¿Qué son los Rieles Lineales para Impresión 3D? La guía completa

Los rieles lineales para impresión 3D son sistemas de guía compactos que se utilizan para controlar el movimiento en línea recta-del cabezal de impresión, el pórtico o la plataforma de construcción. Una guía lineal de perfil se compone principalmente de un carril templado y un bloque de recirculación de bolas. Soporta la carga en movimiento y limita los movimientos no deseados, mientras que una correa, un husillo de avance o un husillo de bolas proporciona la fuerza motriz.

Una guía lineal adecuada puede mejorar la rigidez del eje y la consistencia del movimiento, pero el tamaño del riel por sí solo no determina la calidad de la impresión. El marco de la impresora, las superficies de montaje, la capacidad del motor, la masa en movimiento, los ajustes de aceleración y la alineación de la instalación deben trabajar juntos como un solo sistema de movimiento.

En sentido estrictamente mecánico, un carril lineal para impresora 3D suele referirse a un carril perfilado con uno o varios bloques de bolas recirculantes. El bloque se mueve a lo largo de canales mecanizados-con precisión en el riel y soporta cargas desde múltiples direcciones.

El carril realiza dos funciones principales:

Define la ruta seguida por el componente de impresora en movimiento.
Resiste cargas verticales, laterales y de momento aplicadas al carro.

El carril no genera por sí solo la posición comandada. La posición es producida por el motor y el sistema de accionamiento, mientras que la guía lineal mantiene la estructura en movimiento restringida mecánicamente a lo largo del camino previsto.

Esta distinción es importante a la hora de diagnosticar problemas de impresión. Reemplazar un sistema de guía puede reducir el juego mecánico, pero no puede corregir la pérdida de paso del motor, poleas sueltas, configuraciones de firmware inadecuadas o problemas de extrusión.

La frase "riel lineal de impresora 3D" a veces se usa de manera vaga para varias estructuras de guía diferentes. Todos estos sistemas pueden producir movimiento lineal, pero sus características de construcción y funcionamiento son diferentes.

Sistema de guía	Cómo funciona	Principales ventajas	Principales limitaciones
Guía lineal de perfil	A lo largo de pistas de rodadura perfiladas discurre un bloque de recirculación de bolas.	Instalación compacta, buena rigidez y soporte útil-de carga.	Requiere una superficie de montaje plana, recta y alineada con precisión.
Eje redondo con rodamiento lineal.	Un rodamiento de bolas se desplaza a lo largo de un eje cilíndrico templado.	Estructura simple, piezas ampliamente disponibles y reemplazo conveniente.	Los ejes largos sin soporte pueden deformarse a medida que aumentan la carga y la luz.
Riel redondo apoyado	El eje redondo está sostenido continuamente por una base de aluminio.	Menor deflexión del eje y montaje relativamente sencillo.	Sección transversal-más grande y características de momento diferentes de un riel de perfil.
Sistema de rodillos con ranura en V-	Las ruedas de polímero corren directamente sobre una extrusión de aluminio.	Bajo costo de componentes y fácil montaje de bricolaje.	El desgaste de las ruedas, la contaminación y el ajuste excéntrico pueden afectar el movimiento con el tiempo.
Guía deslizante de polímero.	Un revestimiento de polímero-de baja fricción se desliza a lo largo de una guía correspondiente.	Funcionamiento silencioso y sin contaminación de grasa en diseños adecuados.	La fricción, la holgura, el comportamiento térmico y la capacidad de carga difieren de las guías rodantes.

Ninguna de estas estructuras es automáticamente la mejor para cada impresor. La elección correcta depende del tamaño de la máquina, el costo objetivo, el entorno operativo y el rendimiento de movimiento requerido.

Mejor control del movimiento del carro:Una guía de perfil limita la traslación y resiste cabeceos, guiñadas y balanceos no deseados. Esto es útil cuando el carro lleva un extrusor de accionamiento directo-, múltiples cabezales de impresión, una cama grande con calefacción u otra carga offset.

