טכנולוגיית ההדפסה התלת-ממדית מתקדמת בצעדי ענק. רגע אחד אנחנו דנים ביצירת צעצועים קטנים לבידור ילדים, וברגע הבא אנחנו רואים חדשות שמדפסת תלת-ממד בנתה בניין בטון שיכול לעמוד ברעידת אדמה בעוצמה 8. בהינתן הזמן, "הדפסה תלת-ממדית של מדפסת תלת-ממד" גם היא נראית אפשרית.

אבל אם נניח בצד את הפוטנציאל, מה שחובבים ויצרנים עדיין מעניינים אותו יותר הן מדפסות תלת-ממד שולחניות - אילו סוגים קיימים, כמה מהר הן מדפיסות וכמה הן עולות. אם אתם אוהבים להגיע לעומק הדברים, או שניסיתם אי פעם לבנות מדפסת תלת-ממד בעצמכם, בוודאי גם חשבתם על השאלה הזו: איך הן נעות?

XYZ, I3 ו-CoreXY הן כיום הסגנונות הפופולריים ביותר של מדפסות תלת-ממד שולחניות. כך הן נעות: למכונה יש ציר אחד או יותר בכיוונים X, Y ו-Z של מערכת הקואורדינטות התלת-ממדית. קצה אחד של כל ציר מצויד במנוע המספק חשמל. רצועות סינכרוניות או ברגים מובילים ממירים את סיבוב המנוע לתנועה ליניארית לאורך כיווני X, Y ו-Z. לבסוף, בעזרת מערכות מסילות הובלה ליניאריות בשלושת הכיוונים, המכונה יכולה למקם את הפיה בכל נקודה במרחב התלת-ממדי שנוצר על ידי הצירים, להוציא את הפילמנט וליצור אובייקט תלת-ממדי.

למה מערכות הנחיה חשובות?

מערכות ההנחיה משרתות בעיקר 3 מטרות במהלך ההדפסה:

1. דיוק: יש לממש סבילות צפופה, למנוע תנודות ולהבטיח שראש ההדפסה או המיטה המחוממת המותקנים על המובילים נעים באופן ליניארי לאורך הכיוון שנקבע מראש;
2. חלקות: הפחתת החיכוך עם מיסבים או גלילים, ותורמת לתנועה חלקה יותר;
3. אמינות: מבני הנחיה בעלי קשיחות מעולה יכולים לשפר את אמינות המכונה ולתרום להדפסות עקביות יותר לאורך זמן.

מגוון מערכות ההדרכה

באופן כללי, מערכות ההנחיה המשמשות במדפסות תלת-ממד כוללות:

1. גלגלים ופרופילים
2. מוטות ומיסבים ליניאריים
3. מסילות ליניאריות
4. מסילות ליניאריות משובצות

גלגלים ופרופילים

מבין כל המדריכים, השילוב של גלגלים ופרופילים הוא כנראה הנפוץ והחסכוני ביותר. בדרך כלל ישנם 3 עד 4 גלילים הפועלים לאורך החריץ בצורת V או T של הפרופיל כדי להנחות את התנועות.

הטבעת החיצונית של הגלגלים עשויה לרוב מ-POM (פוליפורמלדהיד), והטבעת הפנימית עשויה מפלדה ומיסבים כדוריים. ל-POM חוזק גבוה, עיוות נמוך ועמידות מעולה בפני שחיקה, מה שהופך אותו מתאים במיוחד לייצור גלגלי מדפסת. בשימוש נכון, גלילי POM יכולים להחזיק מעמד מאות שעות. חלק מהיצרנים משתמשים גם ב-PC (פוליקרבונט) לייצור גלגלים, בעלי חוזק גבוה אף יותר ואורך חיים ארוך יותר, אם כי במחיר מעט גבוה יותר.

כדי להבטיח תנועה ליניארית, הגלגלים צריכים לאחוז כראוי בפרופילים. רופף מדי ורעידות עלולות להתרחש במהירויות גבוהות. הדוק מדי יגביר את הבלאי - פסולת מצטברת עלולה להיערם בין הגלגלים למסילות, ולגרום לתנועה מהמורות או רועדת. לכן, המשתמשים צריכים להתאים את מתיחת הגלגל בהתאם לאופן פעולת המדפסת, לנקות פסולת ולהחליף גלגלים בעת הצורך. בהשוואה למדריכים אחרים, שילוב הגלגל והפרופיל דורש תחזוקה תכופה יותר.

בנוסף, לפלסטיק יש קשיחות נמוכה יותר מאשר למתכות. קשה להימנע מעיוות גלגלים במהלך תנועה, ולכן מדפסות המשתמשות בגלגלים בדרך כלל בעלות דיוק נמוך יותר בהשוואה לאלו עם מובילי פלדה.

