Wstęp

Druk 3D to rewolucyjna technologia, która zmieniła sposób, w jaki wytwarzamy produkty. Otworzyło to nowe możliwości zarówno dla projektantów, inżynierów, jak i hobbystów. Jednak przy tak dużej liczbie różnych typów drukarek 3D wybór tej odpowiedniej do swoich potrzeb może być trudny. W tym artykule porównamy dwa popularne mechanizmy druku 3D: kartezjański i CoreXY.

Przegląd różnych mechanizmów druku 3D FDM

Kartezjańskie i CoreXY to dwa najpopularniejsze typy drukarek 3D. Chociaż oba typy drukarek korzystają z technologii FDM (Fused Deposition Modeling), różnią się one systemami ruchu.

Kartezjańskie drukarki 3D wykorzystują osie X, Y i Z do przesuwania głowicy drukującej i stołu. Są najpopularniejszym typem drukarek 3D i są znane ze swojej prostoty, niezawodności i łatwości obsługi. Są także tańsze niż drukarki CoreXY. Przykładami kartezjańskich drukarek 3D są Creality Ender 3 (podnośnik do łóżka) i Kingroon KP3S Pro V2 (wspornik).

Rysunek 1 Źródło: mdpi.com

W mechanizmie przenośnika łóżkowego stół drukujący porusza się w kierunku Y, podczas gdy głowica drukująca porusza się w kierunkach X i Z, które zawsze mają podwójne prowadnice. Mechanizm ten znany jest ze swojej prostoty i łatwości obsługi, co czyni go najpopularniejszym wyborem.

Z drugiej strony w mechanizmie wspornikowym stół drukujący zazwyczaj porusza się w osi Y, a wytłaczarka porusza się wzdłuż osi X i Z. W tej konstrukcji wytłaczarka często jest zamontowana na pojedynczym ramieniu lub wystającej belce, bez podparcia na przeciwległym końcu, co przypomina wspornik.

Drukarki kartezjańskie są łatwe w obsłudze i konserwacji, co czyni je idealnymi dla początkujących. Są jednak wolniejsze niż inne typy drukarek 3D i mają ograniczone objętości kompilacji.

Drukarki 3D CoreXY

Wykorzystują system napędzany paskiem do przesuwania głowicy drukującej w kierunkach X i Y. Stół drukujący porusza się tylko w kierunku Z. System ten pozwala na szybsze i dokładniejsze drukowanie, dzięki czemu drukarki CoreXY idealnie nadają się do drukowania skomplikowanych geometrii. Są jednak droższe i trudniejsze w konfiguracji niż drukarki kartezjańskie. Przykładem drukarki 3D CoreXY jest Kingroon KLP1 .

Rysunek 2 źródło: openbuilds.com

Analiza porównawcza

Różnice w systemie ruchu

kartezjański

Drukarki kartezjańskie działają na prostej zasadzie, w której każda oś (X, Y i Z) porusza się niezależnie. Konstrukcja jest prosta i łatwa do zrozumienia, dzięki czemu drukarki te są chętnie wybierane przez wiele osób.

CoreXY

Drukarki CoreXY wykorzystują bardziej złożony system z paskami, które sterują jednocześnie osiami X i Y. Taka konstrukcja pozwala na szybsze i bardziej precyzyjne ruchy, ale początkowo może być trudniejsza do uchwycenia i ustawienia.

Wpływ na jakość i szybkość druku :

kartezjański

Niezależny ruch osi w drukarkach kartezjańskich może czasami prowadzić do niższych prędkości drukowania, zwłaszcza w przypadku większych obiektów. Jednak generalnie utrzymują dobry poziom jakości druku.

CoreXY

Skoordynowany system ruchu drukarek CoreXY pozwala na szybsze drukowanie bez utraty jakości. Zmniejszony ciężar ruchomych części prowadzi również do zmniejszenia wibracji i gładszych wydruków.

Rozważania dotyczące kosztów

Początkowa cena zakupu :

kartezjański

Generalnie tańsze ze względu na prostszą konstrukcję i szerszą dostępność.

CoreXY

Zwykle są droższe na początku ze względu na złożoną konstrukcję i precyzyjne komponenty.

