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stratasys带你感受3D打印机的结构以及类型!

  3D打印机的结构通常都是根据打印材料、打印要求而设计,但是其具体的机械结构都是有理可寻的。不同的3D打印技术都有着不同的结构,但同为增材制造都是逐层制造,所以其原理类似。对于3D打印机结构的研究不单单针对某一种打印技术,而应该是通用的结构。通过对现有的3D打印机的结构进行总结分析,有助于进一步推动3D打印与模具的发展。

  1、3D打印机以坐标系类型分类

  常见的3D打印机为了完成三维立体打印,都需要以不同的方式在三维空间中进行定点定位,这时就需要利用坐标系来实现定位。而在3D打印机研究进展中,常见的不外乎为笛卡尔坐标系结构、极坐标系结构两种。

  笛卡尔坐标系结构是最常见的结构,是在各种3D打印技术上都是十分普遍的结构。其优点在于结构简单,方便制造,但其缺点也较明显,由于采用直角坐标系,在进行弧面以及圆弧打印时,其只能通过圆弧插值的方法进行打印,就会导致打印精度较差,打印的圆弧面会有阶梯状的凸起。

  常见的基于笛卡尔坐标系的3D打印机涉及X、Y、Z三个向的运动,而喷头与打印平台的运动方式可以归纳为3类:

  (1)喷头做X轴和Y轴方向的运动,打印平台独立做Z轴方向运动。该运动形式,喷头较工作台而言具有质量小、体积小等特点,适合高精度紧凑型3D打印机。但打印机喷头在XY平面做复合运动会影响喷头的正常出料,从而导致打印质量的下降。

  (2)喷头做X轴(或Y轴)和Z轴方向运动,打印平台独立做Y轴(或X轴)方向的运动。或者喷头独立做X轴(或Y轴)方向运动,工作台做Y轴(或X轴)和Z轴方向的运动。这运动形式将Z轴与X轴(或 Y轴)结合进行复合运动,具有较小的运动惯量,且打印喷头和工作平台所需的运动空间较小,整体结构较为简单,广泛应用于小型家用3D打印机结构设计。

  (3)打印平台作X轴和Y轴方向的复合运动,喷头仅在Z轴方向独立运动。该运动形式的打印机结构简单紧凑,但对于Z轴运动控制精度要求较高,由打印平台在XY平面的移动需要较大的空间,且工作台质量较大,不能用于较快速度的打印。

  极坐标系结构则是在平面内由极点、极轴和极径组成的坐标系,由于其原理的特殊性,所以其打印结构可以简化,从而使其运行安静,外形别致,把复杂机械结构完成的动作都交给软件端来完成,尽量保持机械结构的简单。

  其优点在于可以用较小的3D打印机打印较大的物件,且可以较高精度的打印弧面,有打印速度快,稳定性好和控制简单等;缺点就是对软件部分要求较高,需要大量计算。