Кинематика 3d принтера какая лучше

На что обращать внимание при выборе 3D-принтера

Несмотря на то, что рынок 3D-принтеров развивается с большой скоростью, этим устройствам ещё далеко до статуса пользовательской бытовой техники, которую достаточно подключить к розетке и нажать пару кнопок. Если вы только начинаете знакомиться с этой технологией, то выбор 3D-принтера может показаться сложным. В данной статье я простым языком расскажу, из каких элементов состоит 3D-принтер и на что стоит обращать внимание при его выборе.

Содержание

Работа 3D-принтера

Принцип работы 3D-принтера заключается в создании трехмерного объекта путем последовательного нанесения тонких слоев материала. Такая разновидность устройств называется FDM и является наиболее распространённой – о ней и будет идти речь далее.

Для печати используется специальный программный продукт (слайсер), который разбивает модель на множество слоев и передает информацию на принтер. Принтер же нагревает материал до нужной температуры и наносит его на поверхность, создавая тонкий слой. Затем процесс повторяется до тех пор, пока не будет создана полная модель.

Из каких элементов состоит 3D-принтер?

Основными элементами 3D-принтера являются:

1. Рама – это основа принтера, на которой устанавливаются все остальные элементы.
2. Экструдер – это устройство, которое нагревает и выдавливает материал на поверхность.
3. Платформа – это поверхность, на которую наносится материал. Платформа может двигаться вверх и вниз, а также в разных направлениях.
4. Датчики – это устройства, которые контролируют положение платформы и экструдера, а также температуру материала.
5. Контроллер – это устройство, которое управляет всеми элементами принтера и обрабатывает информацию из программного продукта.

Различия принтеров по схеме кинематики

Самым распространённым видом кинематики в пользовательских принтерах является Картезианская – такая схема позволяет добиться лучшей стабильности работы при низких затратах на расходники. Однако и внутри этой схемы имеются свои разновидности:

• Prusa. Тип 3D-принтера, который использует движение экструдера вдоль трех осей X, Y и Z, а стол остается неподвижным. Prusa часто используется в домашних условиях, так как он относительно доступен по цене и легок в использовании.

• 1/2 Prusa. Модификация Prusa, которая использует только одну вертикальную стойку вместо двух. Это позволяет уменьшить стоимость принтера и упростить его конструкцию, а также увеличить компактность. Однако, из-за отсутствия одной стойки, 1/2 Prusa проигрывает в стабильности и качестве печати.

• H-bot. Ещё один тип 3D-принтера, который относится к категории CoreXY. Он использует два подвижных ремня для перемещения экструдера вдоль осей X и Y. Это делает его более точным и быстрым в работе, чем Prusa. Однако, из-за более сложной конструкции, H-bot заметно массивнее и дороже.

Выбор 3D-принтера

При выборе 3D-принтера стоит обращать внимание на несколько основных параметров.

Тип материала

Некоторые принтеры, в силу температурного режима и строения экструдера, могут печатать только одним типом пластика. Другие же поддерживают несколько видов, таких как ABS, PLA, PETG и другие. Если вы планируете использовать разные материалы для печати, то следует обратить внимание на возможность их использования на странице товара.

Размер печати

Это важный параметр, определяющий максимальный размер объекта, который может быть напечатан. Если вы планируете создавать большие модели, то следует выбирать принтер с большой площадью печати. Например, принтер Creality CR-10 имеет площадь печати 300x300x400 мм. Если такие габариты вам не требуются, то стоит рассмотреть более компактные модели, тем более, что их цена будет заметно ниже.

Разрешение

Это параметр, который определяет качество печати. Чем выше разрешение, тем более детальными могут быть объекты. Например, принтер Prusa i3 MK3S имеет разрешение до 50 микрон, что является отличным результатом. Такой показатель подойдёт для сложных моделей с плавными переходами и изгибами. Если планируете создавать более простые модели с плоскими гранями, то лучше рассмотреть бюджетные варианты с разрешением 100-150 микрон. От этого показателя зависит скорость печати, поэтому стоит найти оптимальное соотношение под себя.

Скорость печати

Параметр, определяющий скорость, с которой принтер может создавать объекты. Если вам нужно печатать много моделей за короткое время, то следует выбирать принтер с высокой скоростью печати. Например, принтер Ender 3 Pro может печатать со скоростью до 180 мм/с – крайне высокий показатель, который требуется далеко не всем. Помните, что при большой скорости, качество объекта может страдать, поэтому для бюджетного сегмента достаточно 50-60 мм/с.

