3D-принтеры Delta: плюсы и минусы дельта-ботов в 3D-печати

В этой статье мы рассказываем о FDM 3D-принтерах с кинематикой типа Delta, истории их создания, конструктивных особенностях, преимуществах и недостатках, областях применения. Прочитав статью, вы сможете сделать обоснованный выбор между принтером с более распространенной картезианской системой и дельта-ботом.

Содержание

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.

В 2012 году Иоганн Рохолл (Johann C. Rocholl) представил в Сиэтле прототип дельта-принтера под названием Росток (Rostock). У этого принтера были направляющие и по внешнему виду он приближался к современным 3D-принтерам.

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

Как работает 3D принтер Delta?

Дельта-принтеры, как и классические картезианские 3D-принтеры, работают в системе координат XYZ. Принципиально отличаются они тем, что иначе ориентируются и перемещают печатную головку в пространстве — у них три “руки” на линейных приводах, каждой из которых задается свое значение подъема по направляющей. Для вычисления необходимых команд используется тригонометрическая функция основанная на углах, что позволяет очень точно позиционировать экструдер.

Плюсы и минусы, сравнение с картезианскими 3D-принтерами

Плюсы:

Скорость печати дельта-принтеров 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 и возможность легко реализовать большую высоту по оси Z за счет вертикального расположения рельс.
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 решается установкой системы автокалибровки, а на дешевых принтерах платформу делают с ручной калибровкой на винтах.

Почему дельта-бот — не лучший вариант для самостоятельного изготовления

Дельта-принтеры достаточно сложны в сборке и настройке. Если вы планируете самостоятельно собрать дельту, то лучше использовать готовые решения. В противном случае вам придется долго сидеть с расчетами размеров комплектующих и углов их соединения, и даже тогда малейшее отклонение от рассчитанного варианта приведет к долгим часам настройки и калибровки принтера.

На данный момент есть несколько хорошо зарекомендовавших себя проектов, такие как SeeMeCNC, Rostok Max’s, Kossel Clear. Вы можете купить набор для сборки — комплект деталей, к которому будет прилагаться подробная инструкция. При необходимости вы можете обратиться к людям использующим такие-же принтеры за советом. Но если вы пытаетесь спроектировать дельту с нуля, не имея инженерного образования или соответствующего опыта, то результат вас, скорее всего, разочарует.

В каких случаях стоит приобрести 3D принтер Delta?

При выборе принтера определитесь с тем, что вы хотите от него получить. Принтеры с картезианской кинематикой часто поставляются в собранном виде и работают “из коробки”. Кроме того, они более популярны и вокруг них сформировано достаточно большое сообщество.

Дельта-принтеры часто поставляются в виде комплектов для сборки и на них печатает меньшее количество мейкеров, то есть — информации по ним в сети, соответственно, меньше. Их преимущество в скорости печати и низком уровне шума — если вам важны именно эти качества, стоит подумать о приобретении дельта-бота. Также ему стоит отдать предпочтение, если вы собираетесь печатать преимущественно вертикальные объекты.

Обзор моделей — примеры 3D принтеров Delta

1. Vortex Dual

3D-принтер Vortex Dual, с закрытой камерой, оснащен двумя экструдерами, подогреваемой платформой и дисплеем. Система автокалибровки выравнивает стол за 2 минуты. Стандартная область печати — 30 см в диаметре и в высоту, но ее можно увеличить до 45 см, установив сменные рычаги, идущие в комплекте. Функциональный, надежный, удобный и при этом бюджетный принтер печатает по технологии FDM распространенными видами пластика: PLA, ABS, нейлон и другими.

Размеры: 460 х 540 х 900 мм;
Программное обеспечение: KISSlicer, Cura;
Рабочая камера: ø320х520 мм;
Скорость перемещения: 300 мм/сек;
Технология печати: FDM;
Толщина слоя: от 50 мкм;
Поддерживаемые материалы: ABS, PLA, HIPS, PVA, Nylon, ABS-PRO, SBS, PC;
Диаметр нити: 1,75 мм;
Диаметр сопла: 0,2-1 мм;
Платформа: подогреваемая;

2. Vortex Giant

Двухэкструдерный 3D-принтер Vortex Giant с закрытой камерой выпускается в двух цветах: черном и белом. Отличается большой областью печати — ø550х800 мм и печатает всеми популярными видами пластика: PLA, ABS, нейлон и другими.

Механика Delta увеличивает в принтерах Vortex скорость перемещения направляющих до 300 мм в секунду на холостом ходу, увеличивая соответственно скорость печати в 1,5 раза по сравнению с аналогами.

У принтера Vortex Giant имеется подогреваемая платформа с функцией автокалибровки и встроенный дисплей для удобства управления печатью.

Размеры: 700 х 700 х 1600 мм;
Программное обеспечение: KISSlicer, Cura;
Рабочая камера: ø550х800 мм;
Скорость перемещения: 300 мм/сек;
Технология печати: FDM;
Толщина слоя: от 50 мкм;
Поддерживаемые материалы: ABS, PLA, HIPS, PVA, Nylon, ABS-PRO, SBS, PC;
Диаметр нити: 1,75 мм;
Диаметр сопла: 0,2-1 мм;
Платформа: подогреваемая;

3. Delta WASP 2040 Clay

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

Размеры: 490x440x870 мм;
Рабочая камера: Ø200x400 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;

4. Delta WASP 40100 Clay

Точный и быстрый 3D-принтер DeltaWASP 40100 Clay предназначен для работы с керамическими материалами. Принтер открыт с трех сторон для возможности взаимодействия во время печати. Компактное устройство печатает детали до 60 см в высоту. С помощью принтера DeltaWASP 40100 Clay можно печатать прямо на полу или на съемной стальной платформе, поставляемой в комплекте. Можно продолжать печать, не дожидаясь высыхания предыдущей детали, просто перемещая принтер по полу.

Размеры: 850 x 770 x 1950 мм;
Рабочая камера: Ø400x1000 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;

Итог

Дельта-принтеры за последние годы значительно продвинулись в технологичности и удобстве использования. Они подойдут тем, кто ценит невысокий уровень шума и быструю печать. Подойдут для использования в дизайне, архитектуре, промышленности. При покупке дельта-принтера стоит обратить внимание на разрядность платы управления, наличие автокалибровки или возможность ручной регулировки уровня стола.

Выбираете дельта 3D-принтер?

Напишите нам на sales@top3dshop.ru и мы подберем оптимальный аппарат под любые задачи.