הפרופילים הנפוצים במדפסות תלת-ממד זמינים בשני סוגים: פרופילי חריץ V ופרופילי חריץ T. כפי שמרמז השמות, ההבדל העיקרי ביניהם הוא צורת החתך. פרופילים שונים משתלבים עם גלגלים שונים כדי להשיג אפקטי הנחיה טובים.

מכיוון שהפרופילים ניתנים להתאמה אישית, זולים ובעלי ביצועים מספיקים, השילוב של גלגלים ופרופילים הוא הבחירה המובילה עבור מדפסות תלת מימד רבות המיוצרות בעצמכם.

יתרונות

• ביצועי הנחיה טובים, זולים ושימושיים;
• אפשרויות בשפע, זמינות באופן נרחב;
• קל להתקנה, שימוש ושינוי;

חסרונות

• דיוק נמוך יותר;
• נוטה יותר לרעידות;
• דורש תחזוקה תכופה יותר.

מוטות ומיסבים ליניאריים

המגבלות של מדריכי גלגלים ופרופילים הובילו את אנשי המקצוע בתחום "עשה זאת בעצמך" ויצרנים להפנות תשומת לב רבה יותר לשילוב אחר עם דיוק ויציבות מעולים - מוטות ליניאריים ומיסבים. בשנים האחרונות, מדריכי מוטות ומיסבים הפכו כמעט לשם נרדף למערכות הנחיה עבור מדפסות תלת-ממד. נדרשים לפחות 2 מוטות ו-2 מיסבים לכל ציר של המדפסת. המיסבים עוטפים או נצמדים למוטות, תוך חיבורם לגררות המותקנות על ידי מכבש או מצע מחומם, כדי להנחות את התנועה הליניארית.

מוט ליניארי, הידוע גם כמוט חלק, הוא פשוט מוט פלדה גלילי, הזמין בגדלים שונים - מדפסות תלת מימד משתמשות בדרך כלל במוטות בקוטר 8 מ"מ. ניתן לעבד מוטות בדיוק מימדי גבוה עם משטחים חלקים מאוד. בשילוב עם מיסבים כדוריים, מוטות המורכבים כהלכה יכולים להשיג תנועות ליניאריות טובות למדי.

וכן, יש גם חסרונות לחלקות. כאשר משתמשים בהם להנחיה, יש לקבע את המוטות בשני הקצוות בעזרת מלחציים מתכתיים. כמו כן, מיסבים יכולים לא רק לנוע באופן ליניארי אלא גם להסתובב 360 מעלות סביב הצילינדרים. לכן יש לחבר אותם למיסבים על מוט מקביל אחר כדי לאפשר למכונת האקסטרודר או למיטה המחוממת לנוע באופן ליניארי. מקבילות בין שני מוטות יכולה להיות מאתגרת, במיוחד עבור חובבי "עשה זאת בעצמך".

לכן, שימוש במדריכי פירושו דיוק ויציבות גבוהים יותר מצד אחד, אך גם טביעת רגל ומשקל גדולים יותר, יחד עם קושי הרכבה גבוה יותר מצד שני.

המיסבים המשמשים עם מוטות הם בעיקר מיסבי חריץ U ומיסבים ליניאריים העשויים כולם מפלדה. מיסבי חריץ U דומים לגלגלים שיכולים להתגלגל לאורך המוטות. למסבים ליניאריים יש שרוול גלילי מבחוץ, עם מספר שורות של כדורים מבפנים שיכולים לנוע לאורך הציר. שניהם יכולים להשיג הנחיה חלקה עם חיכוך מינימלי.

מוטות ומיסבים עמידים לאורך זמן, ודורשים רק ניקוי מדי פעם של הצטברות על המוטות ושימון המיסבים. אם המוטות סגורים בתוך בית במקום לשמש כמסגרת, פירוק הבית ושימון המיסבים הם פשוטים. עם זאת, החלפת מיסבים שחוקים לאחר שימוש ממושך יכולה להיות מעט מסובכת.

יתרונות

• ביצועי הנחיה מצוינים, דיוק גבוה, עלות מתונה;
• אפשרויות בשפע, זמינות באופן נרחב;
• תדירות תחזוקה נמוכה;

חסרונות

• טביעת רגל ומשקל גדולים יותר כאשר סגור;
• מקביליות יכולה להיות בעיה;
• החלפת מיסבים יכולה להיות מסובכת.