Финансовый порог вхождения в 3D-печать сейчас достаточно низкий: устройства могут стоить от 5-6 тысяч рублей. Перед покупкой следует определиться с бюджетом и выбрать принтер, который соответствует вашим финансовым возможностям. Например, принтер Anycubic Mega S считается неплохим сочетанием цены/качества и стоит около 15 тысяч рублей. Помните, что совсем бюджетные модели могут доставить больше неудобств, чем пользы.

Также стоит обратить внимание на такие параметры, как уровень шума, надежность и доступность запчастей. Смотрите на популярность бренда и модели – чем больше они распространены, тем проще будет найти детали для ремонта и модификации. Снизить уровень шума поможет специальный кейс. Что касается надёжности, то это прерогатива дорогих моделей, поэтому, при покупки недорого устройства, опять-таки стоит уделить внимание запчастям и ремонтопригодности.

Подведём итоги

Найти универсальный вариант под любые задачи, при выборе 3D-принтера, практически невозможно. Важно заранее определиться с целью. Только потом можно приступать к поискам и изучению обзоров.

Помните, что от качества исполнения модели (как физического, так и программного) напрямую зависит ваш пользовательский опыт. Покупая бюджетную модель, будьте готовы к тому, что придётся потратить больше времени на калибровку, а также чаще заказывать запчасти. Продумав эти моменты заранее, вы заметно упростите себе задачу поиска, а также сэкономите время на решения непредвиденных проблем.

Об авторе

Cooperation for product reviews:

Почта: info@niyazych.ru
Телеграм: @https://t.me/niyazkalimullin

Для предложений по сотрудничеству пишите на почту или в Telegram.

Устройство 3D принтеров, типы кинематики. Отличие дельта 3D принтера от декартового.

На рынке FDM 3D принтеров выделяются две самые распространенные конструкции это Дельта и Декартовые принтеры.

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.

• Приемлемое качество печати
• Легко собирается
• Очень дешевый
• Легко и дешево обслуживается

• 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.

• 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.

• Мало вибраций (даже по сравнению с H-bot)
• Относительно высокая точность

• 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.

• 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

• 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.

Кинематика 3D-принтеров – какое устройство выбрать?

Качество печати 3D-принтера и принцип его работы зависят от нескольких факторов. Один из важных показателей – кинематика. В этой статье рассмотрены ее основные виды и их особенности.

Что такое кинематика 3D-принтеров?

Каждый 3D-принтер имеет свою кинематическую схему работы. Модели оснащены платформой и экструдером. Эти детали двигаются в определенном направлении относительно друг друга. Кинематика в таком устройстве означает схему, по которой передвигаются экструдер и платформа.

Виды и типы

Видов кинематики 3D-принтеров насчитывают пять. От их особенностей зависит принцип функционирования устройства и способ обработки заготовки.

Картезианские 3D-принтеры

Самые распространенные – 3D-принтеры с картезианской кинематикой. Они основаны на декартовой системе координат, работают осях X, Y и Z. По ним задаются координаты, по которым печатающая головка меняет положение относительно платформы. У печатающей головки есть ограничения относительно движения по трем осям.

1. Экструдер направляется в высоту, когда платформа двигается по горизонтальным осям X или Y.
2. Платформа движется вверх по оси Z, экструдер в этот момент может передвигаться по горизонтальным направлениям.
3. Платформа перемещается по одной из осей в высоту, экструдер поднимается по другой оси.
4. Платформа статична и не двигается, экструдер передвигается по всем трем осям.
5. Экcтрудер проходит по координатам в высоту, а платформа осуществляет движение по осям X и Y.

Самыми распространенными вариантами во время функционирования являются первый и второй.

Картезианская кинематика отличается рядом преимуществ.

• Это простая схема движения, она подходит для любительской печати. На ее основе работают многие бюджетные модели.
• Принтер может выпускаться в любых габаритных параметрах, при необходимости он модернизируется.
• Расходные материалы представлены в свободном доступе. Пользователям предлагают большое количество материалов и расцветок.
• Принтеры могут поставляться в разобранном виде. Такая особенность позволяет новичкам в мире 3D-печати разобраться в принципе работы механизма.
• Устройства, работающие на основе картезианской системы, подходят для массового выпуска деталей. Они предназначены для создания заготовок разных размеров.

