Hvorfor er 3D-printere så langsomme?

3D-print er blevet billigt og pålideligt gennem årene. Begyndervenlige materialer som PLA og PETG har gjort hjemmeproduktion mere tilgængelig end tidligere. Desværre forbliver selve 3D-printprocessen uhyggeligt langsom, og den kræver i mange tilfælde flere dages udskrivning.

Hvorfor udfører 3D-printere stadig deres forretning i et glacialt tempo, når de har været tilgængelige for forbrugerne i over et årti?

Svaret ligger i ingeniør- og produktionsudfordringerne bag at gøre 3D-print kommercielt levedygtigt. Lad os tage et kig på disse udfordringer og en lovende teknologi, der kan gøre 3D-print hurtigere for alle.

Sengeslynge kan ikke lide at bevæge sig hurtigt

Den første ledetråd ligger i selve en typisk forbruger 3D-printers udseende. At søge efter 3D-printere på Amazon giver resultater, der næsten ikke kan skelnes fra hinanden. Det er et uheldigt biprodukt af, at forbrugernes 3D-printere er baseret på Prusa i3-designet. Der er tilsyneladende ingen bedre tilgang til massefremstilling af billige printere. Desværre kommer denne stræben efter omkostningseffektivitet på bekostning af hastighed.

Lad os tage et hurtigt kig på Prusa i3 motion-systemet for at forstå, hvorfor det er tilfældet.

Din gennemsnitlige forbrugerkvalitet 3D er billig, primært fordi den er ukompliceret. Denne enkelhed omfatter også deres bevægelsessystem. X-aksen, for eksempel, omfatter printhovedet, der bevæger sig langs en længde af V-slot aluminium ekstrudering. Z-aksen flytter på sin side hele X-aksen op og ned. Det kan virke som en stor vægt, men det er ikke en stor bekymring, fordi 3D-printere bevæger sig langs Z-aksen sjældent og kun en brøkdel af en millimeter ad gangen.

Imidlertid er Y-akse-opsætningen af ​​sådanne printere absolut suboptimal. Denne stakkels akse har til opgave den herkuliske opgave at flytte hele sengen, som også tilfældigvis er den tungeste komponent i en 3D-printer. For at printe hurtigt vil du helst have, at de bevægelige komponenter skal være så lette som muligt. Det er allerede vanskeligt hurtigt at flytte et printhoved, der vejer 150 gram, samtidig med at mikrometerpræcisionen bevares.

Forestil dig nu at gøre det samme med en seng på 1,5 kg i stedet for. Det er ikke overraskende, at 3D-printere, der anvender Prusa i3-designet, i daglig tale kaldes bed-slingers af denne grund.

Hvad sker der alligevel, når du printer hurtigt?

Vi har fundet ud af, hvorfor din gennemsnitlige 3D-printer er langsom. Men hvad nu hvis vi skulle deaktivere firmwaregrænser for printhastighed og acceleration for at udskrive hurtigt alligevel? Omkostningerne ved at bevæge sig for hurtigt går ud over at lægge en enorm belastning på stepmotorerne og få dem til at overophedes. Printkvalitet er det første offer i kampen mellem en svag motor og stædig masse af en tung seng. Dette viser sig som ringetoner eller spøgelser forårsaget af overdreven vibration forbundet med hurtig udskrivning.

I ekstreme tilfælde kan 3D-printerkomponenterne ryste sig løs over tid. Selvom det er nemt at efterspænde skruer, fører hurtig udskrivning på Prusa i3-style ofte til irreversibelt slid på bevægelseskomponenterne. Værst ramt er de billige V-slot-ruller, der bruges i sådanne printeres bevægelsessystem. Plasthjulene, der løber langs V-formede spor på aluminiumsekstruderinger, slides betydeligt, når de udsættes for høje printhastigheder.

Den typiske 3D-printer baseret på Prusa i3-designet kan ikke printe hurtigt med nogen grad af kvalitet eller langsigtet pålidelighed. Men hvad med printere baseret på forskellige designs. Der burde være nogle brugbare alternativer, der egner sig til at printe hurtigt, ikke?

Delta-printere: Billige og hurtige, men unøjagtige

Delta 3D-printere er designet fra bunden til at være hurtige. Deres lette printhoved er hurtigere og mere kontrollerbart på grund af dets iboende lavere momentum. Desuden bruger Delta-designet færre komponenter end dets modstykke til sengeslynge, hvilket gør det endnu billigere at fremstille. Printere, der er både billige og hurtige, lyder perfekte, men hvorfor ser vi så ikke nok af dem?

Printere baseret på Delta-designet går meget på kompromis i deres jagt på hastighed. Deres kompakte og lette printhoveder gør det umuligt at implementere en direktedrevet ekstruder. Lær mere om denne teknologi i vores direkte drevet ekstruderguide. I mellemtiden gør denne Bowden-ekstruderbegrænsning Delta-printere ude af stand til at håndtere fleksible filamenter, hvilket skader deres alsidighed.

Deres største kompromis kommer dog i form af reduceret printkvalitet, især ved udskrivning af store modeller, der er spredt ud horisontalt. Ydermere er overfladeprintkvaliteten opnået af en Delta ikke sammenlignelig med sengeslinger. Dette forværres yderligere af den cirkulære seng, der begrænser byggevolumen, og deres generelle tilbøjelighed til kun at udmærke sig ved høje print.

Disse begrænsninger er alvorlige nok til, at forbrugernes 3D-printerindustri kan have henvist Delta-printere til en niche på trods af deres imponerende hastighed og omkostningseffektivitet.

CoreXY-printere: Hastighed kommer til en pris

De hurtigste printere, der findes, er baseret på CoreXY-kinematik, som forklaret i vores begynderguide til Voron 3D-printere. Dette er et sofistikeret bevægelsessystem, hvor sengen stort set er stationær, men det væsentligt lettere printhoved flyttes med lynhurtige hastigheder. I modsætning til Delta-printere bevarer CoreXY-designet kvaliteten, mens det tillader brugen af ​​direkte drevne ekstrudere.

Det eneste problem er, at den ekstreme kompleksitet og høje omkostninger, der er involveret, gør disse printere uegnede til forbrugernes 3D-print. Som sådan forbliver CoreXY-printere begrænset til niche-open source-projekter rettet mod 3D-printentusiaster. Det er ikke overraskende i betragtning af, hvordan den gennemsnitlige CoreXY 3D-printer koster et sted mellem $1000 og $2000 alene i dele.

Forbrugerproducenter af 3D-printere har stadig ikke fundet ud af, hvordan man gør denne teknologi billig og tilgængelig nok for almindelige brugere.

Hastighed er en luksus, som 3D-printere ikke har råd til

For at opsummere dette er hurtig 3D-print en dyr affære. Du kan enten have en billig Delta-printer, der går hurtigt på bekostning af kvalitet og byggevolumen, eller du kan bruge en formue på en CoreXY-maskine. Ingen af ​​disse yderpunkter passer forbrugerne godt.

Og det er derfor, stort set alle forbrugere 3D-printere er baseret på Prusa i3-designet. Disse printere kan være langsomme, men de har ikke desto mindre en god balance mellem pris, funktioner og ydeevne. Hastighed er et uheldigt offer ved fremstilling af 3D-printere med massemarkedsappel.

5 mindre kendte værktøjer, der gør 3D-printervedligeholdelse nemmere

Læs Næste

Om forfatteren