Koszty konserwacji i eksploatacji :

kartezjański

Może wiązać się z niższymi kosztami konserwacji, ale z biegiem czasu może wiązać się z wyższymi kosztami operacyjnymi ze względu na zużycie, szczególnie w modelach z ruchomymi łóżkami.

CoreXY

Chociaż są potencjalnie droższe w utrzymaniu ze względu na złożony system pasów, często zawierają trwałe komponenty, które mogą skutkować niższymi długoterminowymi kosztami operacyjnymi.

Wydajność i możliwości

Szybkość i dokładność druku :

Kartezja

Zapewnia niezawodną dokładność, ale może mieć mniejszą prędkość w porównaniu z modelami CoreXY.

CoreXY

Wyróżnia się szybkością i dokładnością, dzięki czemu nadaje się do projektów wymagających dużej szczegółowości w krótszym czasie.

Ograniczenia dotyczące objętości i obszaru roboczego :

kartezjański

Często mają większą powierzchnię fizyczną dla danej objętości kompilacji ze względu na potrzebę wyraźnych ścieżek ruchu każdej osi.

CoreXY

Może zaoferować większe objętości w bardziej kompaktowych rozmiarach maszyny, ponieważ głowica drukująca porusza się wydajniej.

Zalety i wady

Kartezjańskie drukarki 3D

Plusy:

• Prostsza konstrukcja zapewniająca łatwość użytkowania i konserwacji.
• Ogólnie rzecz biorąc, tańsze i z szeroką gamą opcji.
• Dobra dokładność i jakość w większości zastosowań.

Cons:

• Niższe prędkości drukowania w przypadku większych wydruków.
• Większy rozmiar fizyczny dla równoważnych woluminów kompilacji.
• Możliwość zwiększenia wibracji i hałasu przy dużych prędkościach.

Drukarki 3D CoreXY

Plusy:

• Szybkie drukowanie bez utraty jakości druku.
• Kompaktowa i wydajna konstrukcja dla tych samych lub większych objętości konstrukcyjnych.
• Zredukowane wibracje zapewniają gładsze wydruki.

Cons:

• Wyższy koszt początkowy i potencjalnie bardziej stroma krzywa uczenia się.
• Bardziej złożony montaż i konserwacja.
• Dostępne ograniczone opcje w porównaniu do drukarek kartezjańskich.

Studia przypadków: szczegółowe spojrzenie na drukarki kartezjańskie i CoreXY

Aby zrozumieć praktyczne różnice między drukarkami 3D kartezjańskimi i CoreXY, przyjrzyjmy się trzem popularnym modelom: Ender 3 z konstrukcją typu bed-slinger, Kingroon KP3S Pro V2 z konfiguracją wspornikową oraz model CoreXY Kingroon KLP1. Przykłady te podkreślają rzeczywiste zastosowania, zalety i wyzwania związane z każdym projektem.

Przykłady kartezjańskie

Creality Ender 3 (projekt podnośnika do łóżka)

Creality Ender 3 (Bed-Slinger Design) to popularna i niedroga drukarka 3D, która oferuje objętość druku 220 x 220 x 250 mm oraz podgrzewany stół ze zdejmowaną powierzchnią magnetyczną. Ma prostą i otwartą konstrukcję z solidną aluminiową ramą. Jest kompatybilny z różnymi materiałami, takimi jak PLA, ABS, PETG i drewno.

Rysunek 3 źródło: creality.com

Cena: na oficjalnej stronie internetowej wyceniono na 189,00 USD .

Plusy i minusy w praktyce:

Plusy:

• Duża i stała jakość druku dzięki przestronnemu obszarowi druku i stabilnej ramie.
• Łatwy w montażu i obsłudze dzięki przejrzystym instrukcjom i prostemu interfejsowi.
• Niedrogie i konfigurowalne, z niską ceną i dużą społecznością użytkowników.
• Niezawodny i wygodny z funkcją wznawiania zasilania i zdejmowaną powierzchnią do drukowania

Cons:

• Ze względu na konstrukcję podnośnika łóżko drukujące może wymagać częstego ręcznego poziomowania i regulacji
• Wibracje mogą wpływać na jakość druku przy dużych prędkościach drukowania, szczególnie w przypadku ruchów stołu wzdłuż osi Y.