Из недостатков принтеров, построенных по принципу трех систем координат, выделяют два фактора:

• модели громоздкие, после сборки они занимают много места на рабочем столе;
• невысокая скорость печати.

Принтеры на основе картезианской кинематики подходят для любительской печати. Они помогают новичкам разобраться в процессе работы и научиться создавать модели.

Пример печати на устройстве с картезианской кинематикой.

Разновидности картезианской кинематики CoreXY и H-Bot

В CoreXY есть два подающих ремня, а в H-Bot установлен только один, но длинный – это основное отличие двух разновидностей. Общая черта в этих устройствах на основе картезианской кинематики заключается в том, что платформа движется только по оси Z. Горизонтальные оси X и Y перемещаются при помощи пары двигателей, закрепленных на раме.

За движение по горизонтальным осям отвечают два двигателя, по вертикальным – один. Такая кинематика распространена не только в любительских принтерах, но и профессиональных.

3D-принтеры, работающие на основе CoreXY и H-Bot, обходятся дороже, чем обычные модели на картезианской кинематике. Для производства их корпусов используют металлический сплав или композитные материалы. Рельсовые направляющие раскрывают потенциал качественной печати. Такая кинематика позволяет достигать хорошей детализации при быстрой печати.

з преимуществ CoreXY и H-Bot выделяют:

• высокую скорость печати;
• качественную детализацию моделей;
• профессиональный класс использования.

Но не обошлось без недостатков:

• H-Bot не реализуют на стальных валах;
• нужно постоянно следить за натяжением ремня, чтобы не возник люфт;
• высокая стоимость приборов;
• ремни могут быстро изнашиваться, если в процессе работы будут тереться о соседние предметы, этот фактор нужно учитывать во время эксплуатации;
• шкивы, по которым двигаются ремни, должны быть расположены строго перпендикулярно друг другу.

Принтеры, работающие на картезианской кинематике, получили широкое распространение в разных производственных сферах. Они отличаются высокой детализацией печати, прочным металлическим корпусом, качественными комплектующими.

Справка! Картезианская кинематика позволяет создавать детализованные объекты с высокой скоростью.

Дельта-принтеры

Принтеры, работающие на кинематике типа «Дельта», отличаются от своих конкурентов по ряду особенностей. Стол остается неподвижным, а для перемещения печатающей головки используются сразу три установленных оси. В таких устройствах нет деления на ось X, Y и Z. Чтобы переместить каретку вбок, нужно опустить одну ось, а оставшиеся приподнять.

Справка! В сфере производства 3D-принтеров кинематика «Дельта» пока не нашла широкого распространения. Это перспективное направление, которое пока развивают разработчики.

Уже существующие дельта-принтеры отличаются следующими преимуществами.

• Небольшие габариты. Устройства не занимают много места на рабочем столе, они высокие, но не широкие.
• Высокая скорость печати. Модели могут обрабатывать 300–400 мм/с.
• Новый подход к изготовлению заготовок. Оборудование печатает не по такой технологии, как картезианское. За процессом обработки модели интересно наблюдать.

У дельт есть и несколько минусов.

• Сложность калибровки. На печатной поверхности образуется линза, из-за которой невозможно полноценно откалибровать процесс печати. Этот основной фактор, замедляющий массовое внедрение кинематики.
• Невысокая точность. Высокая скорость печати заставляет жертвовать точностью. Все оси выполняют мелкие передвижения, возникают погрешности.
• Требования к вычислительной мощности. Дельты оснащены 32-битными платами, из-за чего они не поддерживают взаимодействия с 8-битными системами.
• Рама должна быть жесткой. Это нужно для избегания люфтов, отклонений и искривлений.
• Не все экструдеры подойдут. У дельт есть ограничения по весу, поэтому использовать экструдеры типа Direct запрещено.

Точность печати остается высокой.

На дельтах можно выстраивать качественные вертикальные модели даже с большими габаритами. На корпусе нет выступающих деталей, что позволяет самостоятельно увеличить его жесткость.

