Miksi 3D-tulostimet ovat niin hitaita?

3D-tulostuksesta on tullut halpaa ja luotettavaa vuosien varrella. Aloittelijaystävälliset materiaalit, kuten PLA ja PETG, ovat tehneet kodin valmistuksesta aiempaa helpompaa. Valitettavasti varsinainen 3D-tulostusprosessi on edelleen tuskallisen hidasta ja vaatii monissa tapauksissa useiden päivien tulostamisen.

Miksi 3D-tulostimet jatkavat liiketoimintaansa edelleen jääkauden vauhdilla, kun ne ovat olleet kuluttajien saatavilla yli vuosikymmenen?

Vastaus piilee suunnittelu- ja tuotantohaasteissa, jotka ovat 3D-tulostuksen kaupallisen kannattavuuden takana. Katsotaanpa näitä haasteita ja lupaavaa tekniikkaa, joka voi tehdä 3D-tulostamisesta nopeampaa kaikille.

Bed-slingers eivät pidä liikkumisesta nopeasti

Ensimmäinen vihje on tyypillisen kuluttajan 3D-tulostimen ulkonäkö. Amazonista 3D-tulostimien etsiminen tuottaa tuloksia, jotka näyttävät käytännössä erottamattomilta. Se on valitettava sivutuote kuluttajien 3D-tulostimista, jotka perustuvat Prusa i3 -suunnitteluun. Ei ilmeisesti ole parempaa lähestymistapaa halpojen tulostimien massavalmistukseen. Valitettavasti tämä kustannustehokkuuden tavoittelu tapahtuu nopeuden kustannuksella.

Katsotaanpa nopeasti Prusa i3 -liikejärjestelmää ymmärtääksemme, miksi näin on.

Keskivertokuluttajatason 3D on halpa ensisijaisesti siksi, että se on mutkaton. Tämä yksinkertaisuus ulottuu myös niiden liikejärjestelmään. Esimerkiksi X-akseli käsittää tulostuspään, joka liikkuu pitkin V-uraa olevaa alumiinipursotusta. Z-akseli puolestaan ​​liikuttaa koko X-akselikokoonpanoa ylös ja alas. Se saattaa tuntua suurelta painolta, mutta se ei ole suuri huolenaihe, koska 3D-tulostimet liikkuvat Z-akselia pitkin harvoin ja vain millimetrin murto-osan kerrallaan.

Tällaisten tulostimien Y-akselin kokoonpano on kuitenkin ehdottomasti epäoptimaalinen. Tämän köyhän akselin tehtävänä on siirtää koko sänkyä herkuleiseen tehtävään, joka on myös 3D-tulostimen raskain komponentti. Jotta voit tulostaa nopeasti, haluat mieluiten liikkuvien komponenttien olevan mahdollisimman kevyitä. On jo hankalaa siirtää nopeasti 150 grammaa painavaa tulostuspäätä samalla kun säilytetään mikrometrin tarkkuus.

Kuvittele nyt tekeväsi saman 1,5 kg: n sängyn kanssa. Ei ole yllättävää, että Prusa i3 -mallia käyttävät 3D-tulostimet ovat tästä syystä puhekielessä nimeltä bed-slingers.

Mitä tapahtuu, kun tulostat nopeasti?

Olemme selvittäneet, miksi keskimääräinen 3D-tulostimesi on hidas. Mutta entä jos poistaisimme laiteohjelmiston tulostusnopeuden ja kiihtyvyyden rajoitukset, jotta tulostus olisi nopeaa? Liian nopean liikkumisen kustannukset eivät ylitä askelmoottoreiden valtavaa rasitusta ja niiden ylikuumenemista. Tulostuslaatu on ensimmäinen uhri taistelussa heikon moottorin ja raskaan alustan itsepäisen massan välillä. Tämä ilmenee soittona tai haamukuvana, joka johtuu nopeaan tulostukseen liittyvästä liiallisesta tärinästä.

Äärimmäisissä tapauksissa 3D-tulostimen komponentit voivat ravistaa itsensä irti ajan myötä. Vaikka ruuvit on helppo kiristää uudelleen, nopea tulostus Prusa i3 -tyyliin johtaa usein liikekomponenttien peruuttamattomaan kulumiseen. Pahiten osumia ovat halvat V-urarullat, joita käytetään tällaisten tulostimien liikejärjestelmissä. Muovipyörät, jotka kulkevat V-muotoisia uria pitkin alumiinipuristeilla, kuluvat merkittävästi, kun niihin kohdistuu suuria tulostusnopeuksia.

