1. Декартова-XY-голова

Декартова система портальної головки XY — це тип системи керування рухом, що зазвичай використовується в 3D-принтерах (і широкому спектрі інших класів верстатів з ЧПК). Такий конструктивний підхід переміщує друкуючу головку або екструдер вздовж осі X портальної головки та переміщує вісь Y, переміщуючи всю портальну головку. Це може включати переміщення великої маси вздовж осі Y та може призвести до більшого ризику вібрацій машини, особливо під час маневрів з високим прискоренням.

У такій портальній системі друкарська платформа нерухома, а друкуюча головка або екструдер рухається вздовж двох перпендикулярних осей, зазвичай обертаючись на шліфованих валах з рециркулюючими кульковими лінійними підшипниками. У дорожчих версіях часто використовуються V-подібні рейки із зовнішніми V-подібними канавками роликових підшипників як напрямні, що призводить до зменшення зносу підшипників. Вісь X зазвичай визначається якпо горизонталіверстата, тоді як вісь Y орієнтовананазад/впередвідносно пристрою. Вісь Z позиціонує вертикальну висоту друкуючої головки або екструдера та здійснює рух X порталу.

Декартові XY портальні системи прості та легкі в конструкції та експлуатації. Вони також забезпечують хорошу точність та повторюваність, що дозволяє високоточно позиціонувати друкуючу головку. Однак вони мають обмеження щодо швидкості та прискорення, а також можуть бути недостатньо жорсткими в деяких аспектах.

2. Схрещений у стилі Ultimaker

Система перехресних порталів у стилі Ultimaker — це механічна структура та система руху осей, яка рідше використовується в 3D-друку. Вона має два паралельні портали, які позиціонують друкуючу головку або екструдер вздовж осей X та Y. Портали з'єднані поперечною планкою, яка призначена для стабілізації руху вздовж обох осей шляхом розподілу жорсткості. Рух по осі Z зазвичай здійснюється вздовж цих двох осей, а не делегується підйомному та опускаючомуся друкувальному платформі.

У цій системі друкарська платформа зазвичай фіксована та стабільна. Друкуюча головка або екструдер рухається вздовж осей X та Y. Вони приводяться в рух кроковими двигунами, що передають рух через зубчасті ремені. Два портали можуть рухатися одночасно. Це забезпечує плавну кривизну та рух без ривків між операціями друку, оскільки різкі зміни напрямку мінімізуються. Такий підхід також забезпечує хорошу стабільність під час друку, що позитивно впливає на якість результатів друку.

Такий підхід до проектування є складнішим і вимагає більше зусиль на налаштування та калібрування, ніж простіші конструкції. На це особливо впливають ремінні приводи, які потребують дуже гарного вирівнювання для забезпечення точного та повторюваного руху. Деякі користувачі також повідомляють про труднощі з доступом до друкарської платформи для внесення змін під час друку, оскільки два портали можуть іноді блокувати доступ під час друку.

3. CoreXY

Система портального пристрою CoreXY — це структура, що використовується в розробці 3D-принтерів і має стаціонарні крокові двигуни для керування осями X та Y. Це зменшує масу, що рухається в портальному пристрої під час рухів по осі Y, оскільки привід осі Y залишається нерухомим на місці. Це забезпечує вище прискорення та точніші рухи друкуючої головки, забезпечуючи вищу якість друку.

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

Переміщення меншої маси дозволяє створити легшу конструкцію порталу. Менша рухома маса повинна чинити опір при високих моментах прискорення. Цей підхід більш чутливий до натягу ременя та умов ковзання, ніж інші системи, і може бути складним для налаштування та калібрування. Здатність до прискорення вважається достатньою перевагою, щоб переважити проблеми з налаштуванням, тому ця система популярна серед деяких користувачів у більш просунутій категорії.

4. Декартова XZ-головка в стилі i3

Декартова головка XZ типу i3 дуже широко використовується в розробці 3D-принтерів. У цьому підході сама платформа для друку піднімається та опускається (рух по осі Z), тоді як друкуюча головка окремо транспортується на порталі по осях X та Y. Екструдер встановлений на каретці, яка рухається по осях X та Y на прецизійно шліфованих валах за допомогою рециркулюючих кулькових втулок. На більших та дорожчих машинах напрямні можуть мати V-подібну форму, з роликовими підшипниками, що обертаються по цих напрямних.

Ця конструкція проста та легка у виготовленні, що робить її популярним вибором для домашніх/хобі 3D-принтерів. Вона забезпечує хорошу точність та прецизійність у невеликих машинах, але загалом вимагає помірного прискорення та зміни напрямку через відносно низьку жорсткість та високу інерцію.

Основним недоліком цієї конструкції є те, що може бути дуже важко підтримувати рівну основу та досягати однакової товщини шарів. Низька жорсткість, порівняно з іншими, дорожчими конструкціями 3D-принтерів, може мати дуже значний вплив на вищих швидкостях/прискореннях осей.

5. H-Бот

H-bot — це портальна система, що використовується в деяких 3D-принтерах. Вона використовує ремінні приводи та лінійні напрямні в компонуванні, яке, подібно до системи CoreXY, має стаціонарні двигуни для керування осями X та Y.

Два ремені для осей X та Y утворюють форму літери «H». Один ремінь прикріплений до друкуючої головки та рухається вздовж осі Y. Інший ремінь прикріплений до іншого кінця порталу та рухається вздовж осі X. Друкуюча головка переміщується на приводі Z, який рухається вздовж двох головних рейок осі.

Макет H-бота може бути стабільнішим та жорсткішим, ніж інші конструкції 3D-принтерів, забезпечуючи вищу якість друку. Стаціонарні двигуни зменшують інерцію системи, дозволяючи досягати більших прискорень та вимагаючи меншої жорсткості для гарної стабільності.

Конструкція H-бота складна в налаштуванні та калібруванні, і, як повідомляється, вимагає більше обслуговування. Будь-яке незначне провисання ременів значно порушить точність XY, що є особливою проблемою під час обслуговування, оскільки ремені можуть розтягуватися. Однак, за умови належного обслуговування, H-бот є ефективною портальною системою, здатною забезпечувати високу якість та високу швидкість.