Linearlager in 3D-Drucker: 70 % weniger Gewicht, 50 % höhere Beschleunigung

Steckbrief

• Was wurde benötigt: drylin R Wellenführungen; drylin T Linearführungen; drylin E Schrittmotoren; dryspin Gewindetechnik; E2-Energiekette; chainflex Leitungen 
• Anforderungen: kompakter und möglichst leichtgewichtiger 3D-Drucker mit hoher Geschwindigkeit, Robustheit und Zuverlässigkeit
• Branche: 3D-Drucker
• Erfolg für den Kunden: Das Gewicht der XY-Achse konnte um 70 % reduziert, die Beschleunigung um mehr als 50 % erhöht sowie die Druckzeit gegenüber anderen Lösungen um bis zu 65 % verkürzt werden. Der BOSON 3D-Drucker kann damit als einer der schnellsten kartesischen Drucker der Welt mit einem Arbeitsbereich von 40x40x40 cm bezeichnet werden.

Kompaketer, schneller, leichter: Der Boston Light ist einer der schnellsten kartesischen 3D-Drucker im Arbeitsbereich von 40x40x40 cm.

Problem

Der BOSON 3D-Drucker des polnischen Herstellers Boson Light kann als einer der schnellsten kartesischen Drucker der Welt mit einem Arbeitsbereich von 40x40x40 cm bezeichnet werden. Dank platzsparender Komponenten überschreiten seine Maße in Höhe, Breite oder Länge dabei nicht die 60 cm-Marke.
Damit diese Vision überhaupt Realität werden konnte, musste das Unternehmen vorab einige wichtige Entscheidungen für die Umsetzung zentraler Funktionen des Systems treffen. Insgesamt - so das ambitionierte Ziel - galt es, einen kompakten und möglichst leichtgewichtigen 3D-Drucker zu entwerfen, der den Anwender mit einer ultraschnellen Umsetzung der gewünschten 3D-Teile und hoher Zuverlässigkeit begeistern kann.
Insbesondere die innere Struktur, bestehend aus Linearführungen, die die X, Y- und Z-Achse des Druckers darstellen, sollte ein Design erhalten, das möglichst hohe Beschleunigungen erlaubt. Zur gleichen Zeit sollten keine Abstriche bei der Robustheit sowie Steifigkeit des 3D-Druckers und damit der eingesetzen Linearlager gemacht werden.
Hohe Geschwindigkeit und eine besondere Flexibilität wurden entsprechend auch von den eingesetzten Kabeln und der Leitungsführung verlangt, die die Brücke zuverlässig mit Energie versorgen sollten.

Lösung

Zentrales Merkmal der "Brücke" des 3D-Druckers sind die besonders leichten und flachen drylin R-Wellenführungen bestehend aus Aluminium-Linearwellen in Kombination mit komplett schmier- und wartungsfreien Schlitten. Sie ermöglichten eine extrem leichte Konstruktion auf der XY-Achse, die u.a. für das um mehr als 70 % reduzierte Brückengewicht beigetragen konnten. Die Steifigkeit des Systems wurde durch flache drylin T-Schienen zusammen mit TW-Führungswagen gewährleistet, die eine reibungslose und geräuschlose Bewegung ohne Schmierung ermöglichen. Die gesamte Einehit wird von vier drylin E-Schrittmotoren in Kombination mit Spindeln und Muttern aus dem dryspin-Produktbaukasten angetrieben, die das Spiel beim Verfahren korrigieren und die Qualität der Ausdrucke gewährleisten. Auch die Z-Achse wurde mit drylin E-Motoren ausgestattet.
Durch Verwendung der Komponenten wurde die Hubfähigkeit auf über 400 mm/s erhöht und die Beschleunigung um mehr als 50 % gesteigert was zu einer Reduzierung der Druckzeit um bis zu 65 % im Vergleich zu anderen Lösungen führt. Damit wurde der BOSON Drucker bei einem so großen Arbeitsbereich zu einem der schnellsten kartesischen 3D-Drucker weltweit.
Die Stromversorgung des Tisches erfolgt schließlich über eine chainflex Leitung der Serie CF880, die in einer kompakten E2-Energiekette verlegt ist und einen langen und wartungsfreien Betrieb des Arbeitstisches garantiert.

Das Design der X, Y- und Z-Achse wurde über verschiedene Linearlager aus dem umfangreichen drylin-Baukasten gelöst.

Die gesamte XY-Achse wird über drylin E Schrittmotoren sowie Spindeln und Muttern aus dem dryspin-Baukasten angetrieben.

Auch für die Z-Achse setzt Boson light auf drylin E Motoren. Rechts gut zu sehen: Die kompakte E2-Energiekette für die sichere Energiezuführung.