Особенности дельта-принтеров: что собой представляет 3D принтер delta, его плюсы и минусы.

Многие слышали о ставших уже привычными 3D-принтерах, работающих по координатной системе Декарта. Печатная головка в таких устройствах движется по трём осям (X, Y и Z). Однако в последнее время на рынке стали разрабатываться новые так называемые дельта 3D-принтеры, использующие инновационную систему движений экструдера. Печатающая головка в таких конструкциях подвешена на тонкие рычажки, при этом каждый рычажок закреплён к одной из трёх вертикально расположенных направляющих.

Обзор Delta WASP Clay

Принтер Delta WASP 2040 Clay — незаменимое устройство для тех, кто работает в области 3D-печати. 3D-принтер Delta WASP 2040 Clay открытый и доступный с трех сторон для взаимодействия в процессе печати. Его печатающий элемент подвешен на тонкие рычажки, и каждый из них прикреплен к одной из трех вертикальных направляющих. Профессиональный компактный трехмерный принтер создает отпечатки до сорока сантиметров в высоту.

Описание принтера

Delta WASP 2040 Clay — принтер, созданный итальянским производителем и предназначенный для печати объектов из керамики и глины. Устройство выполнено на базе кинематической схемы Delta.

Модель идеально подходит для печати различных элементов интерьера и из области искусства. С ним достаточно легко, к примеру, напечатать вазу, имеющую сложную геометрическую форму, или лицо человека.

Печать изделий высотой сорок сантиметров займет не больше двух часов, а легкая смена платформы построения позволяет применять принтер в качестве производственной установки и печати без остановки.

Грамотно выполненный экструдер устройства способен легко печатать следующие материалы: глину, керамику, фарфор. При этом устройство не требует никакого продолжительного обучения и достаточно простое в управлении, которое осуществляется даже с мобильного телефона со скачанным на него специальным приложением.

Алюминиевая и стальная конструкции принтера гарантируют стабильность, точность и получение на выходе качественных изделий из плотных текучих материалов.

3D принтер Delta WASP 2040 Clay

• Материал фарфор, фаянс, грес, огнеупор, глина
• Рабочая камера Ø200 x 400 мм
• Технология печати LDM
• Толщина слоя от (микрон) 500 мкм
• Скорость 150 мм / с
• Диаметр сопла, мм 1.2
• Интерфейсы SD Card

• Скорость перемещения 150 мм/с

Перейти к товару

Основные особенности

Среди наиболее актуальных преимуществ 3D-принтера специалисты выделяют:

• Невысокую себестоимость, так как для его производства требуется минимум деталей.
• Высокую скорость печати 3D-принтера благодаря согласованной работе трех осей, быстро перемещающих печатающий элемент.
• Устойчивую платформу, не допускающую «вобблинга», что уменьшает искажения.
• Удобство печати на приборе вертикальных изделий, таких как макеты памятников и многоэтажные здания. Этому способствует цилиндрическая форма мест построения.
• Компактность принтера — прибор не занимает много места.

Что касается основных недостатков, то к ним относят следующее:

• Прибор требовательный к точности производства изделий. Его узлы и тяги крепления имеют геометрическую форму и должны совпадать с особой точностью, в противном случае появится брак в процессе печати.
• Применение сложной математики во время расчета положения головки, а также для превращения декартовых координат в полярные приводит к тому, что нужно перейти на мощный процессор. Таким образом, мощности восьмибитной электроники на базе Arduino 2560 хватит только, чтобы рассчитать печать одним экструдером. Но это решаемо, если перейти на 32-битный процессор.
• Из-за устойчивой платформы затруднена калибровка устройства.

Справка: Специалисты рекомендуют тем, кто хочет самостоятельно собрать принтер, применять готовые рабочие решения, в противном случае с подстройкой и калибровкой проблем не избежать, что увеличит срок сборки.

Комплектация

3D-принтер Delta WASP 2040 Clay состоит из следующих элементов:

• Рабочего стола — поверхности, на которой происходит печать изделий. Он включает в себя нагревательную часть, стеклянный лист и поверхность, облегчающую процесс снятия готового изделия.

