Spiegazione delle stampanti 3D FDM: cartesiana, Delta, CoreXY e altro
Tutte le tecnologie FDM
cartesiano
Delta
SCARA
H-Bot
CoreXY
belt
Polare
Le stampanti FDM sono molto più diverse delle semplici stampanti 3D cartesiane. Informazioni su delta, SCARA, belt, CoreXY, H-bot, polar e altro!
La stampa FDM è iniziata alla fine degli anni ’80
La stampa 3D si è evoluta in modo significativo nel corso degli anni e sono emersi molti nuovi tipi di stampanti. Quello che era iniziato come un modo per creare parti personalizzate negli anni ’80 è cresciuto fino a diventare molto di più.
La sola tecnologia di stampa FDM comprende molte classificazioni diverse di stampanti. In questo articolo, ci concentreremo su sette tipi di stampanti FDM: cartesiane, delta , CoreXY , H-bot, polar, SCARA e belt . Anche se esamineremo solo queste poche, non sono affatto le uniche stampanti FDM in circolazione!
Cosa rende le stampanti diverse?
In realtà, ci sono molti aspetti che si potrebbero considerare per differenziare le stampanti FDM. Detto questo, forse i due più importanti sono il sistema di coordinate operativo e la natura meccanica.
Dal punto di vista del sistema di coordinate, tutte le sette stampanti FDM di cui sopra, ad eccezione delle stampanti 3D polari, utilizzano coordinate cartesiane. Ciò significa che le stampanti delta, CoreXY, H-bot, SCARA e da cintura (belt) rientrano tecnicamente nella classificazione cartesiana. Detto questo, la maggior parte non viene definita tale per la natura del fatto che ha nomi più specifici, che spesso hanno a che fare con la meccanica.
Un modo per interpretare le relazioni tra i tipi di stampante FDM
Stampanti polari a parte, le stampanti delta e SCARA possono essere considerate i loro tipi in base esclusivamente alle loro configurazioni meccaniche uniche, la prima che impiega tre bracci di coordinamento sospesi da un telaio e la seconda stessa è un braccio robotico.
La maggior parte delle altre stampanti cartesiane, quelle forse più familiari al produttore medio, sono caratterizzate da cornici quadrate o scatolari e guide lineari. (Nell’immagine sopra, le abbiamo etichettate come stampanti “rettilinee”.) Queste includono stampanti H-bot, CoreXY e da cintura, oltre a molti tipi di stampante non specificati.
Questo sistema di classificazione, che non è affatto l’unico, spiega perché il termine “cartesiano” è più frequentemente utilizzato per descrivere qualsiasi stampante cartesiana senza una designazione specifica. La Prusa i3 MK3S , ad esempio, rientra in questa categoria ombrello.
Ora, esaminiamo ciascuno dei sette tipi di stampanti descritti sopra. Accanto ai sistemi di coordinate e alla natura meccanica, discuteremo della storia e del modo in cui ciascuno di essi funziona.
STAMPANTE 3D Cartesiana
Le stampanti cartesiane sono il modello di stampante più comune
Cominciamo capendo di più sulle stampanti 3D cartesiane. Come accennato in precedenza, sono la designazione più comunemente utilizzata tra le stampanti 3D di consumo , costituendo il più grande settore delle stampanti FDM. Le stampanti cartesiane sono la stampante 3D “stereotipata”, con cornici ad angolo retto e assi lineari.
Come funzionano?
Le stampanti 3D cartesiane spostano i componenti in modo lineare lungo gli assi X, Y e Z per posizionare la testina di stampa e stampare nello spazio tridimensionale. La testina di stampa generalmente si muove su un gantry X o Y, che a sua volta si muove lungo l’asse Z, sebbene siano possibili anche altre variazioni di movimento, a seconda della stampante.
Cosa le rende diversi?
