Кинематический 3D-принтер, какой лучше

Обновлено: 18.05.2024

Механическое устройство кинематики corexy включает в себя уникальное движение двигателя, при котором двигатели X или Y перемещаются вместе или напротив друг друга, чтобы перемещать каретку слева направо, вперед или назад . Если бы вы двигали только один двигатель, вы бы увидели, как печатающая головка движется по диагонали. Если два двигателя будут двигаться друг против друга, печатающая головка будет двигаться вдоль оси X. двигаться по оси Y.

Как работает CoreXY?

Конструкция 3D-принтера CoreXY сильно отличается от большинства распространенных систем перемещения 3D-принтеров, в которых для каждой оси предусмотрен отдельный шаговый двигатель. Система перемещения core-xy предназначена для минимизации крутящего момента при перемещении гентри и каретки.

Параллельная кинематика corexy означает, что двигатели являются самым большим источником инерции в системе и являются стационарными. Это означает быстрое ускорение, потому что два шаговых двигателя обеспечивают перемещение обеих осей независимо или одновременно. Основным преимуществом конструкции является то, что двигатели остаются в статическом положении.

Кинематика corexy представляет собой сложную систему движения, в которой двигатели X или Y движутся вместе или напротив друг друга, чтобы перемещать каретку слева направо, вперед или назад. Если бы вы двигали только один двигатель, вы бы увидели, как печатающая головка движется по диагонали. Если два двигателя будут двигаться друг против друга, печатающая головка будет двигаться вдоль оси X. двигаться по оси Y.

Два мотора (X и Y)

Оба мотора двигаются по часовой стрелке >> Каретка двигается влево
Оба мотора двигаются против часовой стрелки>> Каретка движется вправо
Оба двигателя движутся друг против друга>> Каретка движется вперед и назад
Двигается один двигатель>> Каретка движется по диагонали

Движение CoreXY

Траектория ремня 3D-принтера corexy была исследована во многих механических устройствах. Два основных метода прокладки ремней Corexy: ремни перекрещиваются и не перекрещиваются. Основное внимание следует уделить тому, чтобы траектория прокладки ремня была параллельна направляющим X и Y. Здесь есть отличный блог Марка Рехорста о двухосном ременном пути.

CoreXY против Hbot

Что нужно знать перед покупкой 3D-принтера

Все пользователи разные и имеют разные потребности. Не существует одного принтера для всех. Вы должны учитывать:

Опыт: каков ваш опыт работы с 3D-принтерами или механическими компонентами и электроникой, которые могут потребовать технического обслуживания или сложного обучения.

Применение: Какие детали вы собираетесь печатать? Какой размер? Какие материалы? Сколько?

Ожидания. Какое качество или пользовательский опыт вы ожидаете? Какое техническое обслуживание может применяться?

Бюджет: сколько вы можете потратить или сколько готовы потратить? Вы получаете то, за что платите, но вам может не понадобиться многого.

До сих пор 3D-печать любых гибких материалов, таких как одеяла или платья, предоставлялась профессионалам. Объекты, похожие на ткань, были технически возможны, но люди не могли напечатать их с помощью собственных MakerBot. Студия генеративного дизайна Nervous System работает над тем, чтобы изменить ситуацию: ее новое бесплатное настольное приложение Kinematics позволяет любому, у кого есть 3D-принтер, создавать гибкие продукты дома.

Технология моделирования и сжатия кинематики может взять проект объекта, который больше, чем сам 3D-принтер, и сжать его до размера, который позволит ему поместиться в принтер, что позволяет сделать его одним выстрелом, одним куском. . Конечный продукт в прямом и переносном смысле больше, чем сумма его частей.

Процесс начинается с дизайна 3D-печатного объекта, например браслета. Приложение Kinematics превращает дизайн в пазл из сотен, а иногда и тысяч треугольников. Чем меньше треугольники, тем более гибким будет конечный элемент. Затем все треугольные части головоломки соединяются, а окончательный дизайн сжимается до размера, который позволяет напечатать его на 3D-принтере в виде одной непрерывной части.