Полярные

Полярная кинематическая схема представлена только у одной фирмы – Polar. Суть такой технологии заключается в том, что в ней нет позиционирования по осям X, Y и Z. Положение экструдера задается показателем угла и радиуса. Платформа у полярных 3D-принтеров отличается круглой формой, она движется только по горизонтальной оси и только вращается по кругу. Экструдер перемещается вверх и вниз.

Из преимуществ 3D-принтеров на полярной кинематике выделяют:

• возможность создавать крупные объекты;
• высокую энергоэффективность;
• экономию материалов;
• небольшие габариты.

Но есть и недостатки:

• низкая точность печати, над которой начали работы представители фирмы Polar;
• платформа в процессе работы не прогревается;
• ограничения относительно работы с материалами – нельзя обрабатывать пластик ABS.

Полярные принтеры уступают по точности печати картезианским и дельтовым. Такие модели производитель рекомендует использовать в образовательных целях, для профессиональной печати они пока не подходят.

Пример печати показывает, что точности добиться не удается. Все черты смазаны, фигурке не хватает резкости и четкости.

C роботизированными манипуляторами

Принтеры с роботизированными манипуляторами – это конструкция с механически программируемым манипулятором-захватом экструдером. Это многофункциональный робот: он может проводить сварочные работы, покраску, фрезерование и т. д.

Экструдер может перемещаться в разных направлениях: послойно, по сложным траекториям в трех измерениях, под разными углами. Благодаря такому набору функций удается создавать сложные конструкции.

Из основных преимуществ выделяют:

• универсальность: прибор может осуществлять несколько видов задач при замене экструдера;
• подходят для выполнения промышленных задач: можно печатать крупные объекты практически без ограничений по габаритам.

Но есть и недостатки:

• невысокая точность: такое оборудование уступает картезианской кинематике;
• крупные размеры: устройства занимают много места на рабочей поверхности.

Для профессиональной 3D-печати такие модели не подойдут. Их можно рассматривать как объект для хобби или инструмент для него. В промышленных целях такие приборы работают только в случае, когда высокая точность выполнения деталей неважна.

SCARA

SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) – это кинематика, которая основана на вращении платформы по горизонтали. Движение достигается за счет сочленения рычажного механизма.

Такие приборы обладают высокой точностью и повторяемостью, при работе издают минимум шума и вибраций. SCARA по детализации обработки превзошли и картезианские модели: разница еще и в том, что первые работают ощутимо быстрее.

Из преимуществ такой кинематики:

• точность печати;
• высокая скорость обработки заготовки;
• небольшие габариты и масса.

Но есть и недостатки:

• ограничения по жесткости в зоне осей X и Y;
• высокая стоимость;
• не самая широкая сфера использования.

Приборы на основе кинематики SCARA – это устройства, которые совмещают в себе функции принтера с трехмерной технологией и манипулятора. Действия устройства программируются через программное обеспечение или установленное мобильное приложение.

Выбор кинематики 3D-принтеров зависит от требований к технике и сфере использования.

3D печать для самых новеньких. От А до Я. Кинематика.

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

В данной статье мы разберемся, что такое 3D печать и какая бывает кинематика 3D принтеров.

1. 3D печать. Какая она на вкус?

Технологий печати существует большое множество, от FDM (FFF), по которой печатает больше 90% принтеров на данном портале, до SLA/DLP/LCD (с фотополимерами) и SLS/SLM (спекание порошка с помощью мощных лазеров)

Нас на начальном этапе интересует FDM — послойное наплавление расплавленного прутка. На картинке ниже изображен хотенд (Hot end) — та часть экструдера 3D принтера, где происходит расплавление прутка.

Далее видим нагревательный блок. В него с одной стороны вкручивается сопло, а с другой — термобарьер.

Термобарьер служит для того,что бы минимизировать нагрев пластика выше термоблока.

Наиболее часто выполняется из нержавеющей стали. У нее теплопроводность ниже, чем у обычной,нелегированной стали. Для предотвращения плавления прутка выше термоблока сверху на термобарьер накручивается радиатор и обдувается кулером. Все достаточно просто.

Очень часто возникает протечка расплавленного пластика через резьбу.

Для того, чтобы подать пруток в нужное время и в нужном месте необходим фидер (feeder), то есть устройство подачи прутка.

Иногда его выполняют совмещенным с хотэндом, и тогда такой тип экструдера (это все вместе хотэнд+фидер) называют директом (direct), то есть подача прямая, без трубок.

