Lineáris sín – kell-e nekünk?

A lineáris sínekről azt tartják, hogy pontosabbak és és simább a mozgásuk. De vajon ez igaz is?

A lineáris sínek – vagy más nevükön gördülővezetékek, lineáris csúszkák – gyakori elemei a CNC-gépeknek, vízsugaras vágóknak, lézervágóknak, és minden olyan helyen, ahol elvárt a pontosság és a kotyogásmentesség.

A lineáris sínek két fő részét különböztetjük meg: van a merev acélsín – ez lehet szénacél, csapágyacél, rozsdamentes acél – és ezen foglal helyet egy lineáris kocsi – vagy lineáris szán – amely az acélsínen csúszik. A lineáris kocsi leggyakrabban egy zárt vagy félig nyitott golyóskosárral van felszerelve, ebben a gördülőelemek – leggyakrabban golyóscsapágyak – szabadon elgördülnek ahogy csúszik a kocsi a vezetéken, ezek egymáshoz érnek és folyamatos sort alkotva visszavezetik őket a már elhagyott pozícióba. A golyók nem, vagy alig érintkeznek egymással, így folyamatosan gördülnek a megvezetési pályán. A csapágygolyóknak ajánlott kenőanyagban – zsír vagy olaj – futnia, így kevésbé melegszik fel nagy sebesség mellett, valamint csökkenti a kenőanyag a mozgási ellenállást, és a hőfejlődést. A tengely kialakítása lehetővé teszi, hogy a csapágygolyók segítségével a lineáris kocsi szoros tűréssel illeszkedjen a tengely bármelyik pontján, így a mozgási irányokat csak a lineáris tengely hosszára korlátozza, kifejezetten minimális – akár nulla – az oldalirányú elmozdulás.

A lineáris sínekkel felszerelt nyomtatók tehát kihasználják ezeket az előnyöket, hogy jobb nyomatokat kapjunk a nyomtatás során. Elviekben.

Előnyök

A legtöbb 3D nyomtató edzett acél lineáris rudakat tartalmaz, amelyeket lineáris golyóscsapágyakkal együtt használnak. Ez nyomtatók tízezreinél használt megoldás. De vajon mit tudhat még a lineáris sín, amit a lineáris tengely nem?

Lássuk:

  • A lineáris sínek merevebbek – kevésbé hajlanak meg, mint a lineáris tengelyek. A mechanikai jellemzők miatt nagyobb szilárdsággal rendelkeznek, mint az általánosan használt köracél rudak.
  • Nagyobb pontosság, egyenletesebb mozgás – A lineáris síneket általában sokkal szorosabb illesztéssel gyártják, mint a lineáris tengelyeket. Ez csökkenti a játékot és a kotyogást.
  • Egy lineáris sín elég – A szorosabb illesztésű gyártás miatt egyetlen sín is elég, hogy ne mozduljon el oldalirányban a kocsi, és a ráerősített alkatrészünk. Lineáris rudak alkalmazása esetén minimum kettő szükséges, hogy ne tudjon elfordulni, ez plusz súlyt okoz, és geometriai, ezáltal beállításbeli problémákat is okozhat bizonyos esetekben.
  • Könnyebb, pontosabb szerelés – A lineáris sínek felerősítése sokkal egyszerűbb, mint a lineáris rudaké. A sínen és a kocsin szabályos távolságra elhelyezett furatok találhatóak, ezekkel egyszerű csavarozással rögzíthetőek az elemek. Lineáris rudak esetén különböző plusz felfogató megoldásokat kell alkalmazni kevésbé precíz módszerekkel.

Kép forrása: Reddit/ sarky1

Hátrányok

Természetesen nincs olyan lehetőség, hogy csak előnye van valaminek, ugyanez igaz a lineáris sínekre is.

  • Drága – Még a legolcsóbb lineáris tengely is egy nagyságrenddel drágább mint egy lineáris tengely, így érdemes átgondolni, hogy belefér-e a költségvetésünkbe, vagy megelégszünk a lineáris tengelyeinkkel. A precízebb és simább mozgásnak, nagyobb merevségnek ez a különbözete.
  • Óvatos bánásmódot igényel – nem szabad szerelés közben leejteni, ilyen esetben a benne lévő csapágygolyók szétszóródhatnak. A lineáris csapágyakkal ellentétben, ahol egy teljesen zárt golyóskosárban van az összes csapágy, itt nincsenek zárva vagy befogva. Csak egy vékony fémszalag tartja a helyén a golyókat. Kiesésük esetén a mozgás darabos lesz, érzékenyebbé válik az oldalirányú erőkre – ezt azt jelenti hogy oldalirányban elkezd kotyogni, valamint a mozgás darabossá válik. Hiszen a golyók folyamatosan gördülnének, de ahol nincs/hiányzik golyó, ott nagyobb erővel fog tudni bekapcsolódni a gördülési sorba az adott golyó, esetenként be is szorulhat.

Lineáris sínekkel gyárilag szerelt nyomtatók

Néhány gyártó már alapesetben lineáris sínekkel szerelve dobja piacra a gépeit. A költségük miatt nem ezek a jellemzőek. Ezek már erős középkategóriát, vagy ipari kategóriát képviselnek. A legtöbb hobbinyomtató V-hornyú görgőket használ, ezek lényegesen olcsóbbak (például Creality Ender 3 és típusváltozatai).

Gyárilag lineáris sínnel szerelt nyomtató például a Markforged Mark Two, Prusa XL, E3D Toolchanger.

Kép forrása: vorondesign.com

Néhány DIY nyomtató projekt – például Voron, BLV MGN12, és az én személyes kedvencem, a HEVOrt – legalább egy tengelyen lineáris síneket használnak, és nyílt forráskódúak. Mindhárom projekt népszerű a hobbi nyomtatóépítők körében.

Összesítés

Önmagában, a technikai képességeket tekintve igen, jobbak. Precízebbek, halkabbak, egyenletesebb mozgást kínálnak, javítva a nyomtatási minőséget és a megbízhatóságot. Jó megtervezéssel súlycsökkentést is elérhetünk.

Azonban van egy gátló tényező: az áruk. A lineáris rudak és a golyóscsapágyak sok esetben – főleg hobbiszintű nyomtatósoknál – bőven elegendő. Amennyiben nem áll rendelkezésre a megfelelő keret, és nincs szükség a lehető legjobb teljesítményre, akkor nem muszáj átalakítani, megvenni a drága szettet.