מסילות ליניאריות

מסילה ליניארית, המכונה גם מוביל ליניארי, היא טרנד פופולרי בשנים האחרונות. לחלק מסילת הפלדה יש ​​מסילה בכל צד, והמחוונים המקוננים עליו מכילים 2 סטים של מיסבים כדוריים שיכולים לנוע לאורך המסילות. בנוסף למדפסות תלת מימד תעשייתיות, יותר ויותר יצרנים שולחניים משתמשים גם במסילות ליניאריות בקווי המוצרים היוקרתיים שלהם.

למרות ששניהם עשויים פלדה, כשמדובר בעבודה בפועל, מסילות ליניאריות פחות רגישות לכיפוף ולרטט בהשוואה למוטות. זה מיוחס בעיקר לשיטת ההרכבה הייחודית שלהן. מוטות קבועים רק בשני הקצוות, בעוד שלמסילות ליניאריות יש חורי הרכבה במרווחים קבועים על פני השטח, מה שמאפשר לחבר אותן היטב למארז או למבני תמיכה אחרים.

זה מבטיח תנועה ליניארית יציבה ומשפר את איכות ההדפסה מצד אחד, ומצד שני מגביר את מגבלת המהירות על ידי מניעת רעידות מוגזמות במהירויות גבוהות. זוהי אחת הסיבות לכך ש-J1 יכול להשיג הדפסה במהירות גבוהה.

במהלך ההרכבה, מסילות ליניאריות יכולות להוביל ציר יחיד ללא צורך בצימוד, ובכך לחסוך מקום ומשקל כדי להפוך את המכונה לקלה וקומפקטית יותר. כמו כן, אין צורך לדאוג לגבי מקבילות מסילות.

הכל נשמע נהדר, אבל מה הבעיה? המחיר. חישובים גסים מראים שבעוד שמחירי המחליקים למסילות ליניאריות דומים למחירי המיסבים למוטות, המסילות עצמן עולות פי 2.5-4 מזוג מוטות באורכים שווים. לשם השוואה, מוטות זולים וטובים מספיק. בהשוואה לעלות הנוספת מול שיפורי הביצועים, רוב אנשי המקצוע שעושים זאת בעצמם עדיין יבחרו במוטות ומיסבים.

מבחינת תחזוקה, מסילות ליניאריות דומות לראשונות, ודורשות שימון קבוע של המיסבים. מסילות חשופות זקוקות גם לניקוי מדי פעם.

יתרונות

• דיוק גבוה מאוד;
• תומך בהדפסה במהירות גבוהה;
• טביעת רגל קטנה, נוחה לשימוש;

חסרונות

• לא יכול לשמש כמבני תמיכה, יש להתקין אותם על פרופילים וכו';
• יָקָר.

מסילות ליניאריות משובצות

במקום להשתמש במדריכים הנ"ל ישירות, חלק מהיצרנים, לצורך קידום יכולות טכניות או מתן מענה למוצרים ספציפיים, בוחנים גם פתרונות טובים יותר.

נקודות החוזק העיקריות של מסילות ליניאריות טמונות בקשיחות הגבוהה של מסילות הפלדה ובתנועה המדויקת והחלקה שמאפשרות מיסבים כדוריים. יתרונות אלה נשמרים במסילות ליניאריות משובצות.

בעת ייצור המודולים הליניאריים, FUYU מטמיעה שתי רצועות פלדה בדפנות הפנימיות של גוף סגסוגת האלומיניום, ולאחר מכן טוחנת את הפלדה באמצעות CNC בדיוק רב למסילות בדיוק של מיקרון. בנוסף, עם המסילות המוטמעות הרחבות יותר, הקשיחות משתפרת עוד יותר מבלי להגדיל את המשקל, מה שמתאים יותר לפעולות CNC בעלות עוצמה גבוהה - אחרי הכל, מדפסות תלת מימד רגילות אינן דורשות קשיחות כה קיצונית.

בהשוואה להרכבה ישירה של מסילות ליניאריות על פני השטח של פרופילים אקסטרוזטיביים, הטמעת מסילות הפלדה בתוך המודולים הליניאריים מונעת הצטברות אבק על המסילות, ומפחיתה את תדירות התחזוקה. זה גם הופך את המודולים לקלי משקל וקומפקטיים יותר, כך שמכונה יקרה לא תיראה כמו פרויקט של חובב עשה זאת בעצמך. עם זאת, הטמעת מסילות ליניאריות מציבה אתגרים משמעותיים בייצור עבור היצרן, ללא יתרון עלות על פני מסילות ליניאריות רגילות.

יתרונות

• זהה למסילות ליניאריות: דיוק גבוה מאוד, תומך בהדפסה במהירות גבוהה, טביעת רגל קטנה;
• קשיחות המסילה שופרה עוד יותר;
• תדירות תחזוקה נמוכה יותר עם מסילות סגורות;

חסרונות

• יָקָר;
• לא מתאים ל"עשה זאת בעצמך".