В настоящее время с помощью Kinematics можно создавать гибкие украшения и небольшие предметы, но Nervous System работает над добавлением поддержки более сложных предметов, таких как платья, которые можно было бы специально подогнать по фигуре владельца с помощью 3D-сканирования. Эта технология еще далеко впереди, но на данный момент набор вещей, которые 3D-принтеры могут сделать дома, стал немного больше, гибче и немного практичнее.

Помимо множества тестовых устройств, у Мартина теперь работает четвертый собственный 3D-принтер, и он занимается печатью в качестве хобби для друзей, семьи и себя. Он с радостью делится своим опытом с каждой новой статьей.

Артиллерия Sidewinder X2 | Практический обзор | Стоит ли оно того? – 17 марта 2022 г.
Смола Creality, смываемая водой | Практический тест и обзор – 15 марта 2022 г.
Обзор Anycubic PLA | Практический тест | Стоит ли оно того? – 10 марта 2022 г.

Системы CoreXY или H-Bot, используемые в 3D-принтерах, различаются главным образом своей механикой. Поэтому, если вы заинтересованы в создании 3D-принтера, вам нужно изучить различные компоненты для создания плавного движения в принтере.

Во избежание путаницы, вот разница между традиционными декартовыми 3D-принтерами и системами CoreXY и H-Bot: традиционные декартовские принтеры перемещают ось X с помощью печатающей головки и ось Y с помощью платформы для печати. В сравниваемых здесь системах головка принтера перемещается по осям и Y, а печатная платформа не перемещается по этим осям!

Чем отличаются системы CoreXY и H-Bot? Самая большая разница заключается в том, что системы CoreXY имеют два ремня ГРМ, а системы H-Bot — только один. Это означает, что системы CoreXY имеют меньшую вибрацию и могут печатать намного точнее и быстрее, чем системы H-Bot.

CoreXY

Лучший способ понять, как работают обе системы, — увидеть их в действии. Для этого идеально подходят очень подробные видеоролики thang010146 на Youtube.

Вот видео для системы CoreXY:

Важно, чтобы оба ремня ГРМ были надежно прикреплены к фиолетовому предмету с обоих концов.

Линейные перемещения фиолетового объекта по осям X и Y управляются красным и оранжевым ведущими шкивами. Черный ремень ГРМ соединяет красный ведущий шкив с розовыми шкивами. Красный ремень ГРМ соединяет оранжевый ведущий шкив с желтыми шкивами.

Когда красный и оранжевый шкивы вращаются с одинаковой скоростью в противоположных направлениях, объект перемещается вдоль оси X.
Когда красный и оранжевый шкивы вращаются с одинаковой скоростью в одном направлении, объект перемещается по оси Y.
Если вращается только один ведущий шкив, фиолетовый объект движется по диагонали.

Зеленая линия — это траектория точки на объекте.

Есть также видео о системе H-Bot:

Оранжевый объект перемещается линейно по осям X и Y. Направление определяется розовым и зеленым ведущими шкивами.

Очень важно, чтобы одна часть черного ремня ГРМ была прикреплена к оранжевому блоку, а другая часть проходила через него.

Если вращается только один шкив, объект движется по диагонали.
Когда розовый и зеленый шкивы вращаются с одинаковой скоростью в противоположных направлениях, объект перемещается вдоль оси X.
Если розовый и зеленый шкивы вращаются с одинаковой скоростью в одном направлении, объект перемещается по оси Y.

Зеленая линия — это траектория точки на объекте.

Какую систему выбрать при создании 3D-принтера?

CoreXY и H-Bot; Какая механическая система лучше всего подходит для создания 3D-принтера? Когда вы смотрите на конструкцию H-Bot, на первый взгляд она кажется намного более эффективной и плавной, чем CoreXY.

Это может быть связано с тем, что Core-XY имеет значительно больше ремней и шкивов, которые также распределены по нескольким уровням. Однако движения Core-XY не только очень точны и компактны, но также воспроизводимы и линейны. Поэтому системы CoreXY становятся все более популярными.