Tecnicamente parlando, le stampanti 3D cartesiane sono distinte dalle stampanti con diversi sistemi di coordinate operative, come polare. Le stampanti cartesiane utilizzano le coordinate cartesiane per mappare dove stampare, mentre le stampanti polari utilizzano una griglia di coordinate polari.
In modo informale, il termine “cartesiano” è più spesso utilizzato per descrivere le stampanti cartesiane che non sono stampanti delta e SCARA. Pensa a telai quadrati o scatolari con binari lineari.
PRO
Relativamente economiche
Semplice da capire e implementare
Comparativamente facile da aggiornare e riparare
Molto supporto dalla comunità
CONTRO
Telaio grande e pesante
Relativamente lenta
Altezza di stampa limitata
ESEMPI
Creality Ender 3
MakerBot Replicator
Prusa i3 MK3S
STAMPANTE 3D
Delta
Le stampanti Delta sono veloci e alte
Le stampanti 3D Delta sono un diverso tipo di stampante FDM che utilizza anche coordinate cartesiane. Le stampanti Delta, tuttavia, sono meccanicamente uniche rispetto ad altre stampanti FDM.
Come funzionano?
Le stampanti 3D Delta funzionano con tre (o talvolta anche di più) bracci attaccati a binari verticali. La testina di stampa è collegata all’estremità di ciascun braccio con cardini e i bracci lavorano insieme per regolare la posizione della testina di stampa. Il movimento coordinato dei bracci di una stampante delta controlla l’altezza della testina di stampa (asse Z) e la posizione (assi X e Y) rispetto al piano di stampa.
Cosa le rende diverse?
Le stampanti 3D Delta sono meccanicamente distinte dalle tradizionali stampanti cartesiane a causa del movimento della testina di stampa controllato da bracci anziché da assi fissi. Le stampanti Delta sono uniche tra i diversi tipi di stampa FDM anche per questo motivo. Tuttavia, il sistema di coordinate operative è lo stesso delle altre stampanti cartesiane.
PRO
Relativamente veloce
Alta qualità di stampa
Generalmente capace di stampe alte
CONTRO
Difficile da riparare e aggiornare
Meno compatibile con l’estrusione a trasmissione diretta
Tipicamente piccolo volume di costruzione
ESEMPI
Monoprice MP Delta Pro
Mago BIQU
WASP
STAMPANTE 3D
SCARA
La tecnologia SCARA introdotta nella stampa 3D nel 2013
Le stampanti 3D SCARA sono un tipo più complicato di stampante FDM che utilizza la tecnologia Selective Compliance Assembly Robot Arm (SCARA) per funzionare. La tecnologia è stata sviluppata all’inizio degli anni ’80 e in seguito è diventata nota nel mondo della stampa 3D nel 2013 con la RepRap Morgan .
Come funzionano?
Come i precedenti tipi di stampanti, anche le stampanti SCARA utilizzano un sistema di coordinate cartesiane, ma formano la propria categoria a causa della loro configurazione meccanica unica.
Le stampanti SCARA sono dotate di una testina di stampa collegata a un braccio robotico alimentato da due motori. I motori sono entrambi collegati a collegamenti che spostano la testina di stampa attorno al piano XY, mentre un altro motore controlla il movimento lungo l’asse Z. Di solito, questo motore solleva l’intero sistema di collegamento-motore insieme alla testina di stampa per stampare ogni strato successivo.
Esistono anche altri stili di queste stampanti, come questa stampante SCARA con braccio a connessione aperta , che non utilizza collegamenti collegati.
Cosa le rende diverse?
Le stampanti SCARA sono diverse dagli altri tipi di stampanti FDM a causa del sistema unico utilizzato per controllare il movimento della testina di stampa sul piano XY. La maggior parte delle stampanti FDM utilizza caratteristiche meccaniche più standard come cinghie, pulegge e assi fissi. Inoltre, le stampanti SCARA di solito non hanno una piastra di costruzione allegata e il telaio per questo tipo di stampante è in genere significativamente più piccolo di altre stampanti.
