Kāpēc 3D printeri ir tik lēni?

3D drukāšana gadu gaitā ir kļuvusi lēta un uzticama. Iesācējiem draudzīgi materiāli, piemēram, PLA un PETG, ir padarījuši mājas ražošanu pieejamāku nekā iepriekš. Diemžēl faktiskais 3D drukāšanas process joprojām ir ārkārtīgi lēns, un daudzos gadījumos tas prasa vairākas dienas.

Kāpēc 3D printeri joprojām veic savu uzņēmējdarbību ledus tempā, ja tie ir bijuši pieejami patērētājiem jau vairāk nekā desmit gadus?

Atbilde ir saistīta ar inženierzinātņu un ražošanas izaicinājumiem, kas ir saistīti ar 3D drukāšanas komerciāli dzīvotspēju. Apskatīsim šos izaicinājumus un daudzsološu tehnoloģiju, kas varētu padarīt 3D drukāšanu ātrāku ikvienam.

Gultas slingeriem nepatīk ātri pārvietoties

Pirmā norāde slēpjas tipiskā patērētāja 3D printera izskatā. Meklējot Amazon 3D printerus, tiek iegūti rezultāti, kas praktiski neatšķiras viens no otra. Tas ir neveiksmīgs blakusprodukts patērētāju 3D printeriem, kuru pamatā ir Prusa i3 dizains. Acīmredzot nav labākas pieejas lētu printeru masveida ražošanai. Diemžēl šī tiekšanās pēc rentabilitātes nāk uz ātruma rēķina.

Apskatīsim Prusa i3 kustības sistēmu, lai saprastu, kāpēc tas tā ir.

Jūsu vidējais patērētāja līmeņa 3D ir lēts galvenokārt tāpēc, ka tas ir nesarežģīts. Šī vienkāršība attiecas arī uz viņu kustības sistēmu. Piemēram, X ass ietver drukas galviņu, kas pārvietojas pa V veida spraugas alumīnija ekstrūzijas garumu. Savukārt Z ass pārvieto visu X ass komplektu uz augšu un uz leju. Tas varētu šķist liels svars, taču tas nerada lielas bažas, jo 3D printeri pa Z asi pārvietojas reti un tikai milimetra daļu vienlaikus.

Tomēr šādu printeru Y ass iestatījums noteikti nav optimāls. Šai nabaga asij ir uzdots Herkules uzdevums pārvietot visu gultu, kas arī ir 3D printera smagākā sastāvdaļa. Lai drukātu ātri, ideālā gadījumā vēlaties, lai kustīgās sastāvdaļas būtu pēc iespējas vieglākas. Jau tagad ir sarežģīti ātri pārvietot 150 gramus smagu drukas galviņu, vienlaikus saglabājot mikrometru precizitāti.

Tagad iedomājieties, ka darāt to pašu ar 1,5 kg gultu. Nav pārsteidzoši, ka šī iemesla dēļ 3D printeri, kas izmanto Prusa i3 dizainu, sarunvalodā tiek saukti par gultām.

Kas notiek, ja drukājat ātri?

Mēs esam noskaidrojuši, kāpēc jūsu vidējais 3D printeris ir lēns. Bet ko darīt, ja mēs atspējotu programmaparatūras ierobežojumus drukas ātrumam un paātrinājumam, lai tik un tā varētu ātri drukāt? Pārāk ātras kustības izmaksas pārsniedz milzīgu slodzi uz soļu motoriem un to pārkaršanu. Drukas kvalitāte ir pirmais upuris cīņā starp vāju motoru un smagas gultas spītīgo masu. Tas izpaužas kā zvana vai spoku veidošanās, ko izraisa pārmērīga vibrācija, kas saistīta ar ātru drukāšanu.

Ārkārtējos gadījumos 3D printera komponenti laika gaitā var atbrīvoties. Lai gan ir viegli pievilkt skrūves, ātra drukāšana uz Prusa i3 stila bieži izraisa neatgriezenisku kustības komponentu nodilumu. Vissmagāk ir cietuši lētie V veida rievu rullīši, ko izmanto šādu printeru kustības sistēmā. Plastmasas riteņi, kas virzās pa V-veida sliedēm uz alumīnija ekstrūzijas, ievērojami nolietojas, ja tiek pakļauti lielam drukāšanas ātrumam.