Soporte de carga compacto:Una guía en miniatura puede proporcionar una rigidez útil dentro de un espacio de instalación relativamente pequeño. Esto resulta útil en pórticos compactos donde los ejes, cojinetes y carcasas de cojinetes separados ocuparían más espacio.

Ajuste más consistente:Un riel de perfil correctamente instalado no requiere el mismo ajuste de rueda-excéntrico que utilizan muchos sistemas de ranura en V-. La geometría del carril y del bloque controla su relación relativa.

Disposiciones de bloques flexibles:Los diseñadores pueden utilizar un carril con uno o dos bloques, o dos carriles paralelos con varios bloques. La disposición se puede adaptar al ancho del carro, la dirección de la carga y el momento aplicado.

Estos beneficios no deben exagerarse. Los rieles lineales pueden mejorar la estabilidad mecánica de un eje, pero por sí solos no eliminan los zumbidos, los cambios de capas, las cuerdas, la extrusión rugosa o los errores dimensionales.

Eje X:El eje X suele llevar el cabezal de impresión y realiza frecuentes inversiones de aceleración. Por eso es importante que la masa en movimiento sea baja. Una disposición compacta de rieles y bloques normalmente es más apropiada que una guía de gran tamaño.

Para un cabezal de impresión Bowden ligero, la carga aplicada puede ser pequeña. Una extrusora-de accionamiento directo, un cambiador de herramientas o un cabezal multi-material crea mayores cargas verticales y de momento y puede justificar un riel más grande, un bloque más ancho o un bloque más largo.

Eje Y:En una impresora-de soporte, el eje Y lleva la placa de construcción, el calentador, la pieza impresa y la estructura de montaje. La disposición de la guía debe resistir el cabeceo y la oscilación de la plataforma durante la aceleración.

Un espacio más amplio entre bloques o una estructura de dos-rieles puede ofrecer una estabilidad más útil que simplemente elegir un riel más grande.

Eje Z:El eje Z normalmente se mueve más lentamente pero debe mantener una guía vertical estable. Dependiendo de la estructura de la impresora, las guías pueden soportar un pórtico, una plataforma de impresión o una plataforma de construcción completa.

Se deben instalar dos rieles verticales paralelos entre sí y coordinados con los husillos de avance o los husillos de bolas. La guía debe guiar la carga; No se debe forzar el tornillo de accionamiento para compensar los rieles mal alineados.

Las guías lineales en miniatura se identifican comúnmente por tamaños nominales como 7, 9, 12 y 15. El número identifica la familia de rieles, pero no es suficiente para completar la selección.

Los siguientes factores deben considerarse juntos:

Masa del cabezal de impresión, cama o pórtico;
Dirección de la carga aplicada;
Distancia entre el centro de carga y el bloque guía;
Tramo ferroviario y soporte estructural circundante;
Número y espaciado de bloques guía;
Velocidad máxima de desplazamiento y aceleración;
Ancho de montaje y altura de instalación disponibles;
Rigidez requerida y resistencia a la marcha aceptable;
Rigidez del marco de la impresora y precisión de la superficie-de montaje.

Tamaño nominal	Dirección General de Diseño	Puntos para confirmar
Talla 7	Mecanismos muy compactos y ligeros.	Área de montaje limitada, compensación de carga y longitud de bloque disponible.
Talla 9	Cabezal de impresión-compacto o ejes de pórtico pequeños.	Masa del extrusor, aceleración y rigidez requerida.
Talla 12	Ejes de tamaño medio compacto que requieren un equilibrio entre rigidez y masa.	Ancho del carro, cantidad de bloques y capacidad del motor.
Talla 15	Plataformas más grandes, cabezales más pesados o estructuras de máquinas más rígidas.	Si la masa en movimiento adicional está justificada por la carga real.

Esta tabla es un punto de partida de diseño más que una regla de tamaño universal. Un riel pequeño con bloques bien-espaciados puede soportar un eje de manera más efectiva que un riel más grande instalado con una geometría de soporte deficiente.

