Tại sao máy in 3D lại chậm như vậy?

In 3D đã trở nên rẻ và đáng tin cậy trong những năm qua. Các vật liệu thân thiện với người mới bắt đầu như PLA và PETG đã làm cho việc sản xuất tại nhà trở nên dễ tiếp cận hơn so với trước đây. Thật không may, quá trình in 3D thực tế vẫn diễn ra rất chậm, trong nhiều trường hợp cần in vài ngày.

Tại sao máy in 3D vẫn hoạt động kinh doanh với tốc độ băng giá, trong khi chúng đã có sẵn cho người tiêu dùng hơn một thập kỷ?

Câu trả lời nằm ở những thách thức về kỹ thuật và sản xuất đằng sau việc làm cho việc in 3D trở nên khả thi về mặt thương mại. Hãy cùng xem xét những thách thức này và một công nghệ đầy hứa hẹn có thể giúp in 3D nhanh hơn cho mọi người.

Người bám giường không thích di chuyển nhanh

Manh mối đầu tiên nằm ở ngoại hình của một chiếc máy in 3D tiêu dùng thông thường. Việc tìm kiếm máy in 3D trên Amazon mang lại kết quả gần như không thể phân biệt được với nhau. Đó là một sản phẩm phụ đáng tiếc của máy in 3D tiêu dùng dựa trên thiết kế Prusa i3. Rõ ràng là không có cách tiếp cận nào tốt hơn để sản xuất hàng loạt máy in giá rẻ. Thật không may, việc theo đuổi hiệu quả chi phí này phải trả giá bằng tốc độ.

Chúng ta hãy nhìn sơ qua hệ thống chuyển động của Prusa i3 để hiểu tại sao lại như vậy.

3D ở cấp độ người tiêu dùng trung bình của bạn rẻ chủ yếu vì nó không phức tạp. Sự đơn giản này cũng mở rộng cho hệ thống chuyển động của chúng. Ví dụ, trục X bao gồm đầu in di chuyển dọc theo chiều dài của đùn nhôm khe V. Đến lượt mình, trục Z di chuyển toàn bộ cụm trục X lên và xuống. Điều đó có vẻ như là rất nhiều trọng lượng, nhưng nó không phải là mối quan tâm lớn vì máy in 3D di chuyển dọc theo trục Z không thường xuyên và chỉ một phần nhỏ của milimet tại một thời điểm.

Tuy nhiên, thiết lập trục Y của những máy in như vậy chắc chắn là không tối ưu. Trục kém này được giao nhiệm vụ Herculean di chuyển toàn bộ chiếc giường, đây cũng là thành phần nặng nhất trong máy in 3D. Để in nhanh, lý tưởng nhất là bạn muốn các thành phần chuyển động càng nhẹ càng tốt. Việc nhanh chóng di chuyển một đầu in nặng 150 gram mà vẫn duy trì độ chính xác của micromet đã là một việc khó khăn.

Bây giờ, hãy tưởng tượng làm điều tương tự với một chiếc giường 1,5kg. Không có gì ngạc nhiên khi các máy in 3D sử dụng thiết kế Prusa i3 được đặt tên thông tục là bed-slingers vì lý do này.

Điều gì sẽ xảy ra khi bạn vẫn in nhanh?

Chúng tôi đã tìm ra lý do tại sao máy in 3D trung bình của bạn chạy chậm. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta vô hiệu hóa các giới hạn phần sụn về tốc độ in và khả năng tăng tốc để in nhanh? Chi phí của việc di chuyển quá nhanh vượt ra ngoài việc gây áp lực to lớn lên các động cơ bước và khiến chúng quá nóng. Chất lượng bản in là thiệt hại đầu tiên trong cuộc chiến giữa động cơ yếu và khối lượng cứng đầu của một chiếc giường nặng. Điều này biểu hiện như đổ chuông hoặc bóng mờ do rung quá mức liên quan đến quá trình in nhanh.

Trong những trường hợp nghiêm trọng, các bộ phận của máy in 3D có thể tự lung lay theo thời gian. Mặc dù có thể dễ dàng vặn lại các ốc vít, nhưng việc in nhanh trên kiểu Prusa i3 thường dẫn đến sự mài mòn không thể phục hồi trên các bộ phận chuyển động. Bị ảnh hưởng nặng nề nhất là con lăn khe V giá rẻ được sử dụng trong hệ thống chuyển động của máy in như vậy. Các bánh xe nhựa chạy dọc theo các rãnh hình chữ V trên nhôm định hình bị mòn đáng kể khi chịu tốc độ in nhanh.

