Sekarang kita tahu bahwa terlepas dari jenis printer 3D yang ada, linear motion system adalah salah satu mekanisme yang paling penting. Meskipun hot end bergerak dalam ruang tiga dimensi, semua gerakan dapat dipecah menjadi gerakan linier pada satu sumbu.

Cara paling umum untuk menggerakkan gerakan linear dalam printer 3D adalah dengan menggunakan motor. Motor ini mengubah energi listrik, pertama menjadi gerak rotasi, dan kemudian menggunakan mekanisme berbeda untuk mengubah rotasi menjadi gerak linier. Mari kita mengalihkan fokus kita ke tiga mekanisme penting dan komponennya untuk lebih memahami gerakan linier yang terlibat dalam sumbu printer 3D.

Baca juga Komponen Printer 3D.

Stepper Motor

Stepper motor sejauh ini merupakan motor penggerak yang paling banyak digunakan di dunia pencetakan 3D. Motor AC brushless ini berputar secara bertahap (step), memiliki kontrol rotasi yang tepat bahkan tanpa sensor posisi untuk mendapatkan umpan balik. Karena motor ini bukan mekanisme yang sangat kompleks, harganya relatif murah.

stepper motor sumber: banggood.com

Stepper motor diidentifikasi sesuai dengan spesifikasi dan nomenklatur yang distandarisasi oleh National Electrical Manufacturers Association (NEMA) di AS. Motor yang paling sering digunakan untuk pencetakan 3D diberi nama setelah asosiasi Amerika ini, biasanya disebut sebagai “NEMA” diikuti oleh nomor yang menunjukkan ukuran pelat muka. Misalnya, NEMA 17 yang populer memiliki diameter pelat muka 1,7 inci (~ 43,18 mm).

Untuk pencetakan 3D, rentang torsi 40 hingga 45 N.cm sudah cukup, menjadi level standar untuk motor stepper. Motor-motor ini memberikan kompromi antara torsi dan kecepatan, yang cocok untuk kedua pengaturan yang lebih berat seperti printer Cartesian dan CoreXY yang mencetak lebih cepat.

Timing Belt

Timing belt adalah sabuk karet “bergigi” yang mentransfer gerakan rotasi antara dua komponen, biasanya motor dan katrol. Gerakan linier dicapai setelah carriage terpasang ke belt, dengan motor yang bertanggung jawab untuk menggerakkan seluruh sistem belt-pulley.

Belt ini diidentifikasi sesuai dengan profil giginya. Timing belt yang umum digunakan untuk pencetakan 3D menggunakan profil Poly Chain GT2, dan sering disebut sebagai GT2. Motor pulley harus memiliki profil gigi yang sama dengan timing belt untuk pemasangan kopling agar berfungsi dengan baik.

timing belt sumbe: zaribo.com

Sistem ini sering digunakan untuk memberikan gerakan ke sumbu X dan Y pada printer 3D dan sangat penting untuk mengatur tegangan belt dengan benar. Inilah sebabnya mengapa banyak printer 3D memiliki mekanisme built-in untuk menyesuaikan tegangan belt.

Leadscrew

Mekanisme penting lainnya adalah leadscrews yang merupakan komponen mesin yang dirancang khusus untuk menerjemahkan gerakan rotasi menjadi gerakan linier. Meskipun ada berbagai jenis leadscrew, yang paling banyak digunakan adalah leadscrew trapesium (ACME).