• Подогрева. Рабочий стол имеет подогрев, что предотвращает дефекты объекта. В процессе печати из-за действия высокой температуры пластик сжимается, а при остывании расширяется, что вызывает деформацию устройства. Подогреваемый стол не допускает такого и оставляет первый слой теплым.
• Пластиковой нити. Главный материал для печати, применяемый 3D-принтером. Устройство использует два разных диаметра нити — 1,75 и 3 мм.
• Экструдера — основной части принтера. Он расплавляет и выдавливает нить. Его работа похожа на функцию простого клеевого пластикового термопистолета. Это небольшая деталь устройства, но она выполняет основную функцию. Экструдер включает в себя две части — охлаждающий и нагревающий носик. Последний имеет моторчик, втягивающий нить и проталкивающий ее дальше. Первый плавит нить и выдавливает ее на стол.
• Устройства подачи нити. Оно называется шестерней, которая проталкивает и подает нить.

• Ролика натяжения. Он натягивает нить пропорционально механизму подачи. В принтере можно регулировать ее натяжение, чтобы механизм не давил на нее слишком сильно.
• Нагревающего картриджа, способного нагреть пластик и представляющего собой резистор высокой мощности.
• Нагревателя. По сути, это электронный термометр, использующийся в устройстве для печати при высокой температуре.
• Сопла. Элемент с небольшим отверстием для пропуска расплавленной нити. Оно бывает взаимозаменяемым и имеет разные размеры. Диаметр 0,4 мм стандартный, хотя можно поменять его и на меньший для печати тонких изделий, и наоборот. Иногда сопло может забиваться, что является распространенной проблемой.
• Вентилятора. Он способен охладить все слои после выхода их из сопла. Это помогает изделию сохранить свою форму и не деформироваться. Слайсер включает и выключает вентилятор при разных обстоятельствах в зависимости от того, каким видом материала вы осуществляете печать.

Качество печати и примеры изделий

Модель осуществляет объемную печать с применением LDM-технологии. Индикатор качества у 3D-принтера Delta WASP 2040 Clay — разрешение, которое бывает:

• Горизонтальным по осям X, Y. Самое небольшое перемещение экструдера устройства, которое оно может совершить по слою на осях X и Y. Чем меньше данный параметр, тем точнее будет выпущен готовый объект.
• Вертикальным. Это небольшая толщина слоя, которую производит принтер за один заход. Чем меньше будет толщина, тем четче получается печатаемая поверхность. При тонком слое на печать необходимо больше времени, так как слоев нужно выложить больше.

Кому подойдет?

На 3D-устройстве возможно осуществлять печать детских и елочных игрушек, сувенирной продукции, чехлов для смартфонов и планшетов, разных механизмов для автомобилей и украшений. Он стал незаменим в отдельных отраслях.

Строительство

Технология 3D-печати при помощи гипсовых материалов предоставляет возможность применять их при реставрации сооружений и зданий. Также возможна печать клумб, скамеек и даже целых зданий. Такой подход в строительстве экономит основной бюджет и увеличивает мощность производства.

Архитектура

Трехмерное моделирование позволяет архитекторам наглядно донести свои идеи до заказчика. Будущая модель строительства эффективнее простой картинки на экране ПК. Клиент в этом случае получает полную информацию о будущем проекте с учетом всех дополнений и нюансов.

Справка: С помощью печати керамическими материалами можно создать шедевры архитектурного искусства и скульптуры и потратить при этом минимум материалов и времени.

Медицина

3D-печать является популярной в протезировании при изготовлении имплантатов. Технология способна учесть индивидуальность строения тела человека в процессе их производства. Специальные микрополости, которые находятся в необходимых местах протезных систем, позволяют здоровым клеткам тканей свободно перемещаться, тем самым ускоряя привыкание человека к имплантатам.

Справка: Изготовление челюстных аппаратов важно для облегчения работы хирургов.

01. История создания

3D-принтеры с дельта-кинематикой появились позже классических 3D-принтеров с картезианской кинематикой.

История создания дельта-принтеров начинается в 2010 году, когда два участника RepRap движения с никами Energetic и Reinoud решили разработать бюджетный принтер на базе дельта-роботов.

Дельта-роботы приобрели популярность на линиях упаковки. Они расфасовывают товар быстрее и дешевле, чем люди.

Зажим для переноса товаров заменили на экструдер. Так появилась совершенно новая схема 3D печати.

Первый вариант дельта-принтера отличался от современных принтеров. У него не было направляющих для перемещения штанг, а каждая штанга имела дополнительное плечо изгиба.

А чуть позже, на базе 3D-принтера Росток он сделал принтер Коссель, который имел привычный вид современных дельта 3D-принтеров.

