Pourquoi toute l'excitation des rails linéaires?


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Chaque fois qu'une imprimante 3D utilisant des rails linéaires est annoncée (cas d'espèce: le cetus ), Internet (enfin ... au moins ce coin de celui-ci traitant de l'impression 3D) bourdonne d'excitation.

J'ai moi-même étudié un peu le sujet, et même si je comprends que les rails linéaires peuvent être produits avec un degré de précision fantastique pour les machines super lourdes, cela m'échappe de comprendre pourquoi ils sont considérés comme supérieurs "par défaut", par rapport aux roulements linéaires classiques. sur un arbre.

L'impression 3D est une application légère et le mouvement d'au moins 2 axes ne se produit pas contre une surface solide (où vous pourriez boulonner un rail linéaire tous les quelques cm) mais suspendu entre les 2 extrémités de l'axe. De plus, les internes des roulements utilisés sur des rails linéaires sont sensiblement identiques à ceux utilisés sur un arbre.

Le site de cetus dit sous la rubrique "Rails linéaires de qualité":

Auto-lubrifié | Sans entretien | Haute précision | Longue durée de vie | Silencieux

mais cela - selon mon expérience - peut également être dit de "Roulements linéaires de qualité sur un arbre", et dans certains cas, même les bagues offrent un niveau élevé sur les imprimantes 3D.

Alors, qu'est-ce que je manque?


A l'air bien, facile à penser lors de la construction ou de l'évaluation car les roulements linéaires bloquent tous les degrés de liberté sauf un. Le lien doit être aussi lent que diable, mais il est également dans le stade de ce que les gens pourraient dépenser facilement (~ 400 $ avec les taxes et les frais d'expédition, je suppose. ou des frites électroniques ou ... il y a certainement autre chose à une imprimante que les roulements linéaires :-)
Valmond

ps. qu'est-ce que c'est dans cette communauté, personne n'aime jamais voter?
Valmond

C'est probablement dû au fait qu'ils sont chers, ainsi qu'au snobisme associé aux produits sur-conçus.
Mick

@Valmond - Je suis coupable d'avoir oublié de voter moi-même des questions, il y a quelques jours, j'ai en fait remercié dans ma réponse le PO pour une question bien formulée et j'ai oublié de la voter ! Je ne le prends pas personnellement. Ma question ne portait pas spécifiquement sur le cetus, mais oui ... pour le prix, c'est apparemment une machine fantastique selon divers commentaires.
mac

Réponses:


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Ce qui suit est une compilation des entrées provenant d'un certain nombre de sources.

Les rails linéaires en général sont des composants mécaniques qui - lors de la conception des équipements - offrent une grande flexibilité.

Le profil du rail peut être conçu de manière presque infinie. Cela permet à son tour:

  • Différents niveaux de rigidité dans différentes directions (par exemple, vous pouvez avoir des contraintes uniquement sur un plan donné, ou vous pouvez en fait souhaiter que le rail fléchisse légèrement dans un plan mais pas dans un autre).
  • Placer les surfaces des rouleaux de manière stratégique , par exemple dans un endroit peu susceptible d'être contaminé ou où la force maximale sera appliquée.
  • Chemins courbes , pour que le chariot puisse se déplacer le long d'une ligne qui n'est pas droite.

La surface de contact entre les rouleaux et les roulements étant plate, des cylindres peuvent être utilisés à la place des sphères . Cela diminue à son tour les contraintes mécaniques et la quantité de jeu, augmente la longévité et permet une plus grande capacité portante, entre autres.

Les rails linéaires peuvent être ancrés sur toute leur longueur , plutôt qu'à leurs extrémités, augmentant ainsi la précision de leur positionnement, leur rigidité et leur capacité portante.

Les rails linéaires peuvent être usinés lorsqu'ils sont préchargés , ce qui permet d'obtenir une précision maximale lors de leur utilisation, plutôt qu'à la sortie d'usine.

Les roulements sur un rail linéaire ne permettent qu'un seul degré de mouvement . Il doit y avoir deux tiges avec des roulements / bagues linéaires pour obtenir le même résultat.

Cela dit, en ce qui concerne l'application spécifique des imprimantes 3D FDM grand public, il semble que rien de ce qui précède n'est très pertinent, ni ne confère aucun avantage réel à l'imprimante en termes de qualité de l'impression finale :

  • les contraintes mécaniques impliquées dans l'impression 3D sont très faibles,
  • les mouvements se font tous en ligne droite,
  • la plupart des axes ne peuvent pas être ancrés à un grand corps rigide,
  • ...

D'autre part, la conception avec des tiges + roulements linéaires est bon marché, efficace, plus simple et légère, toutes les caractéristiques qui sont très souhaitables dans une imprimante 3D.

Dans l'ensemble, il semble qu'il n'y ait aucune bonne raison de préférer les rails linéaires aux tiges en général .

Pourtant, il peut y avoir des conceptions spécifiques qui pourraient bénéficier de leur adoption. Je postule que l'imprimante Cetus liée dans la question peut être une telle conception: la disposition en porte-à-faux de son axe - par exemple - est bien servie par le fait qu'un seul rail bloque le mouvement dans toutes les directions sauf une, et l'orientation du X le rail offre une rigidité maximale contre l'action de la gravité.