Это делается для того, чтобы облегчить движущуюся часть. По части положительных моментов и недостатков — у каждой конструкции они,несомненно, есть.

Директ экструдер:

1. Достоинства:

а) Более надежный за счет меньшего числа соединений для подачи пластика;

б) Менее придирчив к материалам, которыми печатает, в частности резиной на основе каучуков проблематично печатать на боуден экструдерах;

2. Недостатки:

а) Большой вес, за счет этого при ускорениях/замедлениях можно наблюдать небольшую рябь на поверхности детали;

б) Габариты. Они очень сильно влияют на область построения. Скажем, как на картинке выше, директ с 4 цветами был бы очень громадным. А для боудена это в самый раз.

Боуден экструдер:

1. Достоинства:

а) Вынесенный мотор снижает вес движущихся частей принтера, а их меньшая инерционность не влияет на поверхность модели;

б) Катушка не дергается вслед за моделью, а то при запутывании витков катушки с директом получим пропуск шагов, так как каретка будет тянуть за собой катушку.

2. Недостатки:

а) Настройки ретракта (вытягивание прутка обратно при холостых перемещениях, что бы расплавленный пластик, расширяясь не сочился из сопла) сложнее, так как пруток меньше внутреннего диаметра трубки, он имеет свойство тянуться;

б) Сложнее, чем на директе, выбрать все зазоры, чтобы печатать различными гибкими пластиками. Все, кто говорит,что на боудене печать невозможна гибкими пластиками — нагло врут. Я печатаю. И вполне успешно.

Теперь переходим непосредственно к механике и ее калибровке.

Часть 2. Механика. Что, как и чем дергает?

Существует весьма ограниченное число кинематических схем, под которые написана прошивка, и которые вполне сносно отрабатывают перемещения.

Рассмотрим все, от самых распространенных:

1. Конструкция и кинематика от Джозефа Прюши ( не надо читать Прусся,Праша и прочее, это имя человека, в конце концов).

Перемещение вдоль каждой из осей обеспечивается своим независимым мотором. Перемещение по оси Z (вверх-вниз) обеспечивается с помощью 2 моторов и с помощью кинематической пары винт-гайка. Часто используются шпильки М5, в последнее время все чаще ставят винты с трапециеидальной резьбой.

Вот винт с трапециеидальной резьбой. Как шпильки с метрической резьбой выглядят прикладывать не буду.

Соединение последовательное, 2 провода запаиваются, а оставшиеся обжимаются. На цвета можно не обращать внимания, главное, что бы обмотки звонились. А и В это обмотки, а 1 и 2 — выводы.

Плюсы данной кинематики:

1) Независимое перемещение каждой из осей. Легко поймать понять какая ось пропускает шаги. Кинематика перекочевала в принтеры от фрезерных ЧПУ, поэтому многие производители делают на ней настольные фрезерные станки, вместо экструдера предлагают установить лазер для гравировок или резки, шпиндель для фрезеровки плат, экструдер для шоколада или даже теста, что б печь блины.

Поэтому для данной кинематики существует огромное число вариаций экструдера, на любой вкус, на очень известном сайте.

Недостатки данной кинематики:

1) Сложная калибровка. Да, поскольку стол ‘дрыгается’ печатать сложновато качественно, ибо деталь+стол при резкой смене направления перемещения по инерции стремяться ехать дальше. Получаются некрасивые артефакты печати. И для качественной печати нужна небольшая скорость. А вообще, все зависит от рамы. У меня первым принтером была китайская прюша. С акриловой рамой.

И после этого без потери качества печати смог печатать на скоростях до 100 мм/с.

2) Деламинация. Из-за открытого корпуса и постоянно перемещающейся платформы горячий воздух, можно сказать, постоянно сдувается, а охлаждая излишне деталь сквозняками мы увеличиваем и без того большую усадку нейлонов,абс и прочих капризных пластиков. Кто-то шьет шубу для принтера из ткани, а кто-то довольствуется и коробками.

Но цель, как всегда, одна и та же — уменьшить влияние сквозняков на усадку детали.

Основные моменты правильной калибровки принтеров с данной кинематикой:

1) Установить принтер на ровную поверхность. Желательно горизонтальную. Для этого необходим пузырьковый уровень. Далее устанавливаем по уровню положение оси X.