Kingroon KP3S Pro V2 (konstrukcja wspornikowa)

Kingroon KP3S Pro V2 (Cantilever Design) to szybko drukująca drukarka 3D z zainstalowanym oprogramowaniem Klipper, które pozwala na szybkie i wysokiej jakości drukowanie. Ma kompaktową konstrukcję z przyzwoitą objętością druku 200 X 200 X 200 mm i podgrzewanym łóżkiem z arkuszem PEI. Posiada również liniowe prowadnice szynowe na wszystkich osiach, całkowicie metalową wytłaczarkę z przełożeniem 9,5:1 i zintegrowany moduł WIFI do zdalnego sterowania. Nadaje się do drukowania różnych materiałów, w tym PLA, PETG i TPU.

Rysunek 4.kiingroon.com

Cena: na oficjalnej stronie internetowej wyceniono na 249 dolarów.

Plusy i minusy w praktyce:

Plusy:

• Szybkie i stabilne drukowanie dzięki oprogramowaniu Klipper i liniowym prowadnicom szynowym.
• Łatwy w konfiguracji i obsłudze, z 95% wstępnym montażem i przyjaznym dla użytkownika interfejsem.
• Wszechstronność i niezawodność dzięki wytłaczarce z napędem bezpośrednim i szerokiej gamie kompatybilnych materiałów.
• Cichy i bezpieczny dzięki sterownikom krokowym TMC2225.
• Wygodny i elastyczny dzięki łączności Wi-Fi i funkcji wznawiania drukowania.

Cons:

• Ze względu na konstrukcję wspornikową stół drukujący może wymagać częstego poziomowania i kalibracji.
• Hałas wentylatora może być głośny podczas drukowania z dużą prędkością.
• Konstrukcja wspornikowa może podlegać pewnym wibracjom przy bardzo dużych prędkościach, ponieważ jest podparta tylko z jednej strony.

Przykład CoreXY

Kingroon KLP1 (konstrukcja podstawowa XY)

Kingroon KLP1 (konstrukcja Core XY) to wysokowydajna drukarka 3D, która charakteryzuje się strukturą CoreXY, liniowymi prowadnicami szynowymi i oprogramowaniem Klipper. Posiada duży wolumen wydruku 210 X 210 X 210 i podgrzewany stół z blachą stalową. Posiada również wytłaczarkę o przełożeniu 5:1, całkowicie metalowy hotend i moduł WIFI do zdalnego sterowania. Może drukować różne materiały, takie jak PLA, PETG, nylon i CF.

Rysunek 5 źródło: kingroon.com

Cena: naoficjalnej stronie internetowej wyceniono na 379 dolarów.

Plusy i minusy w praktyce:

Plusy:

• Szybkie i dokładne drukowanie dzięki strukturze CoreXY i liniowym prowadnicom szynowym.
• Łatwy w konfiguracji i obsłudze, z 95% wstępnym montażem i przyjaznym dla użytkownika interfejsem.
• Wydajny i wszechstronny z wytłaczarką o przełożeniu 5:1 i szeroką gamą kompatybilnych materiałów.
• Cichy i bezpieczny dzięki sterownikom krokowym TMC2209.

Cons:

• Hałas wentylatora może być głośny podczas drukowania z dużą prędkością.
• Konstrukcja Core XY może być bardziej złożona w utrzymaniu i kalibracji w porównaniu z tradycyjnymi drukarkami kartezjańskimi. Może to stanowić wyzwanie dla początkujących w druku 3D.
• Cena może wyższa niż w przypadku drukarek kartezjańskich.

Wniosek

Wybór odpowiedniej drukarki 3D, czy to kartezjańskiej, czy CoreXY, zależy od priorytetów użytkownika. Jeśli kluczowa jest przystępna cena i łatwość obsługi, drukarka kartezjańska, taka jak Kingroon KP3S Pro V2, będzie świetną opcją na początek, znaną z niezawodności i prostej konstrukcji. Użytkownikom, dla których priorytetem jest szybkość i jakość druku w przypadku złożonych projektów, drukarka CoreXY, taka jak Kingroon KLP1, oferuje zaawansowane możliwości i precyzję, choć przy wyższej cenie i nieco większej złożoności konfiguracji i konserwacji. Każdy typ służy innym potrzebom, dlatego ważne jest rozważenie, jakie czynniki – koszt, łatwość obsługi, szybkość druku i jakość – są najważniejsze dla celów drukowania 3D.