Tipisks 3D printeris, kura pamatā ir Prusa i3 dizains, nevar ātri drukāt ar jebkādu kvalitātes vai ilgtermiņa uzticamības pakāpi. Bet kā ar printeriem, kuru dizains ir atšķirīgs. Ir jābūt dažām dzīvotspējīgām alternatīvām, kas piemērotas ātrai drukāšanai, vai ne?

Delta printeri: lēti un ātri, bet neprecīzi

Delta 3D printeri jau no paša sākuma ir izstrādāti tā, lai tie darbotos ātri. Viņu vieglā drukas galviņa ir ātrāka un labāk vadāma, jo tai piemītošais impulss ir mazāks. Turklāt Delta dizainā tiek izmantots mazāk komponentu nekā tā līdziniekam ar gultu, kas padara tā ražošanu vēl lētāku. Printeri, kas ir lēti un ātri, izklausās perfekti, bet kāpēc tad mēs to neredzam pietiekami daudz?

Printeri, kuru pamatā ir Delta dizains, daudz pakļaujas kompromisam, tiecoties pēc ātruma. To kompaktās un vieglās drukas galviņas padara neiespējamu tiešās piedziņas ekstrūdera ieviešanu. Uzziniet vairāk par šo tehnoloģiju mūsu tiešās piedziņas ekstrūdera vadotne. Tikmēr šis tikai Bowden ekstrūdera ierobežojums padara Delta printerus nespējīgus apstrādāt elastīgus pavedienus, kas kaitē to daudzpusībai.

Tomēr lielākais kompromiss ir samazināta drukas kvalitāte, it īpaši, drukājot lielus modeļus, kas ir izkliedēti horizontāli. Turklāt Delta sasniegtā virsmas drukas kvalitāte nav salīdzināma ar gultām. To vēl vairāk saasina apļveida gulta, kas ierobežo konstrukcijas apjomu, un to vispārējā tieksme izcelties tikai ar augstām izdrukām.

Šie ierobežojumi ir pietiekami stingri, lai patērētāju 3D drukas industrija varētu Delta printerus novirzīt uz nišu, neskatoties uz to iespaidīgo ātrumu un rentabilitāti.

CoreXY printeri: ātrums ir par cenu

Ātrākie printeri ir balstīti uz CoreXY kinemātiku, kā paskaidrots mūsu Voron 3D printeru rokasgrāmata iesācējiem. Šī ir izsmalcināta kustību sistēma, kurā gulta lielākoties ir nekustīga, bet ievērojami vieglākā drukas galviņa tiek pārvietota zibenīgā ātrumā. Atšķirībā no Delta printeriem, CoreXY dizains saglabā kvalitāti, vienlaikus ļaujot izmantot tiešās piedziņas ekstrūderus.

Vienīgā problēma ir tā, ka ārkārtējā sarežģītība un augstās izmaksas padara šos printerus neizdevīgus patērētāju 3D drukāšanai. Tādējādi CoreXY printeri joprojām ir paredzēti tikai nišas atvērtā koda projektiem, kas paredzēti 3D drukāšanas entuziastiem. Tas nav pārsteidzoši, ņemot vērā to, ka vidējais CoreXY 3D printeris maksā no 1000 līdz 2000 USD pa daļām.

Patērētāju 3D printeru ražotāji joprojām nav izdomājuši, kā padarīt šo tehnoloģiju par lētu un pietiekami pieejamu galvenajiem lietotājiem.

Ātrums ir luksusa 3D printeri, ko nevar atļauties

Rezumējot, ātra 3D drukāšana ir dārga lieta. Varat vai nu iegādāties lētu Delta printeri, kas darbojas ātri uz kvalitātes un apjoma rēķina, vai arī varat tērēt daudz naudas, iegādājoties CoreXY iekārtu. Neviena no šīm galējībām neatbilst patērētājiem.

Un tāpēc praktiski katrs patērētājs 3D printeris ir balstīts uz Prusa i3 dizainu. Šie printeri var darboties lēni, taču tie tomēr nodrošina labu līdzsvaru starp cenu, funkcijām un veiktspēju. Ātrums ir neveiksmīgs 3D printeru ražošanas upuris ar masu tirgus pievilcību.

5 mazāk zināmi rīki, kas atvieglo 3D printera apkopi

Lasiet Tālāk

Par autoru