Tyypillinen Prusa i3 -malliin perustuva 3D-tulostin ei pysty tulostamaan nopeasti millään laadulla tai pitkällä aikavälillä. Mutta entä tulostimet, jotka perustuvat erilaisiin malleihin. Pitäisi olla joitain toteuttamiskelpoisia vaihtoehtoja, jotka sopivat nopeaan tulostamiseen, eikö?

Delta-tulostimet: halpoja ja nopeita, mutta epätarkkoja

Delta 3D-tulostimet on suunniteltu alusta alkaen nopeiksi. Niiden kevyt tulostuspää on nopeampi ja paremmin hallittavissa, koska se on luonnostaan ​​pienempi. Lisäksi Delta-design käyttää vähemmän komponentteja kuin sen sänky-slinger-vastine, mikä tekee sen valmistamisesta vieläkin halvempaa. Tulostimet, jotka ovat halpoja ja nopeita, kuulostavat täydelliseltä, mutta miksi emme sitten näe niitä tarpeeksi?

Delta-suunnitteluun perustuvat tulostimet tekevät paljon kompromisseja nopeuden tavoittelussa. Niiden kompaktit ja kevyet tulostuspäät tekevät suoravetoisen ekstruuderin käyttöönoton mahdottomaksi. Lue lisää tästä tekniikasta sivuiltamme suorakäyttöinen ekstruuderin ohjain. Samaan aikaan tämä vain Bowden-ekstruuderin rajoitus tekee Delta-tulostimista kykenemättömiä käsittelemään joustavia filamentteja, mikä heikentää niiden monipuolisuutta.

Niiden suurin kompromissi on kuitenkin heikentynyt tulostuslaatu, erityisesti tulostettaessa suuria malleja, jotka on levitetty vaakasuoraan. Lisäksi Deltan saavuttama pintatulostuslaatu ei ole verrattavissa sänkyjännitteisiin. Tätä pahentaa entisestään pyöreä sänky, joka rajoittaa rakennustilavuutta, ja niiden yleinen taipumus loistaa vain korkeissa tulosteissa.

Nämä rajoitukset ovat tarpeeksi ankarat, jotta kuluttajien 3D-tulostusteollisuus on syrjäyttänyt Delta-tulostimet markkinaraon huolimatta niiden vaikuttavasta nopeudesta ja kustannustehokkuudesta.

CoreXY-tulostimet: Nopeudella on hintansa

Nopeimmat tulostimet perustuvat CoreXY-kinematiikkaan, kuten kuvassamme selitetään Voronin 3D-tulostimien aloittelijaopas. Tämä on hienostunut liikejärjestelmä, jossa sänky on suurelta osin paikallaan, mutta huomattavasti kevyempää tulostuspäätä liikutetaan salamannopeasti. Toisin kuin Delta-tulostimet, CoreXY-rakenne säilyttää laadun ja mahdollistaa suorakäyttöisten ekstruuderien käytön.

Ainoa ongelma on, että äärimmäinen monimutkaisuus ja korkeat kustannukset tekevät näistä tulostimista käyttökelvottomia kuluttajien 3D-tulostukseen. Sellaisenaan CoreXY-tulostimet ovat rajoitettuja avoimen lähdekoodin niche-projekteihin, jotka on suunnattu 3D-tulostuksen ystäville. Se ei ole yllättävää, kun otetaan huomioon, kuinka keskimääräinen CoreXY 3D -tulostin maksaa osissa 1000–2000 dollaria.

Kuluttajille tarkoitettujen 3D-tulostimien valmistajat eivät ole vieläkään keksineet, kuinka tästä tekniikasta saadaan halpa ja helposti lähestyttävä tavallisille käyttäjille.

Nopeus on luksusta, johon 3D-tulostimilla ei ole varaa

Yhteenvetona voidaan todeta, että nopea 3D-tulostus on kallista. Voit joko hankkia halvan Delta-tulostimen, joka toimii nopeasti laadun ja koon kustannuksella, tai voit käyttää omaisuuksia CoreXY-koneeseen. Kumpikaan näistä ääripäistä ei sovi kuluttajille.

Ja siksi käytännössä jokainen kuluttajien 3D-tulostin perustuu Prusa i3 -suunnitteluun. Nämä tulostimet saattavat olla hitaita, mutta niissä on kuitenkin hyvä tasapaino hinnan, ominaisuuksien ja suorituskyvyn välillä. Speed ​​on valitettava uhri massamarkkinoille houkuttelevien 3D-tulostimien valmistuksessa.

5 vähemmän tunnettua työkalua, jotka helpottavat 3D-tulostimien ylläpitoa

Lue Seuraava

Kirjailijasta