PRO
Ottimo per la stampa industriale
Relativamente veloce
CONTRO
Relativamente imprecisa
Relativamente oscura
Supporto comunitario limitato
ESEMPI
RepRap Morgan
RepRap Helios
STAMPANTE 3D
H-Bot
Le stampanti H-bot utilizzano cinghie individuali
Le stampanti 3D H-bot rappresentano un approccio diverso al design della stampante simile a una scatola. Come tutte le stampanti precedenti, appartengono alla categoria cartesiana perché utilizzano operativamente un sistema di coordinate cartesiane.
Come funzionano?
Le stampanti H-bot utilizzano cinghie per spostare la testina di stampa all’interno del piano XY. In genere, la testina di stampa scorre su un gantry dell’asse X con movimento della cinghia e quel gantry si sposta lungo l’asse Y con un altro nastro. Ad accogliere l’asse Z c’è una piattaforma costruita che inizia accanto all’ugello e si sposta verso il basso.
Cosa le rende diverse?
Le stampanti H-bot vengono spesso confuse con le stampanti CoreXY. Sebbene abbiano un aspetto simile, le stampanti CoreXY utilizzano un sistema di cinghie alternativo. Nella maggior parte dei casi, possono essere facilmente distinti dalla forma delle loro cinture se guardati dall’alto. Le cinture di un H-bot formeranno, beh, una “H”, mentre un CoreXY forma più una “A” squadrata.
Raggruppate, le stampanti H-bot e CoreXY differiscono dalle altre stampanti a causa dei loro piani di stampa, che si muovono su e giù.
PRO
Ampio spazio di stampa per l’ingombro
Relativamente stabile
Parti leggere
Poche vibrazioni
CONTRO
Relativamente costosa
Macchina di grandi dimensioni
Supporto comunitario limitato
ESEMPI
Double H-Bot (build)
Stampante 3D Tribotron (build)
STAMPANTE 3D
CoreXY
Le stampanti CoreXY possono spostare la testina di stampa in diagonale con un solo motore
Le stampanti CoreXY sono un tipo relativamente nuovo di stampante 3D FDM, realizzata per la prima volta nel 2013 da un ingegnere del MIT. Le stampanti CoreXY sono classificate come cartesiane per quanto riguarda il sistema di coordinate operative della stampante, ma utilizzano un sistema di movimento intelligente.
Come funzionano?
Come con gli H-bot, il movimento sulle stampanti CoreXY incorpora un sistema di cinghie e pulegge per spostare la testina di stampa sul piano XY. In particolare, le stampanti CoreXY utilizzano due motori passo-passo che muovono una cinghia ciascuno per posizionare la testina di stampa.
Nel frattempo, il piano di stampa è montato su un sistema di movimento dell’asse Z, come le barre filettate. Questo sistema sposta il piano di stampa su e giù in modo che la testina di stampa possa stampare gli strati per la parte desiderata. Le stampanti CoreXY sono solitamente a forma di cubo per contenere gli assi e le pulegge.
Cosa le rende diverse?
Come accennato in precedenza, le stampanti CoreXY sono spesso confuse con le cugine H-bot. Sebbene siano molto simili, il sistema di cinghie della CoreXY è diverso, consentendo meno coppia e ancora meno vibrazioni. In effetti, se stai cercando di acquistare questo tipo di stampante , fai attenzione alle stampanti H-bot etichettate erroneamente (o pubblicizzate falsamente) come CoreXY.
Al di fuori delle distinzioni CoreXY e H-bot, entrambe le macchine differiscono dalle altre stampanti cartesiane perché utilizzano cinghie e pulegge per spostare la testina di stampa su due assi contemporaneamente.
