Miks on 3D-printerid nii aeglased?

3D-printimine on aastatega muutunud odavaks ja töökindlaks. Algajasõbralikud materjalid, nagu PLA ja PETG, on muutnud kodutootmise senisest kättesaadavamaks. Kahjuks jääb tegelik 3D-printimise protsess piinavalt aeglaseks, nõudes paljudel juhtudel mitu päeva printimist.

Miks teevad 3D-printerid endiselt oma äri liustikutempos, kui need on olnud tarbijatele kättesaadavad juba üle kümne aasta?

Vastus peitub inseneri- ja tootmisprobleemides, mis tagavad 3D-printimise äriliselt elujõuliseks muutmise. Vaatame neid väljakutseid ja paljutõotavat tehnoloogiat, mis võib muuta 3D-printimise kõigi jaoks kiiremaks.

Voodikärudele ei meeldi kiiresti liikuda

Esimene vihje peitub tüüpilises tarbijale mõeldud 3D-printeri välimuses. Amazonist 3D-printerite otsimine annab tulemusi, mis näevad üksteisest praktiliselt eristamatud. See on Prusa i3 disainil põhinevate 3D-printerite kahetsusväärne kõrvalsaadus. Ilmselt pole paremat lähenemist odavate printerite masstootmisele. Kahjuks toimub selline kuluefektiivsuse taotlemine kiiruse hinnaga.

Vaatame lühidalt Prusa i3 liikumissüsteemi, et mõista, miks see nii on.

Teie keskmine tarbijaklassi 3D on odav peamiselt seetõttu, et see on lihtne. See lihtsus laieneb ka nende liikumissüsteemile. Näiteks X-telg sisaldab prindipead, mis liigub piki V-pilu alumiiniumist väljapressimist. Z-telg omakorda liigutab kogu X-telje koostu üles-alla. See võib tunduda suure raskusena, kuid see pole suur probleem, sest 3D-printerid liiguvad mööda Z-telge harva ja korraga vaid murdosa millimeetrist.

Selliste printerite Y-telje seadistus on aga kindlasti ebaoptimaalne. Selle vaese telje ülesandeks on Heraklese ülesanne liigutada kogu voodi, mis on juhtumisi ka 3D-printeri raskeim komponent. Kiireks printimiseks peate ideaalis, et liikuvad komponendid oleksid võimalikult kerged. Juba praegu on keeruline 150 grammi kaaluvat prindipead kiiresti liigutada, säilitades samas mikromeetri täpsuse.

Kujutage nüüd ette, et teete sama 1,5 kg kaaluva voodiga. Pole üllatav, et Prusa i3 disaini kasutavaid 3D-printereid nimetatakse sel põhjusel kõnekeeles voodipesuks.

Mis juhtub, kui prindite kiiresti?

Oleme aru saanud, miks teie keskmine 3D-printer on aeglane. Aga mis siis, kui me keelaksime püsivara printimiskiiruse ja -kiirenduse piirangud, et printida niikuinii kiiresti? Liiga kiire liikumise hind ületab samm-mootoritele tohutu stressi tekitamise ja nende ülekuumenemise. Prindikvaliteet on esimene ohver võitluses nõrga mootori ja raske voodi kangekaelse massi vahel. See väljendub kiire printimisega seotud liigsest vibratsioonist põhjustatud helina või kummitustena.

Äärmuslikel juhtudel võivad 3D-printeri komponendid aja jooksul end lahti raputada. Kuigi kruvisid on lihtne uuesti kinni keerata, põhjustab Prusa i3 stiilis kiire printimine sageli liikumiskomponentide pöördumatut kulumist. Kõige rohkem kannatavad selliste printerite liikumissüsteemis kasutatavad odavad V-piluga rullikud. Alumiiniumist ekstrusioonidel mööda V-kujulisi roomikuid kulgevad plastrattad kuluvad suurel printimiskiirusel märkimisväärselt.