Las guías en miniatura DLY MD incluyen estructuras MDN estrechas y estructuras MDW más anchas. El tipo estrecho utiliza menos ancho de instalación y es adecuado para disposiciones compactas. La estructura más ancha de rieles y bloques proporciona una huella de montaje más grande y una mayor resistencia a los momentos de rodadura cuando hay espacio lateral disponible.

Se puede considerar una estructura de guía más amplia cuando:

Sólo se puede instalar un riel debajo del carro;
La carga está desplazada del centro de la guía;
La plataforma o carro de construcción es relativamente ancho;
Se requiere una mayor resistencia al momento de rodadura;
Dos carriles paralelos estrechos no pueden caber en la estructura de la máquina.

La elección final debe basarse en las dimensiones de montaje y el momento aplicado y no sólo en la carga vertical total.

Un solo bloque puede ser suficiente para un vagón corto, estrecho y con poca carga. Dos bloques en un riel aumentan la longitud efectiva del soporte y mejoran la resistencia a los momentos de cabeceo y guiñada.

Dos carriles paralelos con dos o cuatro bloques pueden soportar una plataforma más grande, pero introducen requisitos de alineación más estrictos. El segundo riel debe instalarse en relación con el riel de referencia sin forzar a los bloques a seguir una trayectoria desalineada.

Antes de agregar más bloques, confirme que el marco de la impresora y las placas de montaje sean lo suficientemente rígidos y estén fabricados con precisión. Los bloques adicionales en una estructura desigual pueden aumentar la unión en lugar de mejorar el movimiento.

La longitud del bloque afecta la distribución de carga y la resistencia al momento. Un bloque más largo proporciona una longitud de soporte efectiva mayor, mientras que un bloque estándar ahorra espacio de montaje y masa en movimiento.

Un bloque largo puede resultar útil para:

Una extrusora-de accionamiento directo con un centro de gravedad desplazado;
Un único-vagón ferroviario que lleva una placa de montaje más ancha;
Una plataforma de construcción expuesta al momento de lanzamiento;
Un eje en el que dos bloques separados no pueden estar lo suficientemente separados.

Se debe comprobar el patrón de orificios-de montaje antes de reemplazar un bloque estándar por un bloque largo. No se debe suponer que las dos estructuras tengan la misma longitud total o espacio entre pernos.

La precarga de la guía reduce el espacio interno y puede mejorar la rigidez, pero también aumenta la resistencia a la rodadura. Un nivel de precarga más alto no es automáticamente mejor para una impresora 3D.

Las guías en miniatura DLY MD se pueden configurar con opciones de precarga de espacio libre, cero{0}}espacio o ligera-según el modelo seleccionado y la clase de precisión. Para un eje ligero impulsado por correa-, una baja resistencia puede ser más importante que la máxima rigidez. Una plataforma más pesada o un cabezal de herramienta desplazado pueden beneficiarse de una precarga ligera controlada si el motor y el marco pueden soportarlo.

La precarga no debe usarse para corregir:

Una extrusión de aluminio retorcida;
Un asiento de riel desigual;
Dos rieles instalados fuera de paralelo;
Un tornillo de avance colocado incorrectamente;
Una placa de carro que desalinea los bloques.

Un bloque precargado generalmente hace que el error de instalación sea más notorio porque hay menos espacio libre interno disponible para acomodar el desajuste geométrico.

La precisión de la guía lineal describe características como la consistencia dimensional y la precisión de funcionamiento. Debe seleccionarse en relación con la precisión de la estructura completa de la impresora.

Una guía de alta-precisión montada directamente sobre una extrusión sin mecanizar, torcida o mal alineada no puede mantener su rendimiento de nivel de catálogo-en el eje completo. En muchos diseños de impresoras 3D, la geometría de montaje y la rigidez del marco afectan el resultado más que seleccionar la clase de precisión de riel más alta disponible.

Las guías en miniatura DLY MD están disponibles en clases normal, alta y de precisión. Antes de especificar una clase superior, confirme que el asiento del riel, el paralelismo del riel, la placa del carro y el proceso de ensamblaje puedan preservar esa precisión.

