принтер. Благодаря легкому экструдеру и неподвижному основанию, при печати минимизируются рывки и ускорения, что может сгладить несоответствия при печати на низких скоростях.
- Завораживающе. Хотите верьте, хотите нет, но это одна из главных причин, почему люди покупают дельты — это просто здорово. Холодной ночью, выпей немного горячего шоколада и понаблюдай за ним.
Минусы:
- Ограниченное пространство для сборки. Дельты имеют небольшое, но высокое цилиндрическое пространство для сборки. В зависимости от того, что вы хотите напечатать и если вы никогда не планируете использовать его высоту, вам лучше использовать декартовый 3D принтер.
- Сложно калибровать
- Высокие требования к качеству сборки и комплектующим, самая минимальная ошибка может привести к кардинальному ухудшению качества печати
- Требуется высокая мощность микроконтроллера
- Только боуден экструдер