Tüüpiline Prusa i3 disainil põhinev 3D-printer ei suuda printida kiiresti, mitte mingilgi määral kvaliteetselt ega pikaajaliselt. Aga kuidas on lood erineva disainiga printeritega. Peaks olema mõned elujõulised alternatiivid, mis sobivad kiireks printimiseks, eks?

Delta printerid: odavad ja kiired, kuid ebatäpsed

Delta 3D-printerid on algusest peale loodud kiireks. Nende kerge prindipea on oma loomupäraselt väiksema tõuke tõttu kiirem ja paremini juhitav. Veelgi enam, Delta disain kasutab vähem komponente kui selle voodirippude analoog, mis muudab selle valmistamise veelgi odavamaks. Printerid, mis on nii odavad kui ka kiired, kõlavad täiuslikult, kuid miks me siis ei näe neid piisavalt?

Delta disainil põhinevad printerid teevad kiiruse taotlemisel palju järeleandmisi. Nende kompaktsed ja kerged prindipead muudavad otseajamiga ekstruuderi rakendamise võimatuks. Lisateavet selle tehnoloogia kohta leiate meie lehelt otseajamiga ekstruuderi juhik. Samal ajal muudab see ainult Bowdeni ekstruuderi piirang Delta printerid painduvate filamentide käsitlemise võimetuks, mis kahjustab nende mitmekülgsust.

Nende suurim kompromiss on aga langenud prindikvaliteedi näol, eriti suurte, horisontaalselt laiali paigutatud mudelite printimisel. Lisaks ei ole Delta saavutatud pinnatrüki kvaliteet võrreldav voodirippudega. Seda süvendab veelgi ümmargune voodi, mis piirab ehitusmahtu, ja nende üldine kalduvus silma paista ainult kõrgete trükiste puhul.

Need piirangud on piisavalt tõsised, et tarbijate 3D-printimise tööstus oleks Delta printerid nišši tõrjunud, hoolimata nende muljetavaldavast kiirusest ja kulutõhususest.

CoreXY printerid: kiirus on hinnaga

Kiireimad printerid põhinevad CoreXY kinemaatikal, nagu on selgitatud meie artiklis Voroni 3D-printerite juhend algajatele. See on keerukas liikumissüsteem, kus voodi on suures osas paigal, kuid oluliselt kergemat prindipead liigutatakse välkkiirelt. Erinevalt Delta printeritest säilitab CoreXY disain kvaliteedi, võimaldades samal ajal kasutada otseajamiga ekstruudereid.

Ainus probleem on see, et äärmine keerukus ja sellega seotud suured kulud muudavad need printerid tarbijatele 3D-printimiseks elujõuliseks. Seetõttu on CoreXY printerid piiratud ainult avatud lähtekoodiga nišiprojektidega, mis on suunatud 3D-printimise entusiastidele. See pole üllatav, arvestades, kuidas keskmine CoreXY 3D-printer maksab ainuüksi osadena 1000–2000 dollarit.

Tarbijatele mõeldud 3D-printerite tootjad pole ikka veel aru saanud, kuidas muuta see tehnoloogia tavakasutajatele piisavalt odavaks ja ligipääsetavaks.

Kiirus on luksuslik 3D-printerid, mida ei saa endale lubada

Kokkuvõtteks võib öelda, et kiire 3D-printimine on kallis asi. Teil võib olla kas odav Delta printer, mis töötab kiiresti kvaliteedi ja ehitusmahu hinnaga, või võite kulutada CoreXY masinale terve varanduse. Kumbki neist äärmustest ei sobi tarbijatele.

Ja see on põhjus, miks peaaegu iga tarbijale mõeldud 3D-printer põhineb Prusa i3 disainil. Need printerid võivad olla aeglased, kuid siiski saavutavad nad hea tasakaalu hinna, funktsioonide ja jõudluse vahel. Kiirus on massiturule meeldivate 3D-printerite tootmise kahetsusväärne õnnetus.

5 vähemtuntud tööriista, mis muudavad 3D-printerite hooldamise lihtsamaks

Loe edasi

Autori kohta