В обеих системах используется декартова система координат.

Вместо одного шагового двигателя для каждой из трех осей два двигателя соединены для перемещения по осям X и Y.

Стационарные двигатели параллельной кинематики убедительны не только благодаря более высокому ускорению и, как следствие, очень низкой инерции, но и благодаря точности позиционирования. Накопленные ошибки направляющих не возникают.

Системы H-Bot очень похожи на системы CoreXY в области привода. Однако системы H-Bot работают с одним очень длинным ремнем, а не с двумя короткими ремнями, как в случае с системой CoreXY.

Это не только увеличивает источник ошибок, но и, возможно, снижает качество печати. Долговечность системы H-Bot также находится под угрозой, если оси и ремни не идеально согласованы и не выровнены.

Различия между системой CoreXY и системой H-Bot объясняются ниже.

Различия CoreXY и H-Bot

CoreXY убеждает своей квадратной конструкцией с декартовой системой координат. Он отличается, например, от Prusa тем, что его печатная платформа перемещается только по вертикальной оси Z. Однако печатающая головка CoreXY перемещается по горизонтальным осям X и Y.

CoreXY отличается от H-Bot гораздо более длинным ремнем. Система шкивов также намного больше. Этот механизм предотвращает чрезмерный крутящий момент и, таким образом, снижает износ ремней и принтера в целом. Оптически H-Bot также выполнен в декартовом стиле.

Принтеры на основе механизма CoreXY обычно имеют квадратную форму. Высококачественные модели также убедительны благодаря дизайну корпуса. Сама печатающая головка приводится в движение двумя относительно длинными зубчатыми ремнями, соединенными с шаговым двигателем.

В зависимости от направления вращения двигателя печатающая головка движется в разных направлениях. Если работает только один шаговый двигатель, печатающая головка перемещается по диагонали. Если печатающая головка должна двигаться только в направлении X или Y, двигатели должны двигаться в противоположных направлениях или вместе.

Благодаря конструкции рамы и способу перемещения осей относительно друг друга системы CoreXY имеют ряд преимуществ по сравнению с сопоставимыми 3D-принтерами. Как и другие системы, система CoreXY имеет слабые места и недостатки по сравнению с системой H-Bot. Преимущества и недостатки обеих систем обсуждаются ниже.

CoreXY — плюсы и минусы

В отличие от других декартовых моделей, система CoreXY основана на изменении осей X и Y. Два спаренных шаговых двигателя управляют осями. Эта муфта основана на особом расположении ремней. Этот тип дизайна был проверен во многих 3D-принтерах.

Преимущества системы CoreXY:

Высокая точность
Высокая скорость печати
В прямом сравнении с системой H-Bot: предотвращение нежелательного крутящего момента в области рамы.

Одним из самых больших преимуществ системы CoreXY является то, что система способна печатать очень быстро. Несравненные конструкции принтеров, подвижный портал часто крепится к соответствующим шаговым двигателям или даже к печатной платформе. Во время фактического процесса печати они бросаются вперед и назад. Это приводит не только к чрезмерной вибрации, но и к износу соответствующей заготовки.

Система CoreXY убедительна благодаря прочно закрепленным шаговым двигателям. Тот факт, что вы можете перемещать печатную платформу по вертикали, также является положительным моментом. Инструментальная головка — единственная часть принтера, которая перемещает массу со значительной скоростью. Этот механический аспект значительно снижает количество вибраций.

Принтеры, работающие с системой CoreXY, обеспечивают не только гораздо более высокую скорость печати, но и чрезвычайно высокое качество печати.

Еще одним преимуществом принтеров, изготовленных в конструкции CoreXY, является печатная платформа, поскольку она перемещается по оси Z. Таким образом, принтеры CoreXY могут производить тот же объем конструкции с меньшими габаритными размерами. Система CoreXY имеет эту функцию, как и H-Bot.

Поскольку инструментальная головка принтера CoreXY перемещается горизонтально как в направлении X, так и в направлении Y, она может получить доступ ко всей строительной плате.

