News

導引系統在列印過程中主要有 3 個用途：

• 精準度：達到嚴格公差，防止晃動，確保安裝在導軌上的列印頭或加熱床沿預定方向直線移動
• 平滑性：減少與軸承或滾輪的摩擦，有助於更平滑的運動；
• 可靠性：具有出色剛性的導向結構可以提高機器可靠性，並有助於隨著時間的推移實現更一致的列印。

一般來說，3D列印機上使用的導引系統包括：

• 車輪和型材
• 直線桿和軸承
• 直線導軌
• 嵌入式直線導軌（Snapmaker推出）

車輪和型材 (Wheels & profiles)

在所有指南中，輪子和型材的組合可能是最常見且最具成本效益的，通常有 3 到 4 個滾輪沿著型材的 V 形或 T 形凹槽運行以引導移動。

輪子的外圈通常由 POM（聚甲醛）製成，內圈由鋼和滾珠軸承製成。POM強度高、變形小、耐磨性優良，特別適合製作列印機輪子，如果使用得當，POM 輪子可以持續數百小時。一些製造商也使用PC（聚碳酸酯）製造輪子，其強度更高，壽命更長，但價格略高。

為了確保線性運動，輪子應正確夾緊型材，太鬆的話高速時會發生振動；太緊則會增加磨損－累積的碎片會堆積在輪子和軌道之間，導致運動顛簸或抖動。因此使用者需要根據列印機的工作狀況調整輪子的鬆緊度，清理雜物，必要時更換輪子。與其他導軌相比，輪子和型材組合需要更頻繁的維護。

此外，塑膠的剛性比金屬低。輪子在運動過程中變形是難以避免的，因此使用輪子的列印機與鋼導軌的列印機相比，其精度通常較低。

3D列印機上常用的型材有兩種：V型槽型材和T型槽型材。顧名思義，它們之間的主要區別在於橫截面形狀，不同的型材搭配不同的輪子，可以達到良好的導引效果。

由於型材可自訂、價格低廉且具有足夠的性能，因此輪子和型材的組合是許多 DIY 3D 列印機建造的首選。

優點
• 導向性能好 ，價廉物美
• 豐富的選擇，廣泛適用
• 易於安裝、使用和修改
 

缺點
• 精度較低
• 更容易產生振動
• 需要更頻繁的維護

直線桿和軸承 (Linear rods & bearings)

輪和型材導軌的限制導致 DIY 愛好者和製造商將更多注意力轉向另一種具有卓越精度和穩定性的組合 —— 線性桿和軸承。在過去幾年中，桿和軸承導軌幾乎已成為 3D 列印機導軌系統的代名詞！列印機的每個軸至少需要 2 個桿和 2 個軸承；軸承包覆或緊貼在桿上，同時連接到安裝有擠出機或加熱床的托架，以引導線性運動。

線性桿(linear rod)，又稱光滑桿，是一根圓柱形鋼桿，有各種尺寸可供選擇 —— 3D 列印機通常使用直徑 8 毫米的鋼桿。棒材可以加工成具有非常光滑表面的高尺寸精度。與滾珠軸承配對，正確組裝的桿可以實現相當好的線性運動。

是的，平滑也有缺點。用於引導時，需用金屬夾將桿兩端固定。此外，軸承不僅可以直線移動，還可以繞圓柱體旋轉 360°。這就是為什麼它們需要連接到另一個平行桿上的軸承，以使擠出機或加熱床線性移動。兩根桿子之間的平行度可能具有挑戰性，尤其是對於 DIY 愛好者來說。

因此，使用軸導軌一方面意味著更高的精度和穩定性，但另一方面也意味著更大的佔地面積和重量，以及更高的組裝難度。

與桿配合使用的軸承主要是U型槽軸承和全鋼直線軸承。U 型槽軸承類似於可以沿著桿子滾動的輪子。直線軸承外面有一個圓柱形套筒，裡面有幾排可以沿著軸心循環的滾珠。兩者都可以以最小的摩擦實現平滑的引導。