Máy in 3D điển hình dựa trên thiết kế Prusa i3 không thể in nhanh với bất kỳ mức độ chất lượng hoặc độ tin cậy lâu dài nào. Nhưng những gì về máy in dựa trên các thiết kế khác nhau. Nên có một số lựa chọn thay thế khả thi phù hợp để in nhanh, phải không?

Máy in Delta: Giá rẻ và nhanh, nhưng không chính xác

Máy in 3D Delta được thiết kế từ đầu để có tốc độ nhanh. Đầu in ánh sáng của chúng nhanh hơn và dễ kiểm soát hơn do động lượng vốn đã thấp hơn của nó. Hơn nữa, thiết kế Delta sử dụng ít thành phần hơn so với đối tác giường-slinger của nó, điều này làm cho nó thậm chí còn rẻ hơn để sản xuất. Máy in giá rẻ cũng như âm thanh nhanh, hoàn hảo, nhưng tại sao chúng ta không thấy đủ chúng?

Các máy in dựa trên thiết kế Delta thỏa hiệp rất nhiều trong việc theo đuổi tốc độ. Đầu in nhỏ gọn và nhẹ của chúng nên không thể lắp đặt máy đùn truyền động trực tiếp. Tìm hiểu thêm về công nghệ này trong hướng dẫn máy đùn truyền động trực tiếp của chúng tôi. Trong khi đó, hạn chế chỉ dành cho máy đùn Bowden này khiến máy in Delta không có khả năng xử lý các sợi linh hoạt, điều này làm ảnh hưởng đến tính linh hoạt của chúng.

Tuy nhiên, thỏa hiệp lớn nhất của họ là chất lượng in giảm, đặc biệt là khi in các mô hình lớn được dàn trải theo chiều ngang. Hơn nữa, chất lượng in bề mặt mà Delta đạt được không thể so sánh được với những chiếc ốp lưng. Điều này càng trở nên trầm trọng hơn bởi giường hình tròn giới hạn khối lượng bản dựng và xu hướng chung của chúng chỉ nổi trội ở các bản in cao.

Những hạn chế này đủ nghiêm trọng để ngành công nghiệp in 3D tiêu dùng phải đẩy máy in Delta xuống một thị trường ngách bất chấp tốc độ ấn tượng và hiệu quả chi phí của chúng.

Máy in CoreXY: Tốc độ đi kèm với mức giá

Các máy in nhanh nhất xung quanh dựa trên động học CoreXY, như đã giải thích trong hướng dẫn dành cho người mới bắt đầu của chúng tôi về máy in 3D Voron. Đây là một hệ thống chuyển động phức tạp trong đó giường chủ yếu là đứng yên, nhưng đầu in nhẹ hơn đáng kể được di chuyển với tốc độ nhanh như chớp. Không giống như máy in Delta, thiết kế CoreXY duy trì chất lượng trong khi cho phép sử dụng máy đùn truyền động trực tiếp.

Vấn đề duy nhất là sự phức tạp và chi phí cao liên quan khiến những máy in này không thể sử dụng được cho việc in 3D của người tiêu dùng. Do đó, máy in CoreXY vẫn bị giới hạn trong các dự án mã nguồn mở thích hợp nhắm vào những người đam mê in 3D. Điều đó không có gì đáng ngạc nhiên khi xem xét cách máy in 3D CoreXY trung bình có giá từ $ 1000 đến $ 2000 chỉ tính riêng các bộ phận.

Các nhà sản xuất máy in 3D tiêu dùng vẫn chưa tìm ra cách làm cho công nghệ này rẻ và đủ tiếp cận với người dùng phổ thông.

Tốc độ là một máy in 3D sang trọng không thể chi trả

Tóm lại, in 3D nhanh là một việc tốn kém. Bạn có thể có một chiếc máy in Delta giá rẻ, hoạt động nhanh chóng với chi phí chất lượng và khối lượng xây dựng, hoặc bạn có thể chi một khoản tiền lớn cho một máy CoreXY. Cả hai thái cực này đều không phù hợp với người tiêu dùng.

Và đó là lý do tại sao hầu như mọi máy in 3D của người tiêu dùng đều dựa trên thiết kế Prusa i3. Những máy in này có thể chậm, nhưng chúng vẫn tạo ra sự cân bằng tốt giữa giá cả, tính năng và hiệu suất. Tốc độ là một tai nạn đáng tiếc của việc sản xuất máy in 3D có sức hấp dẫn lớn trên thị trường.

Đọc tiếp

Giới thiệu về tác giả