PRO
Ampio spazio di stampa per l’ingombro
Relativamente stabile
Parti leggere
Poche vibrazioni (anche rispetto a un H-bot)
Precisione relativamente alta
CONTRO
Relativamente costosa
Richiede una potente scheda controller
Energia inefficiente
Elevato rischio di errori di stampa
ESEMPI
Tronxy X5SA Pro
E3D ToolChanger
STAMPANTE 3D
Cintura BELT
Le stampanti 3D da cintura sono i tapis roulant del mondo della stampa 3D
Le stampanti 3D a cintura sono l’ultimo tipo di stampante FDM cartesiana nel nostro elenco. Sono leggermente diverse dal punto di vista meccanico, tuttavia, poiché hanno una grande cinghia mobile per il piano di stampa.
Come funzionano?
Per quanto riguarda la testina di stampa, la maggior parte delle stampanti da cintura sono essenzialmente stampanti CoreXY con uno dei bordi superiori inclinato verso il basso. Quindi, la sostituzione della superficie di stampa è una sorta di nastro trasportatore, che si muove in un modo o nell’altro sugli assi Z e Y combinati. Questa cintura può anche stampare un pezzo infinitamente lungo o continuamente molte piccole parti.
In genere le stampanti 3D a cintura hanno l’asse Z con un angolo di 45 gradi, che consente di stampare più in alto. In questo modo, la testina di stampa si sposta su e giù, nonché a sinistra ea destra. Tuttavia, alcune stampanti 3D da cintura incorporano anche stili di movimento alternativi; guarda una stampante a cinghia delta in azione nel video qui sotto.
Le stampanti 3D a cintura possono anche avere un letto parzialmente riscaldato, tuttavia, la superficie di costruzione non può raggiungere temperature molto elevate poiché la cintura è sempre in movimento.
Cosa le rende diverse?
Le stampanti 3D a cintura sono diverse dalle altre stampanti FDM perché utilizzano un tipo unico di letto di stampa che serve a molti scopi. Questo tipo di stampante ha comunemente anche un asse Z inclinato, che nessun altro tipo di stampante utilizza. Le stampanti 3D a cintura hanno anche limitazioni di velocità e non possono funzionare con filamenti che richiedono un letto riscaldato ad alta temperatura.
PRO
Stampa continua
Facile rimozione delle stampe
CONTRO
Relativamente lenta
Supporto comunitario limitato
Richiede supporto aggiuntivo per stampare parti lunghe
ESEMPI
blackbelt
Powerbelt3D Zero
STAMPANTE 3D
Polare
Le stampanti polari utilizzano un sistema di coordinate polari
E ora qualcosa di completamente diverso. Le stampanti 3D Polar sono state realizzate per la prima volta nel 2015 e hanno guadagnato più popolarità con la produzione della stampante 3D polare Sculpteo. A differenza del resto delle stampanti in questo elenco, le stampanti 3D Polar utilizzano un diverso sistema di coordinate operative.
Come funzionano?
Questo tipo di stampante utilizza un sistema di coordinate polari , il che significa che traccia i punti su una griglia circolare anziché su una rettangolare. Le stampanti polari utilizzano l’angolo e la distanza per individuare i punti in due dimensioni (sul piano XY). Questo tipo di stampante estrude il filamento come altre stampanti FDM, ma la testina di stampa di solito si collega a un braccio curvo che può oscillare verso l’esterno.
Le stampanti Polar utilizzano una piastra di costruzione circolare rotante. Con questo movimento, la macchina stampa l’oggetto desiderato strato per strato mentre il braccio della testina di stampa montato si muove verso l’alto lungo l’asse Z.
Cosa le rende diverse?
Le stampanti 3D Polar sono diverse dalle altre stampanti FDM a causa dell’utilizzo del sistema di coordinate polari. Le stampanti 3D Polar differiscono anche dalle altre classi perché la testina di stampa è collegata a un singolo braccio. Infine, usano un letto rotante, che nessun altro tipo di stampante utilizza.
PRO
Relativamente poco cara
Meno motori e meno rumore
CONTRO
Bassa qualità di stampa
Relativamente lenta basso
Relativamente oscura
Supporto comunitario limitato
ESEMPI
Sculpto PRO2
Polar 3D
