Hvorfor er 3D-skrivere så trege?

3D-printing har blitt billig og pålitelig med årene. Nybegynnervennlige materialer som PLA og PETG har gjort hjemmeproduksjon mer tilgjengelig enn før. Dessverre forblir selve 3D-utskriftsprosessen uutholdelig treg, og krever i mange tilfeller flere dagers utskrift.

Hvorfor driver 3D-skrivere fortsatt sin virksomhet i et isende tempo, når de har vært tilgjengelige for forbrukere i over et tiår?

Svaret ligger i ingeniør- og produksjonsutfordringene bak å gjøre 3D-utskrift kommersielt levedyktig. La oss ta en titt på disse utfordringene og en lovende teknologi som kan gjøre 3D-utskrift raskere for alle.

Sengeslinger liker ikke å bevege seg raskt

Den første ledetråden ligger i selve utseendet til en typisk forbruker 3D-skriver. Å søke etter 3D-skrivere på Amazon gir resultater som nesten ikke kan skilles fra hverandre. Det er et uheldig biprodukt av at 3D-skrivere for forbrukere er basert på Prusa i3-designet. Det er tilsynelatende ingen bedre tilnærming til masseproduksjon av billige skrivere. Dessverre kommer denne jakten på kostnadseffektivitet på bekostning av hastighet.

La oss ta en rask titt på Prusa i3-bevegelsessystemet for å forstå hvorfor det er tilfelle.

Din gjennomsnittlige 3D-kvalitet er billig, først og fremst fordi den er ukomplisert. Denne enkelheten strekker seg også til bevegelsessystemet deres. X-aksen omfatter for eksempel skrivehodet som beveger seg langs en lengde av V-spor aluminiumsekstrudering. Z-aksen beveger på sin side hele X-aksen opp og ned. Det kan virke som mye vekt, men det er ikke en stor bekymring fordi 3D-skrivere beveger seg langs Z-aksen sjelden og bare en brøkdel av en millimeter om gangen.

Y-akseoppsettet til slike skrivere er imidlertid definitivt suboptimalt. Denne dårlige aksen har i oppgave den herkuliske oppgaven med å flytte hele sengen, som også tilfeldigvis er den tyngste komponenten i en 3D-printer. For å skrive ut raskt, vil du ideelt sett at de bevegelige komponentene skal være så lette som mulig. Det er allerede vanskelig å raskt flytte et skrivehode som veier 150 gram, mens du opprettholder mikrometerpresisjon.

Tenk deg nå å gjøre det samme med en seng på 1,5 kg i stedet. Ikke overraskende blir 3D-skrivere som bruker Prusa i3-designet i daglig tale kalt bed-slingers av denne grunn.

Hva skjer når du skriver ut raskt?

Vi har funnet ut hvorfor din gjennomsnittlige 3D-skriver er treg. Men hva om vi skulle deaktivere fastvaregrenser for utskriftshastighet og akselerasjon for å skrive ut raskt uansett? Kostnaden ved å bevege seg for fort går utover å legge enorm belastning på trinnmotorene og få dem til å overopphetes. Utskriftskvalitet er det første havariet i kampen mellom en svak motor og sta masse av en tung seng. Dette manifesterer seg som ringing eller spøkelser forårsaket av overdreven vibrasjon forbundet med rask utskrift.

I ekstreme tilfeller kan 3D-skriverkomponentene riste seg løs over tid. Selv om det er enkelt å stramme skruene igjen, fører rask utskrift på Prusa i3-stil ofte til irreversibel slitasje på bevegelseskomponentene. Verst rammet er de billige V-sporvalsene som brukes i bevegelsessystemet til slike skrivere. Plasthjulene som går langs V-formede spor på aluminiumsprofiler slites betydelig når de utsettes for høye utskriftshastigheter.

Den typiske 3D-skriveren basert på Prusa i3-designen kan ikke skrive ut raskt med noen grad av kvalitet eller langsiktig pålitelighet. Men hva med skrivere basert på ulike design. Det burde være noen levedyktige alternativer som egner seg for rask utskrift, ikke sant?

Delta-skrivere: Billig og rask, men unøyaktig

Delta 3D-skrivere er designet fra grunnen av for å være raske. Det lette skrivehodet deres er raskere og mer kontrollerbart på grunn av dets iboende lavere momentum. Dessuten bruker Delta-designet færre komponenter enn motstykket til sengeslinger, noe som gjør det enda billigere å produsere. Skrivere som er billige og raske høres perfekt ut, men hvorfor ser vi ikke nok av dem?

Skrivere basert på Delta-designet kompromisser mye i jakten på hastighet. Deres kompakte og lette skrivehoder gjør det umulig å implementere en direktedrevet ekstruder. Lær mer om denne teknologien i vår direktedrevet ekstruderguide. I mellomtiden gjør denne Bowden-ekstruderrestriksjonen Delta-skrivere ute av stand til å håndtere fleksible filamenter, noe som skader deres allsidighet.

Deres største kompromiss kommer imidlertid i form av redusert utskriftskvalitet, spesielt ved utskrift av store modeller som er spredt horisontalt. Dessuten er overflateutskriftskvaliteten oppnådd av en Delta ikke sammenlignbar med sengeslinger. Dette forverres ytterligere av den sirkulære sengen som begrenser byggevolumet, og deres generelle tilbøyelighet til å utmerke seg kun ved høye utskrifter.

Disse begrensningene er alvorlige nok til at forbruker-3D-utskriftsindustrien kan ha henvist Delta-skrivere til en nisje til tross for deres imponerende hastighet og kostnadseffektivitet.

CoreXY-skrivere: Hastighet har en pris

De raskeste skriverne som finnes er basert på CoreXY-kinematikk, som forklart i vår nybegynnerguide til Voron 3D-skrivere. Dette er et sofistikert bevegelsessystem der sengen stort sett er stasjonær, men det betydelig lettere skrivehodet flyttes med lynraske hastigheter. I motsetning til Delta-skrivere, opprettholder CoreXY-designet kvalitet samtidig som det tillater bruk av direktedrevne ekstrudere.

Det eneste problemet er at den ekstreme kompleksiteten og de høye kostnadene som er involvert, gjør disse skriverne lite levedyktige for 3D-utskrift for forbrukere. Som sådan forblir CoreXY-skrivere begrenset til nisjeprosjekter med åpen kildekode rettet mot 3D-utskriftsentusiaster. Det er ikke overraskende med tanke på hvordan den gjennomsnittlige CoreXY 3D-skriveren koster hvor som helst mellom $1000 og $2000 i deler alene.

Forbrukerprodusenter av 3D-skrivere har fortsatt ikke funnet ut hvordan de kan gjøre denne teknologien billig og tilgjengelig nok for vanlige brukere.

Hastighet er en luksus som 3D-skrivere ikke har råd til

For å oppsummere dette er rask 3D-printing en kostbar affære. Du kan enten ha en billig Delta-skriver som går raskt på bekostning av kvalitet og byggevolum, eller du kan bruke en formue på en CoreXY-maskin. Ingen av disse ytterpunktene faller godt i smak hos forbrukere.

Og det er grunnen til at praktisk talt alle forbruker-3D-skrivere er basert på Prusa i3-designet. Disse skriverne kan være trege, men de har likevel en god balanse mellom pris, funksjoner og ytelse. Speed ​​er et uheldig offer for produksjon av 3D-skrivere med massemarkedsappell.

5 mindre kjente verktøy som gjør vedlikehold av 3D-skriver enklere

Les Neste

Om forfatteren