Точно так же крутим винтик до соприкосновения с соплом. И повторяем операцию для остальных точек.

Постараюсь избавить вас от ошибок. На фото принтера выше стекло на столе крепится аж 8 зажимами. И вполне возможно, что по центру будет горб. Чтобы избежать подобных проблем стекло стоит закреплять 3 зажимами. Плоскость строится, как известно из начертательной геометрии, по 3 точкам. И калибровка будет проще в этом случае. Просто подкручиваем винт над концевиком по Z.

Чтобы сопло касалось стекла посередине той стороны, на которой стоит 1 зажим. Дальше перегоняем хотенд в угол где еще один зажим, подкручиваем винт стола, и повторяем операцию с другим углом.

Касательно вобблинга.

Всякие антивобблинговые системы вроде установки продшипника в верхнюю опору не работают.

Иначе конструкция будет работать на то, кто же окажется сильнее на сопротивление изгибу. И будет получаться далеко не ровная стенка. Оно вам надо?

2. Конструкция по типу кинематики принтеров компании Felix printers.

Таких принтеров много, такие делает МЗТО (mz3d.ru), уже упомянутые Felix. По сути кинематика та же, что и у Prusa. Независимые друг от друга оси. Только теперь стол ездит не вдоль одной оси, а сразу вдоль целых двух. Вдоль оси Z, и по оси Y.

На валах по Z ездит платформа. Сзади висит двигатель. По рельсам при помощи ремня передвигается стол. Хотенд передвигается только вдоль одной оси. Конструкция весьма забавна, так как стол весит куда больше хотенда, а его пытаются перемещать по 2 осям сразу.

Плюсы данной кинематики:

1) Отсутствует второй мотор по оси Z. Пресловутого вобблинга нет просто потому, что есть 2 вала и 1 винт. Винт, так же не стоит закреплять сверху. Если это не ШВП.

ШВП это отдельная тема. Если брать качественную ШВП, скажем, от тех же Hiwin, то она изготавливается как минимум по 7 классу точности (если катанная, а если шлифованная, то класс еще выше) и устанавливаться должны в подшипниковых опорах. Со стороны привода — 2 радиально-упорных подшипника back-to-back,а с другого конца — радиальный со свободной посадкой для компенсаци теплового расширения.

Цель установки ШВП — обеспечение точности перемещения. Если же ее устанавливать неправильно — деньги на ветер, и точность будет не выше пары винт-гайка с трапециеидальной резьбой. Для FDM c лихвой хватит точности трапеций.

2) Много места для установки директ-экструдера. Как и в предыдущей кинематике есть простор для творчества, подбирать тот самый, единственный и неповторимый экструдер, который вам по душе.

3) Жесткая рама. Есть возможность сделать нормальную раму. Жесткую,прочную. Да хоть чугуниевую. Ребята из Феликса решили не забивать голову и лепят из алюминиевого профиля. МЗТО пошли дальше, погнули стальной лист. А полку под установку стола отфрезеровали из листа алюминия.

4) Если брать конструкцию Феликса на профиле, то с помощью замены пары кусков профиля и винта по Z можно увеличить область печати.

Только обязательно добавить жесткости. А то получится как это чудо конструкторской мысли. Большое, бессмысленное и беспощадное.

Недостатки кинематики:

1) Несомненно, большие дергающиеся массы. Стол вперед-назад,а если включить движение по Z при холостых перемещениях (Z-hope), то будет дискотека.

2) Нет возможности сделать ему нормальную термокамеру. Стол двигается вперед-назад и градиент температуры просто сдувается. Отсюда проблемы при печати нейлонами или ABS. Небольшие сквознячки в комнате с легкостью покажут вам где раки зимуют как усаживается материал.

Калибровка стола данного принтера аналогична калибровке стола у Prusa, только несколько проще. Проще за счет того, что ось X вам выставлять по уровню не надо, она автоматически выставлена при сборке рамы. Подводим сопло к столу и крутим барашки.

3. Кинематика Ultimaker.

Одна из наиболее распространенных вариаций Cartesian кинематики.