Для новичков часто возникают проблемы с ремнями или системой ремней. Хотя ремни необходимы для функционирования принтера CoreXY, они, конечно, также могут вызывать проблемы. Это происходит, например, в том случае, если они не выровнены должным образом или если они слишком тугие или слишком свободные.

Если ремни не выровнены должным образом и не идут параллельно, могут возникнуть другие серьезные проблемы.

Чрезмерное натяжение ремня может привести к повышенному износу. Кроме того, слишком сильное натяжение может существенно повлиять на точность печати. В некоторых случаях чрезмерное натяжение ремня может привести к дальнейшей неисправности компонентов принтера.

В конструкции CoreXY натяжение ремней играет важную роль. Например, если ремни выбраны из низкокачественного материала, они могут быстрее растягиваться и, следовательно, быстрее изнашиваться. Это часто приводит к тому, что 3D-принтер через короткое время теряет точность.

Недостатки системы CoreXY:

Обычно более сложный в эксплуатации, чем обычный декартов проект.
Требуется множество отклоняющих роликов
Требуются длинные ремни

Однако принтер CoreXY со слишком высоким или слишком низким натяжением ремня не единственный, у кого такая проблема. Другие 3D-принтеры также имеют повторяющиеся проблемы в этой области с различными быстроизнашивающимися деталями. К ним относятся, например, дефекты точности и общего качества печати.

Еще одним недостатком системы CoreXY является конструкция рамы. Хотя рама относительно стабильна по сравнению с другими 3D-принтерами, она может быть неточной, если рама собрана не идеально прямоугольно. Однако эту проблему можно решить с помощью фиксированного квадрата.Угловые кронштейны также помогают поддерживать вертикальное положение принтера CoreXY.

Многие разработчики принтеров выбирают систему CoreXY вместо других систем, поскольку ее ядро более компактно. Еще одним преимуществом является более простая настройка. Если сборка была выполнена правильно, дизайн CoreXY порадует высоким качеством печати.

H-Bot — плюсы и минусы

Дизайн H-Bot убеждает своей прямой и элегантной конструкцией. Тем не менее, у H-Bot есть проблема с дизайном. Точные движения — за исключением нескольких систем H-Bot, изготовленных с очень жесткими допусками — могут выйти из-под контроля.

Из-за своей специфики система H-Bot больше подходит для профессионалов. Подобно принципу CoreXY, система H-Bot использует два шаговых двигателя, соединенных вместе. Таким образом, система H-Bot генерирует движения в плоскости X-Y. Двигатели вращаются в одном направлении (ось X) или в противоположном направлении (ось Y).

Однако у этого варианта 3D-принтера есть серьезный недостаток. Если ремни и оси не выровнены оптимально, создается дополнительный крутящий момент. Идеальное выравнивание невозможно. Дополнительные крутящие моменты ухудшают качество печати, и принтер может даже заклинить. Хотя негативный эффект можно свести к минимуму, это требует реального ноу-хау и больших усилий с точки зрения выравнивания.

Преимущества системы H-Bot:

Только один ремень
Чисто теоретически может быть достигнута очень высокая точность

H-Bot использует два двигателя для перемещения ремня ГРМ. Этот ремень управляется системой направляющих шкивов. Сам ремень крепится к каретке и движется по направляющей вдоль одной оси.

Он установлен на двух дополнительных направляющих приспособлениях, чтобы обеспечить движение в ортогональном направлении.

H-Bots можно спроектировать так, чтобы они обеспечивали те же функции, что и порталы XY-этапа, но без их недостатков. Движение H-Bot можно планировать и комбинировать с другими компонентами. Эта функция позволяет использовать множество различных типов приложений.

Приложения для системы H-Bot могут включать двухточечное позиционирование, выбор местоположения, заполнение и нанесение материала, плановую или трехмерную резку и многие другие функции.

