Zakaj so 3D tiskalniki tako počasni?

3D tiskanje je z leti postalo poceni in zanesljivo. Začetnikom prijazni materiali, kot sta PLA in PETG, so naredili domačo proizvodnjo bolj dostopno kot prej. Na žalost dejanski postopek 3D tiskanja ostaja izjemno počasen in v mnogih primerih zahteva večdnevno tiskanje.

Zakaj 3D-tiskalniki še vedno opravljajo svoje poslovanje z ledeno hitrostjo, ko pa so potrošnikom na voljo že več kot desetletje?

Odgovor se skriva v inženirskih in proizvodnih izzivih za komercialno izvedljivost 3D-tiskanja. Oglejmo si te izzive in obetavno tehnologijo, ki bi lahko 3D-tiskanje naredila hitrejše za vse.

Nosilci postelje se ne marajo hitrega premikanja

Prvi namig se skriva v samem videzu tipičnega potrošniškega 3D tiskalnika. Iskanje 3D tiskalnikov v Amazonu daje rezultate, ki se med seboj praktično ne razlikujejo. To je nesrečen stranski produkt potrošniških 3D tiskalnikov, ki temeljijo na zasnovi Prusa i3. Očitno ni boljšega pristopa k množični proizvodnji poceni tiskalnikov. Žal je to prizadevanje za stroškovno učinkovitostjo na račun hitrosti.

Oglejmo si na hitro sistem gibanja Prusa i3, da razumemo, zakaj je temu tako.

Vaš povprečni potrošniški 3D je poceni predvsem zato, ker ni zapleten. Ta preprostost se razteza tudi na njihov sistem gibanja. Os X, na primer, obsega tiskalno glavo, ki se premika vzdolž dolžine iztiskanega aluminija z V-režo. Os Z pa premika celoten sklop osi X navzgor in navzdol. To se morda zdi veliko, vendar to ni velika skrb, ker se 3D-tiskalniki premikajo po osi Z redko in le delček milimetra naenkrat.

Vendar pa je nastavitev osi Y takšnih tiskalnikov vsekakor neoptimalna. Ta slaba os je zadolžena za herkulovsko nalogo premikanja celotne postelje, ki je tudi najtežja komponenta v 3D tiskalniku. Za hitro tiskanje je idealno, da so gibljive komponente čim lahke. Že zdaj je težko hitro premakniti tiskalno glavo, ki tehta 150 gramov, pri tem pa ohraniti mikrometrsko natančnost.

Zdaj si predstavljajte, da bi namesto tega storili enako z 1,5 kg težko posteljo. Ni presenetljivo, da se 3D-tiskalniki, ki uporabljajo zasnovo Prusa i3, iz tega razloga pogovorno imenujejo bed-slingers.

Kaj se zgodi, če tiskate hitro?

Ugotovili smo, zakaj je vaš povprečni 3D tiskalnik počasen. Kaj pa, če bi onemogočili omejitve vdelane programske opreme za hitrost in pospeševanje tiskanja, da bi vseeno hitro tiskali? Stroški prehitrega premikanja presegajo izredno obremenitev koračnih motorjev in povzročijo njihovo pregrevanje. Kakovost tiska je prva žrtev v boju med šibkim motorjem in trmasto maso težke postelje. To se kaže kot zvonjenje ali bledenje, ki ga povzročajo pretirane vibracije, povezane s hitrim tiskanjem.

V skrajnih primerih se lahko komponente 3D tiskalnika sčasoma otresejo. Čeprav je vijake enostavno ponovno priviti, hitro tiskanje na Prusa i3-style pogosto vodi do nepopravljive obrabe gibljivih komponent. Najbolj so prizadeti poceni valji z V-režami, ki se uporabljajo v sistemu gibanja takšnih tiskalnikov. Plastična kolesa, ki tečejo vzdolž gosenic v obliki črke V na aluminijastih ekstruzijah, se znatno obrabijo, ko so izpostavljena hitrim hitrostim tiskanja.