La longitud del riel no es lo mismo que el recorrido efectivo de la impresora. Se requiere espacio para el bloque guía, el espacio entre bloques, los espacios libres de los extremos, los orificios de montaje y los límites mecánicos.

Al confirmar la longitud del riel, proporcione:

Carrera efectiva requerida del eje;
Número y longitud de bloques guía;
Distancia requerida entre dos bloques;
Distancia final a ambos lados;
Montaje del riel-paso del orificio y dimensiones del orificio final-;
Espacio para abrazaderas de correa, tuercas, topes o sensores.

No seleccione un riel haciendo que su longitud total sea igual al recorrido nominal de la impresora. Normalmente, el bloque guía no puede utilizar toda la longitud física del riel.

Algunos rieles en miniatura se instalan con tornillos insertados desde arriba, mientras que otras estructuras se fijan desde abajo. El acceso disponible en el marco de la impresora determina qué dirección de montaje es práctica.

Confirme el método de montaje antes de mecanizar la extrusión de aluminio o la placa del carro. El ancho del riel por sí solo no confirma si la cabeza del tornillo, el avellanado y la dirección de acceso se ajustarán al conjunto.

Un carril de precisión sigue la superficie a la que está fijado. Instalarlo en una extrusión arqueada o torcida puede transferir ese error al sistema de guía.

Inspeccione la superficie de montaje.Elimine rebabas, astillas, acumulación de recubrimiento y material levantado alrededor de los orificios roscados.
Establecer el carril de referencia.Utilice un borde de posicionamiento mecanizado u otra referencia recta comprobada cuando esté disponible.
Instale los tornillos de montaje gradualmente.Apriete desde un extremo en secuencia mientras verifica que el riel no se fuerce hacia los lados.
Verifique el movimiento del bloque.Mueva el bloque a lo largo de todo su recorrido utilizable antes de instalar la placa del carro.
Instale el segundo riel a través del carro ensamblado.Mantenga el segundo riel ligeramente ajustable mientras mueve la plataforma a lo largo de su carrera.
Apriete el segundo riel gradualmente.Vuelva a comprobar la resistencia al movimiento después de cada etapa de ajuste.
Alinee el sistema de transmisión por separado.La correa, el husillo o el husillo de bolas no deben tirar del carro hacia los lados.
Realice una prueba final de carrera completa-.Compruebe si hay posiciones apretadas, ruidos inusuales y cambios en la resistencia.

Cuando se utilizan dos rieles, no es suficiente medir manualmente solo la distancia entre ellos. Su altura relativa, rectitud y paralelismo afectan el movimiento del bloque.

Para un procedimiento más detallado, consultecómo instalar guías lineales con precisión.

Las guías de bolas recirculantes requieren una lubricación adecuada. El intervalo de mantenimiento correcto depende de la distancia recorrida, la velocidad, la carga, la temperatura de funcionamiento y la contaminación en lugar de un número fijo de días.

Para servicio de impresora 3D:

Mantenga el polvo de los filamentos, los fragmentos de plástico y los residuos transportados por el aire alejados de las pistas de rodadura.
Limpie las superficies expuestas de los rieles con un paño limpio y sin pelusa-.
Utilice un lubricante adecuado al modelo de guía y temperatura de funcionamiento.
Aplique sólo la cantidad requerida porque el exceso de lubricante acumula polvo.
No mezcle grasa y aceite incompatibles sin confirmar la compatibilidad.
Inspeccione el riel con más frecuencia en entornos abiertos-, en talleres o con calefacción.

En las guías en miniatura DLY MD, el método de lubricación varía según el tamaño de la guía. Algunos bloques usan un orificio de lubricación en la tapa del extremo, mientras que estructuras más grandes seleccionadas usan un engrasador. Confirme la estructura del bloque antes de aplicar lubricante.

