De ce sunt imprimantele 3D atât de lente?

Imprimarea 3D a devenit ieftină și fiabilă de-a lungul anilor. Materialele prietenoase pentru începători, cum ar fi PLA și PETG, au făcut producția la domiciliu mai accesibilă decât înainte. Din păcate, procesul real de imprimare 3D rămâne extrem de lent, în multe cazuri necesitând imprimare de câteva zile.

De ce imprimantele 3D încă își desfășoară activitatea într-un ritm glacial, când sunt disponibile consumatorilor de peste un deceniu?

Răspunsul constă în provocările de inginerie și producție din spatele facerii imprimării 3D viabile din punct de vedere comercial. Să aruncăm o privire la aceste provocări și la o tehnologie promițătoare care ar putea face imprimarea 3D mai rapidă pentru toată lumea.

Plăștilor de pat nu le place să se miște rapid

Primul indiciu constă în aspectul unei imprimante 3D tipice pentru consumatori. Căutarea Amazon pentru imprimante 3D dă rezultate care par practic imposibil de distins unele de altele. Acesta este un produs secundar nefericit al imprimantelor 3D pentru consumatori care se bazează pe designul Prusa i3. Se pare că nu există o abordare mai bună pentru fabricarea în masă a imprimantelor ieftine. Din păcate, această căutare a eficienței costurilor vine cu prețul vitezei.

Să aruncăm o privire rapidă la sistemul de mișcare Prusa i3 pentru a înțelege de ce este așa.

3D-ul tău mediu pentru consumator este ieftin în primul rând pentru că nu este complicat. Această simplitate se extinde și asupra sistemului lor de mișcare. Axa X, de exemplu, cuprinde capul de imprimare care se deplasează de-a lungul unei lungimi de extrudare de aluminiu cu fantă în V. Axa Z, la rândul său, mută întregul ansamblu axa X în sus și în jos. Ar putea părea o greutate mare, dar nu este o preocupare majoră, deoarece imprimantele 3D se mișcă de-a lungul axei Z rar și doar o fracțiune de milimetru la un moment dat.

Cu toate acestea, configurarea pe axa Y a unor astfel de imprimante este cu siguranță suboptimă. Această axă slabă este însărcinată cu sarcina herculeană de a muta întregul pat, care se întâmplă să fie și cea mai grea componentă a unei imprimante 3D. Pentru a imprima rapid, în mod ideal doriți ca componentele în mișcare să fie cât mai ușoare posibil. Este deja dificil să miști rapid un cap de imprimare care cântărește 150 de grame, păstrând în același timp precizia micrometrului.

Acum, imaginați-vă că faceți același lucru cu un pat de 1,5 kg. Deloc surprinzător, imprimantele 3D care folosesc designul Prusa i3 sunt denumite în mod colocvial „bed-slingers” din acest motiv.

Ce se întâmplă oricum când imprimați rapid?

Ne-am dat seama de ce o imprimantă 3D medie este lentă. Dar dacă ar fi să dezactivăm limitele firmware-ului privind viteza de imprimare și accelerarea pentru a imprima rapid oricum? Costul deplasării prea repede depășește stresul enorm asupra motoarelor pas cu pas și supraîncălzirea acestora. Calitatea imprimării este prima victimă în lupta dintre un motor slab și masa încăpățânată a unui pat greu. Acest lucru se manifestă ca sunete sau fantomă cauzate de vibrațiile excesive asociate cu imprimarea rapidă.

În cazuri extreme, componentele imprimantei 3D se pot scutura în timp. Deși este ușor să strângeți din nou șuruburile, imprimarea rapidă pe stilul Prusa i3 duce adesea la uzura ireversibilă a componentelor de mișcare. Cele mai afectate sunt rolele ieftine cu fantă în V utilizate în sistemul de mișcare al unor astfel de imprimante. Roțile de plastic care rulează de-a lungul șinelor în formă de V pe extrudate din aluminiu se uzează semnificativ atunci când sunt supuse la viteze mari de imprimare.