Плюсы и минусы принтера дельта

Среди наиболее актуальных достоинств дельта-принтеров специалисты выделяют:

• относительно низкую цену на устройство, если сравнивать с «картезианскими» моделями;
• высокую скорость печати материалов за счёт быстрого перемещения головки;
• почти полное отсутствие шумов при работе;
• более удобные конструкционные параметры для печати вертикальных объектов;
• низкую вероятность искажений при печати благодаря компактной платформе;
• компактность.

Что же касается основных недостатков так называемых дельта-ботов, то к ним относят:

• Высокая требовательность к детальности продукции, с необходимым совпадением размеров до одной сотой миллиметра.
• Необходимость работы в основном на 32-битных процессорах.
• Высокая сложность корректировки ретракта. В случае установки лёгких директ-экструдеров наподобие «Титан», происходит увеличение массы эффектора и, как следствие, снижение скоростных параметров печати. Кроме того, установка таких экструдеров повышает себестоимость самого устройства.
• Возможные трудности с калибровкой, которые на более дорогостоящих системах решаются установкой систем автокалибровки.

СПРАВКА! Специалисты рекомендуют тем, кто решается на самостоятельную сборку «дельты» в домашних условиях, опираться на уже готовые рабочие решения, иначе проблем с калибровкой и подстройкой будет не избежать, что увеличит сроки сборки.

Преимущества и недостатки, сравнительная характеристика с H—Bot3D принтерами

К основным преимуществам дельта 3D принтеров можно отнести следующее:

• Для изготовления таких принтеров требуется меньшее количество деталей, соответственно у них более низкая себестоимость, в отличие от 3D принтеров H-Bot схемой.

• В работе дельта-принтеров используются три привода для перемещения печатающей головки (экструдера), что значительно ускоряет сам процесс печати и в среднем получается быстрее, чем у картезианских 3д принтеров.

• Так же у 3D принтеров Дельта неподвижный рабочий стол. Что исключает возможный эффект неровности поверхности детали (воблинг).

• Благодаря как правило вытянутой форме рабочей области 3д принтера дельта удобно печатать высокие вертикальные объекты, такие как макеты высотных зданий и памятников. Получается на 20% по быстрее, чем на 3д принтерах H-bot например.

Недостатки и особенности Delta-робота можно отметить:

• 3D принтеры кинематики Delta более требовательны к точности изготовления деталей, их геометрические размеры тяги и узлов крепления обязательно должны совпадать до сотых миллиметра, иначе при печати моделей возникают искажения, которые трудно чем-либо исправить. На данный момент производители пытаются решить эту проблему.

• Еще к недостаткам можно отнести сложные математические расчеты для траектории движущейся головки и преобразования координат. Это требует перехода на более мощные процессоры, с 8-ми битной базы Arduino 2560 на 32-х битную электронику.

• При подаче пластика используется схема подачи «боуден», применение данной системы подачи пластика обусловлено, значительным облегчение печатающей головки 3д принтера дельта. Т.е. подающий пластиковую нить мотор отделен от печатающего блока. Ведь в 3Д принтерах Delta именно печатающая головка является подвижной частью. К недостаткам боуден системы можно отнести – сложность печати гибкими материалами или материалами которые не имеют упругость. В целом это схема рабочая и подходит для 95% задач по 3Д печати.

• Так же из минусов дельта-принтеров выявлена затруднительность в их калибровке(т.е. нахождения нуля и определения координат). Однако на профессиональных моделях Дельта 3D принтеров, например производителя Vortex3D данная проблема решена установкой системы автокалибровки. Таким образом все манипуляции калибровки проводит сам 3Д принтер без участия оператора.

03. Плюсы и минусы, сравнение с картезианскими 3D-принтерами

Плюсы:

• Основным преимуществом дельта-принтеров является их более низкая себестоимость, по сравнению с принтерами с картезианской кинематикой, ввиду того, что для их изготовления требуется меньшее количество деталей.

• Их скорость печати в среднем выше, чем у принтеров с картезианской кинематикой — согласованная работа трех приводов позволяет быстрее перемещать печатающую головку.

• Неподвижная платформа позволяет избежать “вобблинга”, что уменьшает вероятность искажений.

• На дельта-принтерах удобно печатать вертикальные объекты, такие как макеты высотных зданий и памятников. Этому способствует цилиндрическая форма области построения.

