Выбираем шаговый двигатель для 3D-принтера: особенности и назначение устройств

С появлением 3D-принтеров жизнь людей стала значительно проще. Устройства успешно используют во многих сферах — стоматологии, промышленности, ювелирном деле и медицине. Сейчас 3D-принтер — не предмет роскоши, а вполне доступная по стоимости конструкция. Но все же есть те, кто решается на самостоятельное изготовление печатающих станков. Далее поговорим о том, как выбрать шаговый двигатель для будущего 3D-принтера и какие особенности при этом стоит учесть.

• Двигатель на 3D-принтере
• Какие шаговые двигатели выбрать для 3D-принтера: лучшие варианты
• Драйверы шаговых двигателей для 3D-принтера

Двигатель на 3D-принтере

В конструкции 3D-принтера основную функцию за движение экструдера по осям выполняют шаговые двигатели. Они имеют незначительный вес и большой крутящий момент.

Шаговый электродвигатель — это двигатель, не имеющий коллектора, у которого вращение производится не плавно, а дискретно (шагами). Задавая скорость и длительность импульсов, можно заставить устройство вращаться в определенном направлении. При этом есть возможность регулировать направление вращения и количество оборотов ротора.

Если говорить о конструкции подобных устройств, то выделяют три основных вида:

• Двигатели с переменным магнитным сопротивлением — имеют несколько полюсов на статоре и ротор, изготовленный из мягкого материала, и 3 независимые друг от друга обмотки. Этот вид практически не используется.
• Двигатели с постоянным магнитным сопротивлением — в комплектацию входит статор и намагниченный ротор. Такие двигатели имеют от 24 до 48 шагов на один оборот.
• Устройства, сочетающие переменное и постоянное магнитное сопротивление (гибриды) — сочетание лучших свойств переменного и постоянного вращающего двигателя. Число шагов составляет от 100 до 400.

Гибридный двигатель — наиболее часто встречающаяся конструкция, которая, в свою очередь, делится на униполярный и биполярный тип.

Какие шаговые двигатели выбрать для 3D-принтера: лучшие варианты

При покупке вращающего устройства для 3D-принтера стоит обратить внимание на следующие параметры:

• размер вращающей конструкции;
• момент удержания — от 2,5–4 кг/см;
• номинальный ток — оптимальная версия на 1,7 А;
• вал — диаметр должен соответствовать конструктивным параметрам принтера.

Самые распространенные двигатели, которые устанавливают на конструкцию печатного устройства — биполярный с четырьмя выводами. Такие конструкции в случае поломки легко найти и заменить.

В 3D-принтерах устанавливаются вращающие моторы с маркировкой NEMA.

NEMA — Национальная ассоциация производителей электрооборудования, которая стандартизировала вращающие устройства по таким параметрам, как размер фланца и посадочные параметры. Такой стандарт позволяет разным производителям выпускать двигатели по определенным параметрам в зависимости от маркировки.

Самые востребованные модели в серии NEMA:

• NEMA 17 с фланцем 42 * 42 мм;
• NEMA 23 с фланцем 57 * 57 мм;
• NEMA 34 размером 86 * 86 мм.

Драйверы шаговых двигателей для 3D-принтера

Для управления двигателями в 3D-устройствах были разработаны драйверы, устанавливаемые в гнездо платы.

Драйверы бывают несколько типов:

• Постоянного напряжения — такие драйверы неэффективны и используются в изделии с малыми скоростями.
• Двухуровневые — подобные контроллеры поддерживают шаговые и полушаговые режимы. Они снижают нагрев двигателя и эффективны в работе.
• Драйверы с ШИМ — самые популярные, которые можно встретить на рынке. Они высокоинтеллектуальные и имеют множество дополнительных функций.

Также при выборе драйвера стоит обращать на следующие параметры:

• сила тока;
• напряжение питания;
• наличие опторазвязанных входов;
• наличие механизмов подавления резонанса;
• наличие протоколов, необходимых для работы двигателя;
• защита от скачков напряжения;
• микрошаговый режим;
• качество драйвера.

Собрать качественный 3D-принтер вполне реально, если следовать рекомендациям и внимательно изучить конструктивные устройства. Вполне возможно, что такой печатный станок обойдется его владельцу дешевле. Но новичкам мы рекомендуем заказывать готовые 3D-устройства в специализированных магазинах. Так вы сможете освоить азы 3D-печати и ознакомиться с устройством принтера. Желаем удачи!