Belangrijkste mechanische problemen die de prestaties van FDM 3D-printers beïnvloeden

Hoewel de meeste problemen met FFF 3D-printers meestal verband houden met elektronica, hotend-prestaties of de staat van het printoppervlak, zijn er een aantal mechanische problemen die incidenteel kunnen optreden en periodiek gecontroleerd moeten worden.

Loodrechtheid van de assen

Dit probleem ontstaat door onjuiste montage van de 3D-printer, weshalb het voornamelijk voorkomt bij printers die als bouwpakket worden geleverd. Ze veroorzaken doorgaans geen printfouten, maar wel vervormingen in de geprinte onderdelen. De belangrijkste indicator is het gebrek aan loodrechtheid in de randen van de onderdelen en de enige oplossing is om de montage van de apparatuur opnieuw te controleren.

In het geval van CoreXY-printers kan de loodrechtheid van de assen het gevolg zijn van een te groot verschil in spanning tussen de twee riemen.

Slechte smering op assen of vuil op assen

Slecht gesmeerde assen, ofwel staven ofwel lineaire geleiders, kunnen leiden tot verhoogd geluid tijdens het printen. In sommige gevallen kan een gebrek aan smering gecombineerd met vuil dat de lagers binnenkomt, overmatige wrijving veroorzaken wat leidt tot stappenverlies in de motoren en laagverschuiving. Het is raadzaam om alle bewegende onderdelen regelmatig te reinigen en te smeren, zodat ze allemaal correct en zonder wrijving bewegen.

Slechte staat van riemen

De riemen zijn verantwoordelijk voor het doorgeven van de beweging aan de assen, daarom is het essentieel om hun staat periodiek te controleren.

Een van de belangrijkste oorzaken van laagverschuivingen of dimensionele afwijkingen is een slechte instelling van de riemspanning. Riemen met te lage spanning resulteren vaak in slechte oppervlakkwaliteit van de onderdelen door lijnen en strepen, terwijl riemen met overmatige spanning de belasting van de motor vergroten wat leidt tot stappenverlies en laagverschuivingen.

Afbeelding 1: Het effect van een slappe riem. Bron: Wikimedia

Zoals hierboven vermeld, kan in het geval van CoreXY-printers een verschil in spanning tussen de twee riemen leiden tot verlies van loodrechtheid tussen de assen, zodat in dit type printer niet alleen essentieel is om de riemen op de juiste spanning in te stellen, maar ook om ervoor te zorgen dat beide vergelijkbare spanningen hebben.

Terugslag in Z-spindel

Tijdens retractions is het gebruikelijk dat de 3D-printer een snelle Z-beweging omhoog en omlaag maakt. Als er spel is tussen de draadgangen van de spindel en de moer, zullen deze bewegingen een nauwkeurigheidsverlies veroorzaken dat zich reflecteert op het oppervlak van het onderdeel. Dit fenomeen heet terugslag (backlash) en resulteert vaak in lijndefecten op de oppervlakken van de werkstukken. De enige oplossing is het vervangen van de spindels en moeren door hogere kwaliteitsvarianten of het gebruik van anti-terugslagmoeren.

Afbeelding 2: Anti-terugslagmoer voor T8 spindels. Bron: futakuchi-hataka.com

Positie en staat van eindeloopsensoren

Mechanische of optische sensoren worden veel gebruikt om het einde van de loop van de X- en Y-assen te detecteren. Deze typen sensoren zijn vatbaar voor storingen, vooral de mechanische, door het herhaalde gebruik waar ze aan onderhevig zijn. Het belangrijkste teken van storing is de botsing van het printhoofd tijdens homing, en de meest voorkomende oorzaken zijn:

• Onjuiste positie: zorgt ervoor dat het printhoofd botst voordat de sensor activeert. Het is raadzaam om de positie periodiek te controleren door het printhoofd of de basis handmatig te verplaatsen en te verifiëren dat er niets de activatie van de sensor verhindert.

• Storingen in de verbinding: Een losse kabel of slechte verbinding zorgt ervoor dat het circuit continu open blijft en de sensor dus niet activeert. Dit is een veelvoorkomend probleem, daarom is het raadzaam om eindschakelaars in normally closed (NC) configuratie te gebruiken, zodat bij een verbindingsstoring de sensor triggert en het probleem gemakkelijk gedetecteerd kan worden.

• Een defecte sensor: Dit komt vaak voor bij mechanische sensoren, die een beperkte levensduur hebben. In deze gevallen is de enige oplossing het vervangen van de sensor.

Let op: Deze handleiding bespreekt concepten op algemene wijze en richt zich niet op een specifiek merk of model, hoewel deze op een gegeven moment genoemd kunnen worden. Er kunnen belangrijke verschillen zijn in kalibratie- of afstelprocedures tussen verschillende merken en modellen, daarom wordt aanbevolen de handleiding van de fabrikant te raadplegen voordat u deze handleiding leest.