Come vengono utilizzati gli attuatori lineari e i sistemi di movimento nel moderno settore della stampa 3D

Jul 05, 2023

In breve, ciascuno dei sistemi di movimento delle stampanti 3D discussi presenta i propri vantaggi rispetto agli altri e, in molti casi, è necessaria una combinazione per progettare l’interazione dei componenti meccanici nello spazio di stampa.

Adam Smith | Automazioni progressive

Gli attuatori lineari elettrici sono componenti critici nelle stampanti 3D e aiutano a realizzare parti della testina di stampa con precisione millimetrica. Con l’avvento della stampa 3D, la loro applicazione è stata fondamentale per fornire al movimento assiale un’elevata precisione. Il movimento lineare per una stampante 3D è necessario per fornire un movimento fluido, uniforme e livellato del carico utile nelle posizioni designate. Il design delle macchine da stampa 3D presenta numerosi componenti e deve essere posizionato accuratamente per riprodurre un'immagine del mondo reale dai media digitali. Gli attuatori lineari sono componenti critici che compongono le unità di movimento meccanico destinate a creare un movimento di alta precisione della testina di stampa. Per spostare la testina di stampa nello spazio 3D durante la stampa è indispensabile un attento posizionamento e configurazione dei componenti di stampa. Gli attuatori di movimento lineare sono necessari poiché forniscono tempi di risposta rapidi ai comandi, migliorando così il tempo di produttività e le capacità di stampa.

Un altro componente critico delle stampanti 3D pensate per il movimento sono le trasmissioni a cinghia. Le trasmissioni a cinghia sono collegate a un motore rotante che muove la cinghia in una particolare direzione e velocità. Quando le cinghie ruotano, spostano con sé i componenti di stampa nella posizione e nell'angolazione designate nello spazio di stampa 3D. Si consigliano trasmissioni a cinghia poiché sono meno costose da progettare e costruire. Sono inoltre più adatti per le lunghe distanze nello spazio di stampa. Richiedono una manutenzione relativamente bassa, soprattutto per quanto riguarda la lubrificazione e la riduzione al minimo dell'attrito lungo i giunti mobili. Si integrano facilmente con la struttura della macchina. Tuttavia, le trasmissioni a cinghia possono allungarsi o allentarsi nel tempo e compromettere i requisiti di precisione della stampante. Pertanto, richiedono ispezioni regolari per verificare eventuali danni e resistenza alla trazione per mantenere le stampanti in condizioni ottimali. I sistemi di trasmissione a cinghia sono più silenziosi e richiedono meno energia per funzionare.

Le viti vengono utilizzate anche nei sistemi di movimento delle macchine da stampa 3D. Le viti sono consigliate nelle aree ad alta precisione della macchina da stampa. Un sistema di movimento a vite è dotato di un motore rotativo e di un mandrino lineare, tipicamente una vite a ricircolo di sfere o una vite madre. Quando il motore viene messo in movimento a velocità variabili a seconda della necessità, il carico utile attaccato al mandrino si allontana o si avvicina al motore rotativo. Per la vite di comando, che è relativamente inefficiente rispetto alla vite a ricircolo di sfere, ha una precisione inferiore rispetto alla vite a ricircolo di sfere. Ogni volta che un sistema di movimento a vite perde potenza, il sistema si blocca, a differenza di un sistema a cinghia che può essere modificato manualmente. I sistemi a vite bloccano la velocità quando perdono potenza e sono generalmente più rumorosi delle trasmissioni a cinghia a causa dell'attrito tra le sue parti mobili. Le viti, tuttavia, possono sopportare un peso maggiore rispetto alle trasmissioni a cinghia a causa del vantaggio meccanico e dei materiali compositi più resistenti. Le viti a ricircolo di sfere sono progettate per utilizzare meno energia e per essere più efficienti delle viti a ricircolo di sfere. Le viti richiedono precisione anche nell'installazione, e necessitano di maggiore manutenzione poiché generano molto attrito. Le stampanti che utilizzano sistemi di movimento a vite sono più rumorose, soprattutto con una produttività più elevata rispetto al movimento del nastro, a causa della rotazione e del movimento intensificati del carico utile sul mandrino.

In breve, ciascuno dei sistemi di movimento delle stampanti 3D discussi presenta i propri vantaggi rispetto agli altri e, in molti casi, è necessaria una combinazione per progettare l’interazione dei componenti meccanici nello spazio di stampa.

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