Imprimanta 3D tipică bazată pe designul Prusa i3 nu poate imprima rapid cu nici un grad de calitate sau fiabilitate pe termen lung. Dar cum rămâne cu imprimantele bazate pe diferite modele. Ar trebui să existe câteva alternative viabile, potrivite pentru imprimare rapidă, nu?

Imprimante Delta: ieftine și rapide, dar inexacte

Imprimantele 3D Delta sunt proiectate de la zero pentru a fi rapide. Capul lor de imprimare ușor este mai rapid și mai controlabil datorită impulsului său inerent mai scăzut. În plus, designul Delta folosește mai puține componente decât omologul său, ceea ce îl face și mai ieftin de fabricat. Imprimantele care sunt ieftine și rapide sună perfect, dar atunci de ce nu vedem suficiente dintre ele?

Imprimantele bazate pe design Delta compromit mult în căutarea vitezei. Capetele lor de imprimare compacte și ușoare fac imposibilă implementarea unui extruder cu acționare directă. Aflați mai multe despre această tehnologie în pagina noastră ghidaj extruder cu antrenare directă. Între timp, această restricție exclusivă a extruderului Bowden face imprimantele Delta incapabile să manipuleze filamente flexibile, ceea ce le dăunează versatilității.

Cu toate acestea, cel mai mare compromis al lor vine sub forma unei calități reduse de imprimare, mai ales atunci când tipăriți modele mari care sunt întinse pe orizontală. În plus, calitatea de imprimare a suprafeței obținută de o Delta nu este comparabilă cu cele de slingers. Acest lucru este exacerbat și mai mult de patul circular care limitează volumul de construcție și de tendința generală a acestora de a excela doar la imprimeuri înalte.

Aceste limitări sunt suficient de severe pentru ca industria de imprimare 3D pentru consumatori să fi relegat imprimantele Delta pe o nișă, în ciuda vitezei lor impresionante și a rentabilității lor.

Imprimante CoreXY: Viteza are un preț

Cele mai rapide imprimante din jur se bazează pe cinematica CoreXY, așa cum este explicat în documentul nostru ghid pentru începători pentru imprimantele 3D Voron. Acesta este un sistem de mișcare sofisticat în care patul este în mare parte staționar, dar capul de imprimare semnificativ mai ușor este mișcat la viteze fulgerătoare. Spre deosebire de imprimantele Delta, designul CoreXY menține calitatea, permițând în același timp utilizarea extruderelor cu acționare directă.

Singura problemă este că complexitatea extremă și costurile ridicate implicate fac aceste imprimante neviabile pentru imprimarea 3D pentru consumatori. Ca atare, imprimantele CoreXY rămân limitate la proiecte open-source de nișă destinate pasionaților de imprimare 3D. Acest lucru nu este surprinzător, având în vedere modul în care o imprimantă 3D CoreXY medie costă între 1000 și 2000 USD doar în părți.

Producătorii de imprimante 3D pentru consumatori încă nu și-au dat seama cum să facă această tehnologie ieftină și suficient de accesibilă pentru utilizatorii mainstream.

Viteza este un lux pe care imprimantele 3D nu și-l permit

Pentru a rezuma acest lucru, imprimarea 3D rapidă este o afacere costisitoare. Puteți avea fie o imprimantă Delta ieftină, care funcționează rapid cu prețul calității și să crească volum, fie puteți cheltui o avere pe o mașină CoreXY. Niciuna dintre aceste extreme nu se potrivește consumatorilor.

Și de aceea, practic, fiecare imprimantă 3D pentru consumatori se bazează pe designul Prusa i3. Aceste imprimante ar putea fi lente, dar ating totuși un echilibru bun între preț, caracteristici și performanță. Viteza este o victimă nefericită a producției de imprimante 3D cu atractivitate pe piața de masă.

5 instrumente mai puțin cunoscute care fac întreținerea imprimantei 3D mai ușoară

Citiți în continuare

Despre autor