桿和軸承經久耐用，只需偶爾清潔桿上的堆積物並潤滑軸承即可。如果桿子被封裝在外殼中而不是充當框架（例如 Snapmaker 2.0 的線性模組），則拆卸外殼和潤滑軸承就很簡單。然而，長時間使用後更換磨損的軸承可能會有些棘手。

優點
• 導向性能優良，精度高，成本適中
• 豐富的選擇，廣泛適用
• 維護頻率低
 

缺點
• 封閉時佔地面積較大，重量較大
• 並行性可能是一個問題
• 更換軸承可能很棘手

直線導軌 (Linear rails)

直線導軌，也稱為直線導軌，是近年來的流行趨勢！鋼軌部分兩側各有一條軌道，其上嵌套的滑塊包含2組可沿軌道循環的滾珠軸承。除了工業3D列印機之外，越來越多的桌上型製造商也在其高階產品線中使用直線導軌，例如Snapmaker的J1/ J1s。

雖然兩者都是鋼製的，但在實際工作中，直線導軌比桿子更不容易受到彎曲和振動的影響。這主要歸功於其獨特的安裝方法。桿僅在兩端固定，而線性導軌表面上有規則間隔的安裝孔，使它們能夠牢固地固定在外殼或其他支撐結構上。
 
這樣一方面保證了穩定的線性運動並提高了列印質量，另一方面透過防止高速時的過度晃動來提高速度限制。這也是J1/ J1s能夠實現高速列印的原因之一。

👉 【產品資訊】：Snapmaker J1s IDEX獨立雙噴頭 3D列印機

組裝時，直線導軌可以引導單軸，無需配對，節省空間和重量，使機器更加輕巧、緊湊。也不用擔心軌道平行度!!

聽起來不錯，但有什麼問題呢？那就是價格。粗略計算表明，雖然直線導軌的滑塊與桿的軸承價格相似，但導軌本身的成本約為一對同等長度桿的 2.5 至 4 倍。相比之下，桿既便宜又好用。權衡額外成本與性能提升，大多數 DIY 愛好者仍會選擇桿和軸承。

對於維護來說，直線導軌與前者類似，需要定期潤滑軸承，也需要偶爾清潔。

優點
• 精度非常高
• 支援高速列印
• 佔地面積小，使用方便
 
缺點
• 不能作為支撐結構，需安裝在型材上等
• 昂貴

嵌入式直線導軌 (Embedded linear rails)
有些製造商並未直接使用上述指南，而是出於提升技術能力或迎合特定產品的目的，也正在探索更好的解決方案。Snapmaker 為其 Artisan 型號選擇了嵌入式線性導軌。

直線導軌的核心優勢在於鋼軌的高剛性和滾珠軸承所實現的精確、平穩的移動，而嵌入式直線導軌保留了這些優點。

在製造線性模組時，Snapmaker 將兩根鋼帶嵌入鋁合金外殼的內壁，然後 CNC 將鋼帶精確磨成微米級加工精度的導軌。而且，隨著更寬的嵌入導軌，在不增加重量的情況下，剛性進一步提高，更適合高功率數控操作 —— 畢竟Artisan 是三合一產品，普通3D列印機不需要如此極端的剛性。

👉 【相關文章】：如何利用 Snapmaker 三合一 3D 列印機全部三種功能？

與直接將線性導軌安裝在型材表面相比，將鋼軌嵌入線性模組內部可防止灰塵積聚在導軌上，從而降低維護頻率。它還使模組更加輕巧和緊湊，因此昂貴的機器最終不會看起來像 DIY 愛好者的項目。然而，嵌入直線導軌確實為生產商帶來了相當大的製造挑戰，並且與普通直線導軌相比沒有成本優勢。

優點
• 與直線導軌相同：精度非常高，支援高速列印，佔地面積小
• 鋼軌剛性進一步提高
• 封閉式導軌，降低維護頻率
 
缺點
• 昂貴
• 不適合DIY