Другие факторы, говорящие в пользу H-Bot, — это возможность снизить общую стоимость покупки. Например, H-Bot может использовать менее дорогие шкивы или звездочки вместо шпинделей с резьбой. Ремни стоят значительно меньше, чем ходовые винты или линейные двигатели. Это снижает первоначальные инвестиции и затраты на обслуживание.

Поскольку оси не накладываются друг на друга, как в CoreXY, снижается общий вес и сложность системы. Эта форма сокращения также экономит затраты. Благодаря уменьшению веса, двигатели меньшего размера также могут быть рассчитаны впоследствии. Плавная конструкция H-Bot имеет дополнительное преимущество в виде повышенной пропускной способности. Система ускоряется с меньшей массой.

Поскольку два двигателя используют одну и ту же нагрузку, распределение нагрузки в системе относительно сбалансировано. Возможно использование двух одинаковых двигателей. Замена резьбовых шпинделей ременной передачей снижает трение в системе.

H-Bot может быть построен по модульному принципу. Рабочая зона может быть увеличена или уменьшена в зависимости от размера. Изменения скорости или точности системы можно добиться, изменив диаметр ведущего шкива.

Вместо дорогих линейных двигателей можно использовать более дешевые роторные двигатели.

Недостатки системы H-Bot:

Ремень очень длинный
Требуется идеальное выравнивание
Дополнительные крутящие моменты могут снизить качество печати.

Основной недостаток системы H-Bot заключается в том, что для перемещения H-Bot требуются осмысленные координаты XY. Из-за комбинированной конструкции необходимо учитывать дополнительные аспекты безопасности для предельных значений. Чтобы остановить систему при достижении предельного значения, оба двигателя должны затормозиться согласованным образом. В этой области ремень ГРМ может вызвать ошибку положения нагрузки из-за своей гибкости.

Вывод: CoreXY против H-Bot

И системы CoreXY, и H-Bot имеют право на существование. CoreXY случайным образом решает проблему чистого крутящего момента, присущую H-Bot. CoreXY — это реализация линейного перемещения по двум осям. Разработанный MIT Media Labs, даже дизайн этого принтера находится в открытом доступе.

В целом, принтер CoreXY предлагает те же функции, что и принтер H-Bot, но отличается легко перемещаемой платформой, в которой оба двигателя прикреплены к раме. За счет пересечения ремня исключаются нежелательные векторы крутящего момента. Большое преимущество перед системой H-Bot. Именно здесь у H-Bot самая большая слабость.

По сравнению с другими 3D-принтерами конструкции CoreXY и H-Bot можно считать особым случаем.Оба принтера представляют собой гениальное решение с фиксированными двигателями. Благодаря оригинальной системе зубчатых ремней печатающая головка может располагаться в любом месте по осям X и Y.

Конструкция 3D-принтера SolidCore – это реализация кинематики CoreXY, основанная на исследованиях Илана Мойера, проведенных в Массачусетском технологическом институте. Общие конструкции систем движения используют декартову кинематику, Core-XY можно использовать для увеличения скорости процесса 3D-печати. Система движения CoreXY работает с двумя шаговыми двигателями, расположенными в другой плоскости, чем движение ременной системы. Движением двигателя можно управлять с помощью контроллера движения Duet3D. В нашей методологии движения двигателя система движения каждой кинематики 3D-принтера может быть протестирована и сравнена по ряду факторов. Движение и положение шагового двигателя обеспечиваются импульсными сигналами от микроконтроллера и входом числового управления G-кодом.

Откройте для себя мировые исследования

20 миллионов участников
135 миллионов публикаций
Более 700 тыс. исследовательских проектов

Аннотация — Дизайн 3D-принтера SolidCore представляет собой реализацию кинематики CoreXY, основанную на исследовании

Илан Мойер, Массачусетский технологический институт. Общие конструкции систем движения используют декартову кинематику, Core-XY можно использовать для

расположены в другой плоскости, чем движение ременной системы. Движением двигателя можно управлять с помощью

контроллер движения Duet3D. В нашей методологии движения двигателя система движения каждого 3D-принтера

кинематику можно протестировать и сравнить по ряду факторов. Движение и положение шагового двигателя