Einführung

Der 3D-Druck ist eine revolutionäre Technologie, die die Art und Weise, wie wir Produkte herstellen, verändert hat. Es hat Designern, Ingenieuren und Bastlern gleichermaßen neue Möglichkeiten eröffnet. Da es jedoch so viele verschiedene Arten von 3D-Druckern gibt, kann es schwierig sein, den richtigen für Ihre Bedürfnisse auszuwählen. In diesem Artikel vergleichen wir zwei beliebte 3D-Druckmechanismen: Cartesian und CoreXY.

Überblick über die verschiedenen Mechanismen des FDM-3D-Drucks

Cartesian und CoreXY sind zwei der häufigsten Arten von 3D-Druckern. Obwohl beide Druckertypen die FDM-Technologie (Fused Deposition Modeling) verwenden, unterscheiden sie sich in ihren Bewegungssystemen.

Kartesische 3D-Drucker verwenden X-, Y- und Z-Achsen, um den Druckkopf und das Bett zu bewegen. Sie sind die gebräuchlichste Art von 3D-Druckern und bekannt für ihre Einfachheit, Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit. Sie sind außerdem günstiger als CoreXY-Drucker. Beispiele für kartesische 3D-Drucker sind Creality Ender 3 (Bed Slinger) und Kingroon KP3S Pro V2 (Cantilever).

Abbildung 1 Quelle: mdpi.com

Bei einem Bettschleudermechanismus bewegt sich das Druckbett in Y-Richtung, während sich der Druckkopf in X- und Z-Richtung bewegt, die immer über zwei Führungen verfügen. Dieser Mechanismus ist für seine Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit bekannt und daher die beliebteste Wahl.

Beim Cantilever- Mechanismus hingegen bewegt sich das Druckbett typischerweise in der Y-Achse und der Extruder entlang der X- und Z-Achse. Bei dieser Konstruktion ist der Extruder oft auf einem einzelnen Arm oder einem nach außen ragenden Balken montiert, ohne Unterstützung am gegenüberliegenden Ende, was einem Ausleger ähnelt.

Kartesische Drucker sind einfach zu bedienen und zu warten und daher ideal für Einsteiger. Allerdings sind sie langsamer als andere Arten von 3D-Druckern und haben ein begrenztes Bauvolumen.

CoreXY 3D-Drucker

Sie verwenden ein riemengetriebenes System, um den Druckkopf in X- und Y-Richtung zu bewegen. Das Druckbett bewegt sich nur in Z-Richtung. Dieses System ermöglicht ein schnelleres und genaueres Drucken und macht CoreXY-Drucker ideal für den Druck komplexer Geometrien. Allerdings sind sie teurer und schwieriger einzurichten als kartesische Drucker. Ein Beispiel für einen CoreXY 3D-Drucker ist der Kingroon KLP1 .

Abbildung 2 Quelle: openbuilds.com

Vergleichende Analyse

Unterschiede im Bewegungssystem

Kartesisch

Kartesische Drucker funktionieren nach einem einfachen Prinzip, bei dem sich jede Achse (X, Y und Z) unabhängig bewegt. Dieses Design ist einfach und leicht zu verstehen, was diese Drucker für viele zur ersten Wahl macht.

CoreXY

CoreXY-Drucker verwenden ein komplexeres System mit Riemen, die die X- und Y-Achse gleichzeitig steuern. Dieses Design ermöglicht schnellere und präzisere Bewegungen, kann jedoch anfangs schwieriger zu erfassen und einzurichten sein.

Auswirkungen auf Druckqualität und -geschwindigkeit :

Kartesisch

Die unabhängige Bewegung der Achsen in kartesischen Druckern kann manchmal zu langsameren Druckgeschwindigkeiten führen, insbesondere bei größeren Objekten. Im Allgemeinen weisen sie jedoch eine gute Druckqualität auf.

CoreXY

Das koordinierte Bewegungssystem der CoreXY-Drucker ermöglicht ein schnelleres Drucken ohne Qualitätseinbußen. Das reduzierte Gewicht der beweglichen Teile führt außerdem zu weniger Vibrationen und gleichmäßigeren Drucken.

Kostenüberlegungen

Erstkaufpreis :

Kartesisch

Aufgrund ihres einfacheren Designs und ihrer größeren Verfügbarkeit im Allgemeinen kostengünstiger.

CoreXY

Aufgrund ihres komplexen Designs und der verwendeten Präzisionskomponenten sind sie im Vorfeld tendenziell teurer.