• Компактны, занимают небольшую площадь.

Минусы и тонкости:

• Дельта принтеры более требовательны к точности изготовления деталей, чем принтеры с картезианской кинематикой. Геометрические размеры тяг и узлов крепления у дельта-принтеров должны совпадать до сотых долей миллиметра, иначе возникают трудноустранимые искажения при печати изделий. Данная проблема решается при промышленном производстве дельта-принтеров различными производителями.

• Использование сложной математики при расчете траектории головки, для преобразования декартовых координат в полярные, приводит к необходимости перехода на более мощные процессоры для работы и ограничивает применение стандартной восьмибитной электроники на базе Arduino 2560, мощностей которой хватает только на расчет печати одним экструдером. Проблема решается переходом на электронику следующего поколения, основанную на 32-битных процессорах.

• В большинстве дельта-принтеров используется система подачи пластика типа боуден, что увеличивает сложность настройки ретракта. На некоторые модели устанавливаются легкие директ-экструдеры типа “Титан”, но они утяжеляют эффектор и уменьшают скорость печати, особенно если их несколько, а также удорожают принтер.

• Из-за неподвижной платформы затруднена калибровка принтера, что на дорогих принтерах, например Mass Portal XD 20, решается установкой системы автокалибровки, а на дешевых, например Anet A4, платформу делают с ручной калибровкой на винтах.

06. Обзор моделей — примеры 3D принтеров Delta

06.1. Mass Portal D300

3D принтер Mass Portal D300 профессиональной серии имеет самую большую в своей серии область построения. Использует для печати высокотемпературные открытые материалы. Предназначен для работы с лучшими термопластичными нитями диаметром 1,75 мм, печать при температуре горячего воздуха до 475°C. В конструкции применен двойной экструдер с водяным охлаждением.

• Размеры: 480x620x855 мм
• Программное обеспечение: FabCloud, Simplify3D, FabControl
• Рабочая камера: 300x300x300 мм
• Скорость перемещения: 250 мм/сек
• Технология печати: FDM
• Толщина слоя: от 150 мкм
• Поддерживаемые материалы: ABS, ASA, BVOH ,CPE, HIPS, PA (Nylon), PC, PEI, PEEK, PET, PETG, PLA, PMMA, POM, PP, PPSU, PVA, PVB, TPE, TPU
• Диаметр нити: 1,75 мм
• Диаметр сопла: 0,4 мм
• Платформа: подогреваемая
• Цена: 1132 061 руб. (Цена приведена по состоянию на 12.12.2018. Текущую цену узнавайте на сайте)

06.2. 3DQuality Prism Pro Dual

3D принтер 3DQuality Prism Pro Dual – устройство профессионального уровня. Работу облегчает автоматическая калибровка, а подогреваемый рабочий стол и закрытая камера гарантируют защиту изделия от деформации во время печати, например, ABS.

• Материал: ABS, PLA, HIPS, FLEX, SBS, PVA
• Подогреваемая платформа: есть
• Рабочая камера: Ø400х860 мм
• Скорость перемещения: 200 мм/c
• Технология печати: FDM
• Толщина слоя: от 50 мкм
• Диаметр нити: 1,75
• Диаметр сопла: 0,6 мм
• Дисплей: LCD-экран
• Интерфейсы:Wi-Fi
• Количество печатающих головок: 2
• Цена: 364 650 руб. (Цена приведена по состоянию на 12.12.2018. Текущую цену узнавайте на сайте)

06.3. Delta WASP 2040 Clay

DeltaWASP 2040 Clay является незаменимым инструментом для тех, кто работает в области 3D-керамики. Точный и быстрый, поддерживает все керамические материалы. 3D-принтер Clay открыт и доступен с трех сторон для взаимодействия во время печати. Компактный профессиональный глиняный трехмерный принтер, создающий отпечатки до 40 см в высоту.

• Размеры: 490x440x870 мм
• Рабочая камера: Ø200×400 мм
• Скорость перемещения: 150 мм/с
• Технология печати: LDM
• Толщина слоя: от 500 мкм
• Поддерживаемые материалы: фарфор, фаянс, грес, огнеупор, глина
• Диаметр сопла: 1,2 мм
• Интерфейсы: SD Card
• Скорость печати: 150 мм/с
• Цена: 354 286 руб. (Цена приведена по состоянию на 12.12.2018. Текущую цену узнавайте на сайте)