Por que toda a emoção sobre trilhos lineares?

Sempre que uma impressora 3D que usa trilhos lineares é anunciada (o caso é o ceto ), a Internet (bem ... pelo menos naquele canto dela que trata de impressão 3D) fica empolgada.

Eu próprio pesquisei um pouco sobre o assunto e, embora compreenda que os trilhos lineares podem ser produzidos com um grau fantástico de precisão para máquinas super-pesadas, escapa-me a compreensão do motivo pelo qual são considerados superiores "por padrão", em relação aos rolamentos lineares clássicos em um eixo.

A impressão 3D é uma aplicação leve e o movimento de pelo menos 2 eixos não ocorre contra uma superfície sólida (onde você pode prender um trilho linear a cada poucos cm), mas suspenso entre as duas extremidades do eixo. Além disso, as partes internas dos rolamentos usados ​​em trilhos lineares são substancialmente idênticas às usadas em um eixo.

O site cetus diz sob o título "Trilhos lineares de qualidade":

Auto-lubrificado | Livre de manutenção | Alta precisão | Longa vida útil | Quieto

mas isso - na minha experiência - também pode ser dito de "Rolamentos lineares de qualidade em um eixo" e, em alguns casos, até as buchas oferecem um alto padrão em impressoras 3D.

Então, o que estou perdendo?

A seguir, é apresentada uma compilação da entrada de várias fontes.

Os trilhos lineares em geral são componentes mecânicos que - ao projetar equipamentos - oferecem grande flexibilidade.

O perfil do trilho pode ser projetado de maneiras quase infinitas. Isso, por sua vez, permite:

• Diferentes níveis de rigidez em direções diferentes (por exemplo, você pode ter tensões apenas em um determinado plano ou pode realmente querer que o trilho flexione levemente em um plano, mas não em outro).
• Colocar as superfícies dos rolos estrategicamente , por exemplo, em um local que dificilmente será contaminado ou onde a força máxima será aplicada.
• Caminhos curvos , para que o carro possa se mover ao longo de uma linha que não é reta.

Como a superfície de contato entre os rolos e os rolamentos é plana, é possível usar cilindros em vez de esferas . Isso, por sua vez, diminui as tensões mecânicas e a quantidade de folga, aumenta a longevidade e permite maior capacidade de carga, entre outros.

Os trilhos lineares podem ser ancorados ao longo de todo o seu comprimento , e não em seus extremos, aumentando assim a precisão de seu posicionamento, rigidez e capacidade de carga.

Os trilhos lineares podem ser usinados enquanto pré-carregados , atingindo a máxima precisão quando em uso, e não quando sai da fábrica.

Os rolamentos em um trilho linear permitem apenas um grau de movimento . É necessário haver duas hastes com mancais / buchas lineares para obter o mesmo resultado.

Tudo isso dito, quando se trata da aplicação específica de impressoras 3D FDM de nível de consumidor, parece que nenhuma das opções acima é muito relevante nem confere qualquer vantagem real à impressora em termos de qualidade da impressão final :

• as tensões mecânicas envolvidas na impressão 3D são muito pequenas,
• todos os movimentos acontecem em linhas retas,
• a maior parte do eixo não pode ser ancorada a um corpo grande e rígido,
• ...

Por outro lado, o design com hastes + rolamentos lineares é barato, eficaz, mais simples e leve, todas as características altamente desejáveis ​​em uma impressora 3D.

Em suma, parece que não há boas razões para preferir trilhos lineares sobre barras em geral .

Ainda assim, pode haver projetos específicos que possam se beneficiar de sua adoção. Eu postulo que a impressora Cetus vinculada na pergunta pode ter esse design: o arranjo cantilever de seu eixo - por exemplo - é bem servido pelo fato de que um único trilho bloqueia o movimento em todas as direções, exceto uma, e a orientação do X O trilho oferece máxima rigidez contra a ação da gravidade.

Os trilhos lineares sempre produzirão um alto grau de precisão e estabilidade e, mais do que uma haste redonda, com buchas e / ou rolamentos de PTFE.

No entanto, pode-se argumentar que, mesmo como desenvolvedor de produtos e envolvido com a mecânica e o desenvolvimento de máquinas no dia-a-dia, comparando os dois, vemos melhorias “significativas” usando trilhos sobre hastes e, se utilizadas adequadamente no eixo Z cama de impressão, você terá uma cama livre de problemas de nivelamento que podem operar de maneira suave e precisa com um driver versus dois.

Acrescentarei ainda que alinhar as hastes perfeitamente é uma tarefa difícil para as pessoas comuns e mesmo uma leve torção ou posição angular pode afetar a qualidade final da impressão. Eu já vi muitas hastes lineares que parecem visualmente retas e, quando jogadas em um eixo do torno com precisão de 0,0000, haverá 0,005 ou mais no desvio. Na verdade, eu ainda não vi um movimento concêntrico aperfeiçoando que seja maior que 15 cm. Isso me diz que eles não podem ser plausivelmente tão precisos e que, embora funcionem, nunca funcionarão com um alto grau de precisão.

Precisamos de maior precisão no eixo da impressora 3D? Certamente, podemos ter placas de controle de qualidade que compensam até certo ponto; no entanto, a mecânica da máquina é extremamente importante antes de você escolher a qualidade da placa e do software. Por que instalar um controle de movimento de US $ 300 em uma impressora com haste linear barata, se você não deseja obter todos os benefícios?

Com a tecnologia avançando ainda mais em 64 bits e, eventualmente, 128 bits e graus mais altos de precisão precisa, a impressão 3D está virando uma página e, se ainda não for capaz de precisão micro-resolucional, só poderá fazê-lo se todos os componentes funcionarem corretamente juntos.

Portanto, a impressora guiada por sua haste funciona. No entanto, nunca funcionará tão bem quanto minha impressora guiada por trilho linear com parafusos de esferas e servos. Você pode ter suas impressões confusas em camadas. Manterei minhas peças de aparência lisa, moldadas por injeção e acabadas, feitas de materiais que uma área de trabalho típica nem consegue imprimir. Portanto, argumentar que não é necessário argumentar que alta qualidade não é aceita em um mercado com preços mais baixos.

Mais uma adição aqui. Pergunte-se a que nível está a sua impressora. Não estou falando de usar o nível de carpinteiro para verificar se sua máquina pode ser imprecisa até 1/4 ”por 10 pés. Quando você pode discar para suas impressoras, reduza para 0,00005 ou menos em todas as direções e sua estrutura é tão precisa quanto você imagina como uma impressora e impressão de qualidade se parecem.

Garanto que nenhuma impressora com preço entre US $ 300 e US $ 1000 chega nem perto desse grau de precisão. O consumidor médio é tão atraído pela tecnologia de uma impressão final que ignora os aspectos precisos envolvidos e aprende a se contentar com menos. Então você também não esperaria que sua impressora de US $ 500 concorra com a minha impressora de US $ 10.000.

Bottom line você obtém o que você paga.