Perché tutta l'eccitazione per le guide lineari?

Ogni volta che viene annunciata una stampante 3D che utilizza guide lineari (caso esemplificativo : il cetus ), Internet (beh ... almeno quell'angolo di esso che tratta della stampa 3D) diventa frenetico per l'eccitazione.

Ho studiato un po 'l'argomento da solo, e mentre capisco che le rotaie lineari possono essere prodotte con un fantastico grado di precisione per macchinari super pesanti, sfugge alla mia comprensione del perché sono considerate superiori "di default", rispetto ai classici cuscinetti lineari su un albero.

La stampa 3D è un'applicazione leggera e il movimento di almeno 2 assi non avviene contro una superficie solida (dove è possibile imbullonare una guida lineare ogni pochi cm) ma sospeso tra le 2 estremità dell'asse. Inoltre, gli interni dei cuscinetti utilizzati su binari lineari sono sostanzialmente identici a quelli utilizzati su un albero.

Il sito cetus dice sotto la voce "Guide lineari di qualità":

Autolubrificato | Senza manutenzione | Alta precisione | Durata della vita lunga | Silenzioso

ma questo - secondo la mia esperienza - si può dire anche di "Cuscinetti lineari di qualità su un albero" e, in alcuni casi, persino le boccole offrono uno standard elevato nelle stampanti 3D.

Quindi, cosa mi sto perdendo?

Quella che segue è una raccolta dell'input da un numero di fonti.

Le guide lineari in generale sono componenti meccanici che, durante la progettazione di apparecchiature, offrono una grande flessibilità.

Il profilo del binario può essere progettato in modi quasi infiniti. Questo a sua volta consente di:

• Diversi livelli di rigidità in diverse direzioni (ad esempio potresti avere sollecitazioni solo su un dato piano, oppure potresti effettivamente voler flettere leggermente la rotaia in un piano ma non in un altro).
• Posizionamento strategico delle superfici per i rulli , ad esempio in una posizione che è improbabile che venga contaminata o in cui verrà applicata la massima forza.
• Percorsi curvi , in modo che il carrello possa spostarsi lungo una linea non diritta.

Poiché la superficie di contatto tra i rulli e i cuscinetti è piatta, è possibile utilizzare cilindri al posto delle sfere . Questo a sua volta riduce le sollecitazioni meccaniche e la quantità di gioco, aumenta la longevità e consente una maggiore capacità portante, tra gli altri.

Le guide lineari possono essere ancorate per tutta la loro lunghezza , piuttosto che ai loro estremi, aumentando così l'accuratezza del loro posizionamento, la loro rigidità e la loro capacità portante.

Le guide lineari possono essere lavorate mentre sono precaricate , ottenendo così la massima precisione quando in uso, piuttosto che quando escono dalla fabbrica.

I cuscinetti su una guida lineare consentono solo un grado di movimento . Per ottenere lo stesso risultato sono necessarie due aste con cuscinetti / boccole lineari.

Detto questo, quando si tratta dell'applicazione specifica di stampanti 3D FDM di qualità consumer, nulla di quanto sopra è molto rilevante, né conferisce alcun vantaggio reale alla stampante in termini di qualità della stampa finale :

• le sollecitazioni meccaniche legate alla stampa 3D sono molto ridotte,
• i movimenti avvengono tutti lungo linee rette,
• la maggior parte dell'asse non può essere ancorata a un corpo largo e rigido,
• ...

D'altra parte, il design con aste + cuscinetti lineari è economico, efficace, più semplice e leggero, tutte caratteristiche che sono altamente desiderabili in una stampante 3D.

Tutto sommato, sembra che non ci siano buone ragioni per preferire le guide lineari alle aste in generale .

Tuttavia, potrebbero esserci progetti specifici che potrebbero trarre beneficio dalla loro adozione. Ho postulato che la stampante Cetus collegata alla domanda potrebbe essere un tale progetto: la disposizione a sbalzo del suo asse - per esempio - è ben servita dal fatto che un singolo binario blocca il movimento in tutte le direzioni tranne una, e l'orientamento della X la guida offre la massima rigidità contro l'azione della gravità.

Le guide lineari produrranno sempre un alto grado di precisione e stabilità e molto più dell'asta rotonda con boccole e / o cuscinetti in PTFE.

Si può argomentare il fatto tuttavia anche come sviluppatore di prodotti e uno che è coinvolto nella meccanica e nello sviluppo di macchinari su base giornaliera confrontando i due vediamo miglioramenti "significativi" usando rotaie su aste e se correttamente utilizzati su un asse Z il letto di stampa avrà un letto privo di problemi di livellamento che può funzionare in modo regolare e preciso con un driver anziché due.

Aggiungerò inoltre che allineare perfettamente le aste è un compito difficile per la persona media e anche una leggera rotazione o posizione angolare può influire sulla qualità di stampa finale. Ho visto molte aste lineari che appaiono visivamente diritte e quando vengono inserite in un mandrino del tornio con una precisione di 0,0000 ci saranno 0,005 o più in fase di esaurimento. In effetti devo ancora vedere un perfezionamento del movimento concentrico che è più lungo di 6 pollici. Questo mi dice che non possono essere plausibilmente accurati e che, sebbene possano funzionare, non funzioneranno mai con un alto grado di precisione.

Abbiamo bisogno di una maggiore precisione nell'asse della stampante 3D? Sicuramente possiamo avere schede di controllo qualità che compensano in una certa misura, tuttavia i meccanismi della macchina sono estremamente importanti prima di scegliere la qualità della scheda e del software. Perché installare un $ controllo del movimento da 300 su una stampante ad asta lineare economica se non vedrai tutti i vantaggi?

Con la tecnologia che avanza ulteriormente a 64 bit e infine a 128 bit e livelli di precisione più precisi, la stampa 3D sta girando una pagina e, se non sarà già in grado di garantire la precisione della micro-risoluzione, può farlo solo se tutti i componenti funzionano correttamente insieme.

Quindi, la tua stampante guidata da asta funziona. Tuttavia, non funzionerà mai bene come la mia stampante guidata a guida lineare con viti a ricircolo di sfere e servi. Puoi avere le tue stampe sfocate a strati. Terrò le mie parti dall'aspetto stampato ad iniezione finite lisce che sono realizzate con materiali che un normale desktop non può nemmeno stampare. Quindi, sostenere che non è necessario è sostenere che l'alta qualità non è accettata in un mercato a basso prezzo.

Un'altra aggiunta qui. Chiediti quanto è livellata e quadrata la tua stampante? Non sto parlando di usare il livello di un falegname per controllare che la tua macchina possa essere imprecisa fino a 1/4 "per 10 piedi. Quando è possibile comporre il numero di stampanti fino a 0,00005 o meno in ogni direzione e la struttura è altrettanto precisa di quanto si sappia che aspetto ha una stampante e una stampa di qualità.

Garantisco che nessuna stampante al prezzo di $ 300- $ 1000 si avvicina anche a quel grado di precisione. Il consumatore medio è così attratto dalla tecnologia di una stampa finale stessa che trascura gli aspetti di precisione coinvolti e impara ad accontentarsi di meno. Quindi non ti aspetteresti che la tua stampante da $ 500 competa con i miei $ stampante da 10.000.

In conclusione, ottieni ciò per cui paghi.