Wie Linearaktuatoren und Bewegungssysteme in der modernen 3D-Druckindustrie eingesetzt werden

Jul 05, 2023

Kurz gesagt, jedes der besprochenen Bewegungssysteme von 3D-Druckern hat seine Vorteile gegenüber den anderen, und in vielen Fällen ist eine Kombination erforderlich, um das Zusammenspiel mechanischer Komponenten im Druckraum zu gestalten.

Adam Smith | Progressive Automatisierungen

Elektrische Linearantriebe sind wichtige Komponenten in 3D-Druckern und tragen dazu bei, Teile des Druckkopfs punktgenau zu bewegen. Mit dem Aufkommen des 3D-Drucks war ihre Anwendung entscheidend für die Bereitstellung der axialen Bewegung mit hoher Präzision. Für einen 3D-Drucker ist eine lineare Bewegung erforderlich, um eine reibungslose, gleichmäßige und ebene Bewegung der Nutzlast an die vorgesehenen Positionen zu gewährleisten. Das Design von 3D-Druckmaschinen besteht aus vielen Komponenten und muss genau positioniert werden, um ein reales Bild von digitalen Medien zu reproduzieren. Linearantriebe sind wichtige Komponenten, die die mechanischen Bewegungseinheiten bilden, die eine hochpräzise Bewegung des Druckkopfes erzeugen sollen. Um den Druckkopf während des Druckens im 3D-Raum zu bewegen, ist eine sorgfältige Positionierung und Konfiguration der Druckkomponenten unerlässlich. Linearantriebe sind erforderlich, da sie eine schnelle Reaktionszeit auf Befehle bieten und so die Durchlaufzeit und Druckfähigkeiten verbessern.

Eine weitere wichtige Komponente von 3D-Druckern, die für die Bewegung vorgesehen sind, sind Riemenantriebe. Riemenantriebe sind an einen rotierenden Motor angeschlossen, der den Riemen in eine bestimmte Richtung und Geschwindigkeit bewegt. Wenn sich die Bänder drehen, bewegen sie die Druckkomponenten mit sich in die vorgesehene Position und den gewünschten Winkel im 3D-Druckraum. Riemenantriebe werden empfohlen, da ihre Konstruktion und Herstellung kostengünstiger sind. Sie eignen sich auch besser für große Entfernungen im Druckbereich. Sie erfordern relativ wenig Wartung, insbesondere hinsichtlich der Schmierung und der Minimierung der Reibung entlang der beweglichen Gelenke. Sie lassen sich leicht in die Maschinenstruktur integrieren. Riemenantriebe können sich jedoch mit der Zeit ausdehnen oder lockern und die Präzisionsanforderungen des Druckers beeinträchtigen. Daher müssen sie regelmäßig auf Schäden und Zugfestigkeit überprüft werden, um die Drucker in einem Top-Leistungszustand zu halten. Riemenantriebssysteme sind leiser und benötigen weniger Strom zum Betrieb.

Schrauben werden auch in Bewegungssystemen von 3D-Druckmaschinen verwendet. In hochpräzisen Bereichen der Druckmaschine werden Schrauben empfohlen. Ein Schraubenbewegungssystem besteht aus einem Rotationsmotor und einer Linearspindel, typischerweise einer Kugelumlaufspindel oder Leitspindel. Wenn der Motor je nach Bedarf mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Bewegung gesetzt wird, bewegt sich die an der Spindel befestigte Nutzlast entweder vom Drehmotor weg oder näher an ihn heran. Die Leitspindel, die im Vergleich zur Kugelumlaufspindel relativ ineffizient ist, weist eine geringere Präzision auf als die Kugelumlaufspindel. Wenn ein Schneckenbewegungssystem die Leistung verliert, blockiert das System, anders als bei einem Riemensystem, das manuell geändert werden kann. Schraubensysteme verlangsamen ihre Geschwindigkeit, wenn sie an Leistung verlieren, und aufgrund der Reibung zwischen den beweglichen Teilen sind sie in der Regel lauter als Riemenantriebe. Aufgrund des mechanischen Vorteils und der stärkeren Verbundwerkstoffe können Schnecken jedoch mehr Gewicht tragen als Riemenantriebe. Kugelumlaufspindeln verbrauchen weniger Energie und sind effizienter als Leitspindeln. Schrauben erfordern bereits bei der Montage Präzision und sind wartungsintensiver, da sie viel Reibung erzeugen. Drucker, die Schneckenbewegungssysteme verwenden, sind besonders bei höherem Durchsatz lauter als Bandbewegungen, da sich die Nutzlast auf der Spindel stärker dreht und bewegt.

Kurz gesagt, jedes der besprochenen Bewegungssysteme von 3D-Druckern hat seine Vorteile gegenüber den anderen, und in vielen Fällen ist eine Kombination erforderlich, um das Zusammenspiel mechanischer Komponenten im Druckraum zu gestalten.

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