CoreXY против H-Bot. Сравнение кинематики в физической симуляции.

3D-принтеры могут быть основаны на разных системах перемещения. Более современные системы призваны устранить недостатки предыдущих, а также дать новые возможности 3D-принтерам. В этой статье мы, производители 3D-принтера Faberant Cube, наглядно покажем на физической симуляции, как ведут себя кинематики H-Bot и более прогрессивная CoreXY.

Большое количество 3D-принтеров производится на кинематике H-Bot. Мы покажем, что у нее есть недостатки в виде постоянных перекосов при перемещениях, что не может не сказаться на качестве печати. Также мы покажем, что более новая система CoreXY лишена проблемы перекоса.

Обе системы похожи общими компонентами и их размещением, но различаются количеством и длиной ремней, а также их расположением. Так, в H-Bot используется один длинный ремень для передачи движения на подвижные элементы от двигателя. А в CoreXY используется два ремня, каждый из которых примерно на 30% короче, чем в H-Bot.

В данной физической симуляции "CoreXY против H-Bot", выполненной в одной из простых программ, возможно включать два двигателя по очереди или одновременно. Также возможно удерживать любой из них от вращения. На симуляции показан вид сверху на предполагаемый 3D-принтер.

При включении двух двигателей происходит движение экструдера (печатающей головки принтера) по оси X или по оси Y - в зависимости от направления вращения двигателей. При включении одного двигателя происходит движение экструдера по диагонали.

Как видно на симуляции, единственное направление в кинематике H-Bot, где не происходит перекоса - это движение по оси Y (вверх-вниз на видео). Во всех других случаях, а это движение по оси X (вправо-влево), движение по диагоналям, - систему H-Bot перекашивает. Каждый такой перекос создает большое усилие на все элементы конструкции, что может приводить со временем к повышенному износу деталей.

Единственный способ сохранить качество печати в этой кинематике на приемлемом уровне - это использовать дорогие линейные направляющие высокого качества, которые смогут сдерживать перекосы. Естественно, принтер в таком случае также может стоить дороже.

При этом видно, что в более сложной кинематике CoreXY, при движении по всем направлениям, сохраняется стабильность, перекосы отсутствуют. Именно поэтому, принтеры на CoreXY могут печатать с высоким качеством на цилиндрических направляющих, которые дешевле линейных. Поэтому стоимость принтера на CoreXY может быть ниже, а ресурс кинематики - выше, чем у H-Bot.

Почему многие производители принтеров используют систему H-Bot? Возможно потому, что ее проще спроектировать и в ней меньше деталей, чем в CoreXY.

Во время разработки нашего принтера, мы анализировали различные системы перемещения и пришли к выводу, что в современном 3D-принтере для качественной печати нужно брать за основу именно CoreXY.

При этом, имея собственные наработки по улучшению более простых кинематик, мы пошли дальше в усовершенствовании системы перемещения CoreXY, сумев адаптировать для нее нашу оригинальную систему удвоения точности.

Новая улучшенная система называется FCoreXY и совмещает все достоинства CoreXY, плюс еще лучшая точность при печати. Эта система используется в принтере нашей разработки Faberant Cube. В основе его кинематики - качественные цилиндрические направляющие из Швеции производства SKF.

Принципиальная система перемещений FCoreXY

Красные и синие линии - ремни.

Важным отличием FCoreXY стало то, что моторы повернуты осями в горизонтальную плоскость, что позволило улучшить компоновку остальных элементов. При этом, двигатели XYZ вынесены из камеры печати и скрыты в техническом отсеке с принудительной вентиляцией.

Для повышения точности, в системе FCoreXY используются дополнительные блоки, которые удалось разместить очень компактно, без существенного увеличения размеров всей конструкции. Уравнения перемещений показывают, что точность системы FCoreXY может быть в 4 раза выше классических систем (см. уравнения перемещений на схеме).

Для примера: при перемещении ремней моторами ΔA и ΔB на 10 см каждый, суммарно 20 см, получаем перемещение экструдера принтера ΔХ всего на 5 см, т.е. в 4 раза меньше, а значит точнее.

Реализация FCoreXY для 3D-принтера Faberant Cube

По оси Y используются толстые направляющие диаметром 10 мм, по оси Х - более тонкие диаметром 8 мм 

В результате использования системы на FCoreXY, 3D-принтер Faberant Cube может печатать очень точно геометрически, а поскольку слои укладываются с высокой точностью по XY, то видимая боковая поверхность изделий, образуемая периметрами слоев, получается визуально очень ровной, а изделие - качественным. 

Примеры печати, технические характеристики 3D-принтера на улучшенной кинематике FCoreXY можно посмотреть на сайте www.faberant.ru

3D-принтер Faberant Cube на кинематике FCoreXY 

За нашим проектом можно следить тут:

www.faberant.ru | ВКонтакте | Youtube | Instagram

Спасибо за внимание!