Кинематика построена полностью на валах. Они выступают одновременно и как направляющие, и как шкивы. Кинематика так же относится к Cartesian кинематикам с независимым перемещением вдоль каждой оси своим мотором. Очень привередлива к прямоте валов. Если использовать кривые валы можно получить весьма забавные артефакты на стенках моделей. И они будут по всем 3 координатам. Чаще всего это выглядит как разная толщина первого слоя и небольшие волны по стенкам. Поэтому вся соль и высокая цена оригинальных Ultimaker только в качественных комплектующих. А именно в прямых валах. Ремни используются часто кольцевые, что упрощает систему их натяжки, так как важно, чтобы все 4 ремня были одинаково натянуты.

Плюсы данной кинематики:

1) Стол движется только вдоль одной оси. Вертикальной. И градиент температур никоим образом от этого не страдает. Стол консольный, поэтому желательно предусмотреть ребра жесткости или учесть это толщиной стола.

2) При всей кажущейся сложности кинематической схемы она проста и каждая ось перемещается с помощью своего же мотора.

3) Корпус закрытый, что защищает от сквозняков, и следовательно деламинации. Некоторые для пущего эффекта ставят акриловую дверцу.

Минусы кинематики:

1) Для хорошей печати мало купить пачку ровных валов. Собрать все эти валы правильно воедино та еще задачка. Заодно и купить хорошие подшипники. Не то, китайское барахло, что чаще втюхивают на али, а нормальные подшипники. Если подшипники, что ставят в корпус будут плохо вращаться — печать будет рывками и со сдвигом слоев. Последствия можно спросить у Вани (Plastmaska). Так же, покупая леопардовые втулки латунные подшипники с графитовыми вставками будьте готовы к тому, что они будут люфтить. А если будет люфт — вся конструкция будет стучать.

4 вала, что идут вдоль стенок корпуса автоматически встают правильно, а вот крестовину важно выставить правильно, что бы получить углы 90 градусов в плоскости XY.

3) Конструкция не предусматривает увеличение области печати с помощью пары кусоков профиля, поэтому размеры хотенда имеют значение. Директ сложновато поставить, но можно при желании.

Калибровка стола проще некуда. Стол часто на 3 точках крепления. Перемещаем хотенд по 3 точкам и крутим барашки.

4. Кинематика, используемая фирмой Makerbot.

Так же, весьма широко распространена. В частности принтеры компании Makerbot, BQ, BCN3D ,Magnum, клон магнума — Zenit и вполне сносные реплики makerbot — Flashforge и Hori работают на данной кинематической схеме.

В данном случае мы имеем независимое движение каждой из осей, с Z столом и всеми вытекающими из этого сторонами.

Основной недостаток заключается в том, что на катающейся балке с одной стороны висит двигатель, создавая эдакий дисбаланс. Этот недостаток компенсировали в двухэкструдерном варианте — BCN3D Sigma. Там у каждой bowden-головы для перемещения вдоль балки есть свой двигатель. И они установлены по краям балки и уравновешивают друг друга. Для равномерного перемещения каждого из краев балки применяется 2 вала, шкивы и ремни. Ремни необходимо натягивать одинаково.

Достоинства кинематики:

1) Независимое перемещение каждой из осей.

2) Движущийся по Z стол. Градиент температур не страдает ‘сдуванием’.

3) Закрытый корпус. Если не закрытый, то есть вполне нормальный с точки зрения эстетики шанс закрыть его.

4) Масштабируемость кинематики возможна. Различные BigREP и иже с ними с метровыми областями печати используют именно эту кинематику, так как различные H-bot/CoreXY будут адово звенеть по причине наличия 4-5 метровых ремней и их растяжения во время ускорений.

Недостатки кинематики:

1) Неуравновешенные массы на движущейся балке, отсюда максимальная скорость печати, с приемлемым качеством не больше 60-80 мм/с. Некоторые умудряются их уравновесить и это не столь заметно.

2) Громоздкие конструкции на валах, дабы избежать дисбалланса при перемещениях.

3) Необходимо следить, чтобы натяжения ремней справа и слева были одинаковы.

4. Кинематика H-bot/CoreXY.

Следующая по распространению. Так же, Cartesian. Два мотора неподвижны, но перемещают каретку по направляющим с помощью одного длинного куска ремня, или с помощью двух, но покороче. Математика сложнее, чем у предыдущих, так как необходимо синхронизировать поворот обоих роторов двигателя. То есть, для перемещения вдоль каждой оси нужно вращать оба мотора, а для перемещения по диагонали — всего 1.

