1. Декартово-XY-голова

Система управления движением с декартовой XY-головкой — это тип системы управления движением, широко используемый в 3D-принтерах (и широком спектре других станков с ЧПУ). Этот конструктивный принцип позволяет перемещать печатающую головку или экструдер вдоль оси X портального устройства, а ось Y перемещается за счёт перемещения всего портального устройства. Это может повлечь за собой перемещение большой массы по оси Y и повысить риск возникновения вибраций станка, особенно при манёврах с высоким ускорением.

В такой портальной системе печатная платформа неподвижна, а печатающая головка или экструдер перемещаются по двум перпендикулярным осям, обычно на шлифованных валах с линейными шарикоподшипниками. В более дорогих версиях в качестве направляющих часто используются V-образные рельсы с внешними V-образными роликовыми подшипниками, что снижает износ подшипников. Ось X обычно определяется какакросs машина, в то время как ось Y ориентировананазад/впередОсь Z позиционирует печатающую головку или экструдер по вертикальной высоте и перемещается по оси X портала.

Системы портального типа «декартово-XY» просты в сборке и эксплуатации. Они также обеспечивают высокую точность и повторяемость, позволяя высокоточно позиционировать печатающую головку. Однако они имеют ограничения по скорости и ускорению, а также могут быть недостаточно жёсткими в некоторых отношениях.

2. Скрещенные в стиле Ultimaker

Система с перекрёстными порталами типа Ultimaker — это механическая конструкция и система перемещения по осям, реже используемая в 3D-печати. Она состоит из двух параллельных порталов, которые позиционируют печатающую головку или экструдер вдоль осей X и Y. Порталы соединены поперечиной, которая стабилизирует движение по обеим осям за счёт распределения жёсткости. Движение по оси Z обычно осуществляется по этим двум осям, а не по принципу подъёмно-опускающегося стола.

В этой системе печатная платформа обычно неподвижна и устойчива. Печатающая головка или экструдер перемещаются по осям X и Y. Они приводятся в движение шаговыми двигателями, передающими движение через зубчатые ремни. Два портала могут двигаться одновременно. Это обеспечивает плавное изгибание и плавное перемещение между операциями печати, поскольку резкие изменения направления сводятся к минимуму. Такой подход также обеспечивает хорошую стабильность во время печати, что положительно сказывается на качестве отпечатков.

Такой подход к проектированию более сложен и требует больше усилий при настройке и калибровке, чем более простые конструкции. Это особенно сказывается на ременных приводах, требующих очень точного выравнивания для обеспечения точности и повторяемости движения. Некоторые пользователи также сообщают о трудностях доступа к печатной платформе для регулировки во время печати, поскольку два портала могут иногда блокировать доступ.

3. CoreXY

Портальная система CoreXY — это конструкция, используемая в 3D-принтере, которая оснащена стационарными шаговыми двигателями для привода осей X и Y. Это снижает массу, перемещаемую в портальной системе при перемещении по оси Y, поскольку привод оси Y остаётся неподвижным. Это обеспечивает более высокое ускорение и более точные перемещения печатающей головки, обеспечивая более высокое качество печати.

Система CoreXY работает с использованием ряда шкивов и рециркулирующих (кольцевых) ремней, расположенных таким образом, что приводные ремни пересекаются в центре системы. Привод зубчатых ремней обеспечивает перемещение печатающей головки по осям X и Y с меньшей инерцией.

Меньшая перемещаемая масса позволяет уменьшить вес конструкции портала. При высоких ускорениях сопротивление движущейся массе снижается. Этот подход более чувствителен к натяжению ремня и условиям скольжения, чем другие системы, и может быть сложным в настройке и калибровке. Способность к ускорению считается достаточным преимуществом, чтобы перевесить сложности настройки, поэтому эта система популярна среди некоторых пользователей более продвинутого уровня.

4. Декартова XZ-головка в стиле i3

Головка Cartesian-XZ-Head в стиле i3 широко используется в 3D-принтерах. При этом сама печатная платформа поднимается и опускается (движение по оси Z), а печатающая головка перемещается по осям X и Y отдельно на портале. Экструдер установлен на каретке, которая перемещается по осям X и Y на прецизионных валах с использованием шариковых подшипников. В более крупных и дорогих принтерах направляющие могут иметь V-образную форму и вращаться на роликовых подшипниках.

Эта конструкция проста и удобна в изготовлении, что делает её популярным выбором для домашних/любительских 3D-принтеров. Она обеспечивает хорошую точность и воспроизводимость в небольших принтерах, но, как правило, требует умеренного ускорения и изменения направления из-за относительно низкой жёсткости и высокой инерции.

Главный недостаток этой конструкции заключается в том, что поддерживать ровный стол и добиваться равномерной толщины слоя может быть очень сложно. Низкая жёсткость по сравнению с другими, более дорогими 3D-принтерами может иметь весьма существенные последствия при более высоких скоростях/ускорениях по осям.

5. H-Бот

H-bot — это портальная система, используемая в некоторых 3D-принтерах. Она использует ременные приводы и линейные направляющие, как и система CoreXY, с стационарными двигателями для привода осей X и Y.

Два ремня для осей X и Y образуют форму буквы «H». Один ремень закреплён на печатающей головке и движется вдоль оси Y. Другой ремень закреплён на другом конце портала и движется вдоль оси X. Печатающая головка установлена на приводе оси Z, который движется по двум основным направляющим.

Конструкция H-bot может быть более стабильной и жёсткой, чем у других 3D-принтеров, обеспечивая более высокое качество печати. Стационарные двигатели снижают инерцию системы, обеспечивая более высокие ускорения и требуя меньшей жёсткости для лучшей устойчивости.

Конструкция H-bot сложна в настройке и калибровке, а также, как сообщается, требует более частого обслуживания. Любое незначительное провисание ремней значительно снизит точность позиционирования по осям X и Y, что представляет собой особую проблему при обслуживании, поскольку ремни могут растягиваться. Однако при правильном обслуживании H-bot представляет собой эффективную портальную систему, способную обеспечивать высокое качество и высокую скорость.