Wartungs- und Betriebskosten :

Kartesisch

Möglicherweise fallen geringere Wartungskosten an, im Laufe der Zeit können jedoch aufgrund von Verschleiß höhere Betriebskosten entstehen, insbesondere bei Modellen mit beweglichen Betten.

CoreXY

Obwohl die Wartung aufgrund ihres komplexen Riemensystems möglicherweise teurer ist, verfügen sie oft über langlebige Komponenten, die langfristig zu niedrigeren Betriebskosten führen können.

Leistung und Fähigkeiten

Druckgeschwindigkeit und Genauigkeit :

Kartesie

Bietet zuverlässige Genauigkeit, kann jedoch im Vergleich zu CoreXY-Modellen in der Geschwindigkeit zurückbleiben.

CoreXY

Hervorragende Geschwindigkeit und Genauigkeit machen es für Projekte geeignet, die hohe Details in kürzerer Zeit erfordern.

Volumen- und Bauflächenbeschränkungen :

Kartesisch

Aufgrund der Notwendigkeit freier Pfade für die Bewegung jeder Achse ist der physische Platzbedarf für ein bestimmtes Bauvolumen oft größer.

CoreXY

Kann größere Bauvolumina bei einer kompakteren Maschinengröße ermöglichen, da sich der Druckkopf effizienter bewegt.

Vorteile und Nachteile

Kartesische 3D-Drucker

Vorteile:

• Einfacheres Design für einfache Verwendung und Wartung.
• Im Allgemeinen günstiger mit einer großen Auswahl an Optionen.
• Gute Genauigkeit und Qualität für die meisten Anwendungen.

Nachteile:

• Niedrigere Druckgeschwindigkeiten bei größeren Ausdrucken.
• Größere physische Größe für gleichwertige Build-Volumina.
• Bei hohen Geschwindigkeiten kann es zu mehr Vibrationen und Geräuschen kommen.

CoreXY 3D-Drucker

Vorteile:

• Hochgeschwindigkeitsdruck ohne Einbußen bei der Druckqualität.
• Kompaktes und effizientes Design für gleiche oder größere Bauvolumina.
• Reduzierte Vibrationen führen zu gleichmäßigeren Drucken.

Nachteile:

• Höhere Anschaffungskosten und möglicherweise steilere Lernkurve.
• Komplexere Montage und Wartung.
• Im Vergleich zu kartesischen Druckern sind die Optionen begrenzt.

Fallstudien: Detaillierter Blick auf kartesische und CoreXY-Drucker

Um die praktischen Unterschiede zwischen kartesischen und CoreXY-3D-Druckern zu verstehen, untersuchen wir drei beliebte Modelle: den Ender 3 mit seinem Bed-Slinger-Design, den Kingroon KP3S Pro V2 mit Cantilever-Aufbau und das CoreXY-Modell Kingroon KLP1. Diese Beispiele verdeutlichen die reale Anwendung, die Vorteile und Herausforderungen, die mit jedem Design verbunden sind.

Kartesische Beispiele

Creality Ender 3 (Bed-Slinger-Design)

Creality Ender 3 (Bed-Slinger-Design) ist ein beliebter und erschwinglicher 3D-Drucker, der ein Druckvolumen von 220 x 220 x 250 mm und ein beheiztes Bett mit abnehmbarer Magnetoberfläche bietet. Es hat ein schlichtes und offenes Design mit einem stabilen Aluminiumrahmen. Es ist mit verschiedenen Materialien wie PLA, ABS, PETG und Holz kompatibel.

Abbildung 3 Quelle: creality.com

Preis: Der Preis beträgt 189,00 $ auf der offiziellen Website .

Vor- und Nachteile in der Praxis:

Vorteile:

• Große und gleichbleibende Druckqualität mit großzügigem Druckbereich und stabilem Rahmen.
• Einfache Montage und Bedienung mit klaren Anweisungen und einer einfachen Benutzeroberfläche.
• Erschwinglich und anpassbar mit einem niedrigen Preis und einer großen Benutzergemeinschaft.
• Zuverlässig und komfortabel mit Power-Resume-Funktion und abnehmbarer Druckoberfläche

Nachteile:

• Aufgrund des Bett-Slinger-Designs muss das Druckbett möglicherweise häufig manuell nivelliert und angepasst werden
• Die Vibration kann die Druckqualität bei hohen Druckgeschwindigkeiten beeinträchtigen, insbesondere bei Bettbewegungen entlang der Y-Achse.