Les contraintes dynamiques ne sont pas si petites ...
Sean Houlihane

Ils sont comparés à d'autres machines CNC qui utilisent généralement des rails linéaires (comme les fraises et les fraiseuses CNC). Ou même par rapport à l'humble tour. Mais bien sûr, parmi toutes les contraintes mécaniques qu'une imprimante 3D doit supporter, celles-ci sont probablement les plus importantes et par extension! :)
mac

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Les rails linéaires produiront toujours un haut degré de précision et de stabilité et plus encore que les tiges rondes avec bagues et / ou roulements en PTFE.

Cependant, on peut argumenter le fait même en tant que développeur de produits et impliqué dans la mécanique et le développement de machines au jour le jour en comparant les deux, nous constatons des améliorations «significatives» en utilisant des rails sur des tiges et si elles sont correctement utilisées sur un axe Z lit d'impression, vous aurez un lit sans problèmes de mise à niveau qui peut fonctionner en douceur et avec précision avec un pilote contre deux.

J'ajouterai en outre que l'alignement parfait des tiges est une tâche difficile pour la personne moyenne et même une légère torsion ou position angulaire peut affecter la qualité d'impression finale. J'ai vu de nombreuses tiges linéaires qui apparaissent visuellement droites et lorsqu'elles sont coincées dans une broche de tour avec une précision de 0,0000, il y aura 0,005 ou plus dans le faux-rond. En fait, je n'ai pas encore vu un mouvement concentrique de perfectionnement qui soit plus long que 6 pouces. Cela me dit qu'ils ne peuvent vraisemblablement pas être aussi précis et que même s'ils peuvent fonctionner, ils ne fonctionneront jamais avec un haut degré de précision.

Avons-nous besoin d'une plus grande précision dans l'axe de l'imprimante 3D? Bien sûr, nous pouvons avoir des cartes de contrôle de la qualité qui compensent dans une certaine mesure, mais la mécanique de la machine est extrêmement importante avant de choisir la qualité de la carte et du logiciel. Pourquoi installer un contrôle de mouvement de 300 $ sur une imprimante à tige linéaire bon marché si vous ne voyez pas tous les avantages?

Avec la technologie qui progresse encore en 64 bits et éventuellement 128 bits et des degrés de précision plus élevés, l'impression 3D tourne une page et ne sera pas déjà capable d'une précision micro-résolutionnelle et ne peut le faire que si tous les composants fonctionnent correctement ensemble.

Alors, bien sûr, votre imprimante guidée par tige fonctionne. Cependant, cela ne fonctionnera jamais aussi bien que mon imprimante à guidage linéaire sur rail avec vis à billes et servos. Vous pouvez avoir vos impressions floues en couches. Je garderai mes pièces d'aspect lisse et moulées par injection qui sont fabriquées à partir de matériaux qu'un bureau typique ne peut même pas imprimer. Donc, affirmer que ce n'est pas nécessaire, c'est faire valoir que la haute qualité n'est pas acceptée sur un marché à prix bas.

Un autre ajout ici. Demandez-vous quel est le niveau et le carré de votre imprimante? Je ne parle pas d'utiliser un niveau de charpentier pour vérifier votre machine, ils peuvent être inexacts jusqu'à 1/4 ”par 10 pieds. Lorsque vous pouvez composer votre lit d'imprimantes à 0,00005 ou moins dans toutes les directions et que votre structure est aussi précise que vous savez à quoi ressemble une imprimante et une impression de qualité.

Je garantis qu'aucune imprimante au prix de 300 $ à 1 000 $ n'est encore proche de ce degré de précision. Le consommateur moyen est tellement attiré par la technologie de l'impression finale lui-même qu'il néglige les aspects de précision impliqués et apprend à se contenter de moins. Vous ne vous attendriez pas non plus à ce que votre imprimante à 500 $ soit en concurrence avec mon imprimante à 10 000 $ .

En bout de ligne, vous obtenez ce que vous payez.


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Pourriez-vous ajouter quelques paragraphes pour plus de lisibilité?
Trish

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With technology further advancing into 64 bit and eventually 128 bit and higher degrees of precisinal accuracy264

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When you can dial your printers bed down to .00005 or less every direction and your structure is just as accurate than you know what a quality printer and print looks likeNon ... lorsque vous avez composé le .00005 mm, vous avez probablement perdu du temps et de l'argent pour quelque chose de non pertinent, étant donné que vous n'imprimerez jamais rien avec ce niveau de résolution. :)
mac

Bits = Steps = Accuracy .. Les premières cartes étaient à 8 bits..maintenant 16 est la norme Les moteurs pas à pas utilisent des micro-étapes 16 32 .... 250 (16 est la norme sur une imprimante -1000. causée par de minuscules problèmes amplifiés en raison de la répétition .. comme la façon dont un 2 $ en apparence anodin changement de tube en plastique peut améliorer considérablement une impression de nombreuses fois (tube ptfe) grammaire Pardon, mon pad est en mouvement et je mange .. hourras.
Lolipopssuck

-1 Comme c'est illisible
Greenonline
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