По сути математика для вращения моторов одна и та же, а реализация в механике разная. Один из самых больших недостатков H-bot перед CoreXY состоит в том, что при перемещениях ремень стремится повернуть балку.

Ибо они и проще в сборке и настройке, и выдумывать каретки, что б хорошо валы закрепить не нужно.

CoreXY, в отличии от H-bot, приводится в движение при помощи двух ремней.

И так, для простоты понимания, опишу положительные и отрицательные стороны каждой вариации этой кинематики.

Достоинства:

1) Ремень необходим всего один, а схема предусматривает его работу без скручиваний.

2) Натягивать один ремень удобнее, чем 2, поэтому в этой схеме нужен всего один нормальный натяжитель.

1) Ремень имеет свойство растягиваться со временем, а так как величина растяжения напрямую зависит от длины, то необходимо следить за его натяжением. Иначе получатся некрасивые волны на поверхности перед остановками.

При слабой натяжке ремня каретка будет иметь такой люфт.

2) Необходимо выставлять ролики строго перпендикулярно плоскости XY, так как при небольшом перекосе ролика ремень будет съедаться об буртики ролика. И мы получим такую вот бяку.

Проверено на своей шкуре и принтере ZAV. Поэтому всегда рекомендую нормально закреплять ролики, а не консольно, дабы избежать изгиба оси ролика от натяжки ремня.

3) Сложная математика, из-за чего на скоростях выше 100 мм/с могут быть проблемы с нехваткой ресурсов 8 битных плат.

Достоинства:

1) Два коротких куска ремня. Их проще найти, чем один длинный.

2) Силы уравновешивают балку, а не стремятся ее повернуть, поэтому эту кинематику можно собирать и на валах.

1) Есть схемы с перекручиванием ремней и перехода ремня с одного уровня на другой — для ремня это не очень приятно. Особенно, когда один ремень трется об другой. На видео этот момент есть.

2) Сложность нятяжки ремней. Их необходимо натягивать одинаково, иначе силы нятяжки будут стремиться повернуть каретку.

3) Сложность сборки и разработки. Необходимо выдержать вертикальность роликов, относительно горизонтальности площадки для установки моторов и рельс. Небольшой перекос роликов приведет к тому, что ремень будет стремиться съехать по ролику, а если будет упираться в буртик ролика, то будет скрипеть, если буртик большой, а если маленький — то будет пытаться на него заехать, как на фото из описания h-bot.

Общий недостаток кинематики — плохая масштабируемость. То есть ставить такую кинематику для области печати больше 300*300 весьма проблемно просто из-за удлинений ремня при печати. Для небольших принтеров с большой скоростью печати — одна из лучших кинематик.

5. Delta кинематика.

Кинематика основана на движениях дельта-робота.

1) Легко кастомизируется. Для увеличения высоты достаточно прикупить 3 куска профиля подлиннее, и увеличить максимальную высоту в настройках.

2) Занимает мало места. Она чаще высокая, чем громоздкая по длине и ширине, за счет этого компактность.

3) Если сделать легкий эффектор ( каретка, на которой установлен хотенд), то можно добиться больших скоростей без потери качества печати.

4) Перемещение по высоте не отличается от перемещения по XY. Таким образом, нет залипания линейных подшипников на переездах стола, как у Cartesian принтеров, лишних двигателей, катающихся на балке.

5) Отсутствие выступающих частей дает возможность закрыть корпус и придать раме жесткости.

6) Эстетическая часть — на работу дельты интереснее залипать.

1) Сложная математика перемещений, рекомендуется ставить сразу 32-битные платы.

2) Сложная настройка. Частая проблема в настройке — убрать так называемую ‘линзу’, ведь каждый стержень вращается с радиусом, и при некорректной настройке у вас печатаемая плоскость будет либо выпуклой,либо вогнутой линзой.

3) Сложно и дорого сделать жесткую раму, что бы ее не болтало от постоянных дрыганий кареток.

4) Сложность установки директ-экструдера. Он получается тяжелым, а так как многие дельты делаются на магнитах, то не будет возможности разогнаться. Хотя, есть одно аккуратное и легкое решение — установка готового директ-экструдера с редуктором. Как, например E3D Titan Aero или Bondtech BMG.