Síntoma	Posibles causas	Primeros controles
Movimiento apretado en una posición.	Superficie de montaje doblada, distorsión local del riel, contaminación o error de alineación.	Afloje ligeramente los tornillos de montaje cercanos y compruebe si la resistencia cambia.
El eje completo se siente pesado.	Precarga excesiva, lubricación incompatible, desalineación de dos-rieles o tensión excesiva de la transmisión.	Desconecte la transmisión por correa o tornillo y pruebe el movimiento de la guía por separado.
El carro tiene juego detectable.	Espacio libre-bloque de clase, desgaste, pernos de carro flojos o una placa de montaje flexible.	Determine si el movimiento ocurre dentro del bloque o en la interfaz de montaje.
El ruido aumenta después de la instalación.	Lubricación insuficiente, contaminación, alineación forzada o daños en la pista de rodadura.	Verifique la limpieza, lubricación y movimiento antes de que el riel esté completamente apretado.
Cambio de capas impresas	Pérdida de paso del motor, polea suelta, problema de correa, colisión de boquilla o guía atascada.	Verifique todo el sistema de transmisión en lugar de reemplazar el riel inmediatamente.

Seleccionando solo por modelo de impresora:Los cabezales y bases de impresión modificados pueden crear cargas muy diferentes en impresoras con el mismo marco básico.
Elegir el riel más grande disponible:El exceso de masa en movimiento puede requerir una menor aceleración o un motor más potente.
Ignorando la carga de momento:La distancia entre la guía y el centro de carga puede importar más que el peso total del componente.
Usar demasiados bloques:Los bloques adicionales aumentan la sensibilidad de alineación y no compensan un marco flexible.
Asumir una precarga más alta significa una mayor precisión:La precarga afecta el espacio libre y la rigidez, no la precisión-de la superficie de montaje.
Longitud del carril correspondiente directamente al recorrido:La longitud del bloque y las holguras finales reducen la carrera efectiva.
Quitar el bloque sin riel temporal:Esto puede dañar los sellos o permitir que las bolas salgan de un bloque sin retener.
Usar lubricante como solución de alineación:La lubricación no puede corregir la distorsión del riel o el error de paralelismo.

Para confirmar una guía en miniatura para una impresora nueva o un proyecto de modernización, proporcione más que el ancho y la longitud total del riel.

Estructura de la impresora y posición del eje;
Viajes efectivos requeridos;
Ancho máximo de riel disponible y altura de instalación;
Peso del componente móvil;
Posición del centro de carga con respecto a la guía;
Número de rieles y bloques;
Bloque estándar o largo preferido;
Requisito de montaje superior o inferior;
Velocidad y aceleración máximas, si están disponibles;
Precarga requerida y clase de precisión;
Temperatura de funcionamiento y condiciones de contaminación;
Plano de montaje o dimensiones del riel existente.

DLY suministra MDN de tipo-estrecho y MDW de tipo-anchoguías lineales en miniaturapara equipos compactos. Las opciones disponibles incluyen tamaños nominales 7, 9, 12 y 15, diferentes longitudes de bloque, estructuras de montaje, clases de precisión y niveles de precarga.

Para obtener una explicación más breve sobre si vale la pena una conversión de carril lineal, lea¿Se pueden utilizar guías lineales en impresoras 3D?

El mejor riel lineal para una impresora 3D no es necesariamente la guía con la mayor capacidad de carga o precarga. Es la estructura guía adecuada más pequeña que soporta la carga y el momento reales mientras mantiene una rigidez aceptable, un movimiento suave y una masa en movimiento manejable.

El riel también debe coincidir con el marco de la impresora. Incluso una guía en miniatura de precisión no puede funcionar correctamente cuando se la fuerza sobre una extrusión desigual o se instala fuera de paralelo con el segundo riel y el sistema de transmisión.

Para confirmar el modelo DLY, envíe el recorrido efectivo, la posición del eje, la carga móvil, el espacio de montaje, la cantidad de bloques y el plano de instalación. Estos detalles permiten verificar el tamaño del riel, la estructura estrecha o ancha, la longitud del bloque, la precarga y la clase de precisión antes de cotizar.

Contacto DLY

← Volver al Blog de DLY