Kingroon KP3S Pro V2 (Freischwinger-Design)

Kingroon KP3S Pro V2 (Cantilever-Design) ist ein schnell druckender 3D-Drucker, der mit installierter Klipper-Firmware geliefert wird, was schnelles und qualitativ hochwertiges Drucken ermöglicht. Es verfügt über ein kompaktes Design mit einem ordentlichen Druckvolumen von 200 x 200 x 200 mm und einem beheizten Bett mit einer PEI-Folie. Es verfügt außerdem über lineare Schienenführungen auf allen Achsen, einen Ganzmetall-Extruder mit einem Übersetzungsverhältnis von 9,5:1 und ein integriertes WIFI-Modul zur Fernbedienung. Es eignet sich zum Drucken verschiedener Materialien, darunter PLA, PETG und TPU.

Abbildung 4 kiingroon.com

Preis: Der Preis beträgt 249 $ auf der offiziellen Website.

Vor- und Nachteile in der Praxis:

Vorteile:

• Schnelles und stabiles Drucken mit Klipper-Firmware und linearen Schienenführungen.
• Einfache Einrichtung und Verwendung mit 95 % Vormontage und einer benutzerfreundlichen Oberfläche.
• Vielseitig und zuverlässig mit einem Extruder mit Direktantrieb und einer breiten Palette kompatibler Materialien.
• Leise und sicher mit TMC2225-Schritttreibern.
• Bequem und flexibel mit WLAN-Konnektivität und Lebenslaufdruckfunktion.

Nachteile:

• Aufgrund der freitragenden Konstruktion muss das Druckbett möglicherweise häufig nivelliert und kalibriert werden.
• Beim Drucken mit hoher Geschwindigkeit kann das Lüftergeräusch laut sein.
• Bei der Cantilever-Konstruktion kann es bei sehr hohen Geschwindigkeiten zu Vibrationen kommen, da sie nur von einer Seite abgestützt wird.

CoreXY-Beispiel

Kingroon KLP1 (Core XY-Design)

Kingroon KLP1 (Core XY-Design) ist ein Hochleistungs-3D-Drucker, der über eine CoreXY-Struktur, lineare Schienenführungen und Klipper-Firmware verfügt. Es verfügt über ein großes Druckvolumen von 210 x 210 x 210 und ein beheiztes Bett mit Stahlblech. Es verfügt außerdem über einen Extruder mit einem Übersetzungsverhältnis von 5:1, ein Ganzmetall-Hotend und ein WIFI-Modul zur Fernbedienung. Es kann verschiedene Materialien wie PLA, PETG, Nylon und CF drucken.

Abbildung 5 Quelle: kingroon.com

Preis: Der Preis beträgt 379 $ auf deroffiziellen Website .

Vor- und Nachteile in der Praxis:

Vorteile:

• Schnelles und präzises Drucken mit CoreXY-Struktur und linearen Schienenführungen.
• Einfache Einrichtung und Verwendung mit 95 % Vormontage und einer benutzerfreundlichen Oberfläche.
• Leistungsstark und vielseitig mit einem Extruder mit einem Übersetzungsverhältnis von 5:1 und einer breiten Palette kompatibler Materialien.
• Leise und sicher mit TMC2209-Schrittmotortreibern.

Nachteile:

• Beim Drucken mit hoher Geschwindigkeit kann das Lüftergeräusch laut sein.
• Die Wartung und Kalibrierung des Core XY-Designs kann im Vergleich zu herkömmlichen kartesischen Druckern komplexer sein. Dies könnte für Anfänger im 3D-Druck eine Herausforderung darstellen.
• Der Preis ist möglicherweise höher als bei den kartesischen Druckern.

Abschluss

Die Wahl des richtigen 3D-Druckers, sei es Cartesian oder CoreXY, hängt von den Prioritäten des Benutzers ab. Wenn Erschwinglichkeit und Benutzerfreundlichkeit entscheidend sind, ist ein kartesischer Drucker wie der Kingroon KP3S Pro V2 eine großartige Einstiegsoption, der für seine Zuverlässigkeit und sein unkompliziertes Design bekannt ist. Für Benutzer, die bei komplexen Projekten Wert auf Geschwindigkeit und Druckqualität legen, bietet ein CoreXY-Drucker wie der Kingroon KLP1 erweiterte Funktionen und Präzision, allerdings zu einem höheren Preis und etwas komplexerer Einrichtung und Wartung. Da jeder Typ unterschiedliche Anforderungen erfüllt, ist es wichtig zu berücksichtigen, welche Faktoren – Kosten, Benutzerfreundlichkeit, Druckgeschwindigkeit und Qualität – für Ihre 3D-Druckziele am wichtigsten sind.