Tipičen 3D tiskalnik, ki temelji na zasnovi Prusa i3, ne more tiskati hitro z nobeno stopnjo kakovosti ali dolgoročno zanesljivostjo. Kaj pa tiskalniki, ki temeljijo na različnih dizajnih. Moralo bi obstajati nekaj izvedljivih alternativ, primernih za hitro tiskanje, kajne?

Delta tiskalniki: poceni in hitri, a nenatančni

Delta 3D tiskalniki so zasnovani tako, da so hitri. Njihova lahka tiskalna glava je hitrejša in bolj nadzorovana zaradi manjšega zagona. Poleg tega zasnova Delta uporablja manj sestavnih delov kot njena posteljna različica, zaradi česar je izdelava še cenejša. Tiskalniki, ki so poceni in hitri zvenijo popolno, a zakaj jih potem ne vidimo dovolj?

Tiskalniki, ki temeljijo na zasnovi Delta, pri svojem prizadevanju za hitrostjo naredijo veliko kompromisov. Njihove kompaktne in lahke tiskalne glave onemogočajo uporabo ekstruderja z neposrednim pogonom. Več o tej tehnologiji izveste v našem vodilo ekstruderja z neposrednim pogonom. Medtem pa zaradi te omejitve ekstruderja samo za Bowden tiskalniki Delta ne morejo ravnati s fleksibilnimi filamenti, kar škodi njihovi vsestranskosti.

Vendar pa je njihov največji kompromis v obliki zmanjšane kakovosti tiska, zlasti pri tiskanju velikih modelov, ki so razporejeni vodoravno. Poleg tega kakovost površinskega tiska, ki jo doseže Delta, ni primerljiva s posteljo. To še poslabša krožna postelja, ki omejuje prostornino zgradbe, in njihova splošna nagnjenost k uspehu le pri visokih odtisih.

Te omejitve so dovolj resne, da je potrošniška industrija 3D tiskanja potisnila Delta tiskalnike v nišo kljub njihovi impresivni hitrosti in stroškovni učinkovitosti.

Tiskalniki CoreXY: Hitrost ima svojo ceno

Najhitrejši tiskalniki temeljijo na kinematiki CoreXY, kot je razloženo v našem vodnik za začetnike za 3D tiskalnike Voron. To je sofisticiran sistem gibanja, pri katerem ležišče večinoma miruje, bistveno lažja tiskalna glava pa se premika z bliskovito hitrostjo. Za razliko od tiskalnikov Delta zasnova CoreXY ohranja kakovost, hkrati pa omogoča uporabo ekstruderjev z neposrednim pogonom.

Edina težava je v tem, da zaradi izjemne zapletenosti in visokih stroškov ti tiskalniki niso izvedljivi za potrošniško 3D tiskanje. Kot taki tiskalniki CoreXY ostajajo omejeni na nišne odprtokodne projekte, namenjene navdušencem 3D tiskanja. To ni presenetljivo, če upoštevamo, kako povprečen 3D tiskalnik CoreXY stane med 1000 in 2000 $ samo po delih.

Proizvajalci potrošniških 3D tiskalnikov še vedno niso ugotovili, kako narediti to tehnologijo poceni in dovolj dostopno za običajne uporabnike.

Hitrost je luksuz, ki si ga 3D tiskalniki ne morejo privoščiti

Če povzamemo, je hitro 3D tiskanje draga zadeva. Lahko imate poceni tiskalnik Delta, ki deluje hitro za ceno kakovosti in obsega izdelave, ali pa porabite bogastvo za stroj CoreXY. Nobena od teh skrajnosti ne ustreza potrošnikom.

In zato skoraj vsak potrošniški 3D tiskalnik temelji na dizajnu Prusa i3. Ti tiskalniki so morda počasni, vendar kljub temu dosežejo dobro ravnovesje med ceno, funkcijami in zmogljivostjo. Hitrost je nesrečna žrtev proizvodnje 3D tiskalnikov, ki so privlačni za množični trg.

5 manj znanih orodij, ki olajšajo vzdrževanje 3D tiskalnika

Preberite Naprej

O avtorju