Rod ini terhubung ke stepper motor dengan kopling fleksibel yang memungkinkan sejumlah gerakan di ujung rod, menghindari tekanan dan aus di bantalan dan motor itu sendiri. Setup ini biasanya ditemukan pada gerakan vertikal printer 3D di sepanjang sumbu Z.

leadscrew sumber: tokopedia.com

Mungkin keuntungan terbesar menggunakan leadscrew untuk pergerakan linier adalah kemampuan push-force dan self-locking yang signifikan, artinya mereka (biasanya) tidak akan bergerak turun atau jatuh jika printer Anda tiba-tiba kehilangan daya. Ini adalah salah satu alasan mereka sering digunakan untuk gerakan platform build. Leadscrews jarang digunakan untuk sumbu X- atau Y, terutama karena mereka rentan terhadap efek backlash yang parah, yang menyebabkan posisi tidak akurat, dan pergerakannya menjadi sangat lambat.

Railing

Selain 3 hal di atas, sebetulnya ada bagian lain yang bisa mempengaruhi linear motion system walau tidak berhubungan langsung, yaitu railing atau sistem rel. Secara umum ada 3 sistem railing pada printer 3D:

Linear Rod

Alternatif untuk menggunakan rel untuk gerakan linier adalah linear rod. Linear rod dijual dalam berbagai ukuran panjang dan diameter, tetapi biasanya rod dengan diameter 8mm digunakan dalam pembuatan printer 3D. Linear rod lebih murah untuk diproduksi karena umumnya terbuat dari baja dan berlapis krom untuk meningkatkan kekerasan.

linear rod dengna bushing sumber:ebay.com

Rod yang sederhana ini memiliki masalah toleransi dibandingkan dengan linear rail, terutama ketika membeli linear motion system impor murah. Liear ball baearing (juga dikenal sebagai ball bushing) ada di linear rod untuk memberikan gerakan yang sebenarnya. Bushing ini juga djual secara luas dan harganya jauh lebih murah daripada carriage yang menggunakan pada linear rail.

V Wheel Slot

V-Slot adalah rel aluminium yang digunakan sebagian besar printer 3D untuk membangun frame mereka. V slot populer karena dapat digunakan untuk dukungan struktural atau juga dapat digunakan sebagai trek untuk setiap bagian bergerak yang mungkin dimiliki oleh rencana rakitan printer 3D Anda. Para pengguna memakainya untuk membuat frame yang kokoh untuk printer 3D, mesin CNC, slider kamera, tripod, dan bahkan robotika.

v slot wheel sumber: reprap.me

Sistem v slot lebih baik dibandingkan linear rod karena memberikan stabilitas yang lebih dengan dan mampu melakukan pencetakan dengan kecepatan yang lebih tinggi pula. Selain itu, suara yang dihasilkan lebih lembut dibanding linear rod karena tidak ada gesekan metal to metal. Namun, titik lemah dari v slot adalah rodanya akan aus akibat pemakaian dan bisa mengotori rel, sehingga perlu rutin dibersihkan.

Linear Rail

Rel linear adalah sepotong baja persegi panjang tipis dan panjang dengan dua ulir yang membentang di kedua sisi. Baja yang dikeraskan atau baja tahan karat adalah bahan pilihan karena rel yang memiliki luas penampang kecil pun tidak akan tertekuk. Lebih jauh, baja relatif mudah dikerjakan, sehingga toleransi yang ketat bisa dicapai. Dalam linear motion system, toleransi ketat biasanya mengacu pada seberapa lurus rel itu. Harus dikatakan bahwa lengkungan atau kelenturan pada rel akan memengaruhi kualitas cetak.

linear rail sumber: alibaba.com

Celah sepanjang rel adalah tempat ball bearing dari carriage berada. Rel yang dilumasi dengan benar akan bekerja dengan lancar untuk waktu yang lama. Dua kelemahan menggunakan linear rail dalam printer 3D adalah harga dan kebutuhan akan kerangka fisik untuk memasang rel. Namun, itu masih tertutupi dengan akurasi dan ketahanan rel dari perawatan rutin.

Demikian sedikit penjelasan dari linear motion system dan komponen dasar yang menjadi penggeraknya pada printer 3D. Semoga dapat membantu Anda untuk semakin memahami dan mengenal printer 3D.

sumber: all3dp.com