導(dǎo)引系統(tǒng)在列印過程中主要有 3 個(gè)用途：

• 精準(zhǔn)度：達(dá)到嚴(yán)格公差，防止晃動(dòng)，確保安裝在導(dǎo)軌上的列印頭或加熱床沿預(yù)定方向直線移動(dòng)
• 平滑性：減少與軸承或滾輪的摩擦，有助於更平滑的運(yùn)動(dòng)；
• 可靠性：具有出色剛性的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)可以提高機(jī)器可靠性，並有助於隨著時(shí)間的推移實(shí)現(xiàn)更一致的列印。

一般來說，3D列印機(jī)上使用的導(dǎo)引系統(tǒng)包括：

• 車輪和型材
• 直線桿和軸承
• 直線導(dǎo)軌
• 嵌入式直線導(dǎo)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(gè)滾輪沿著型材的 V 形或 T 形凹槽運(yùn)行以引導(dǎo)移動(dòng)。

輪子的外圈通常由 POM（聚甲醛）製成，內(nèi)圈由鋼和滾珠軸承製成。POM強(qiáng)度高、變形小、耐磨性優(yōu)良，特別適合製作列印機(jī)輪子，如果使用得當(dāng)，POM 輪子可以持續(xù)數(shù)百小時(shí)。一些製造商也使用PC（聚碳酸酯）製造輪子，其強(qiáng)度更高，壽命更長，但價(jià)格略高。

為了確保線性運(yùn)動(dòng)，輪子應(yīng)正確夾緊型材，太鬆的話高速時(shí)會(huì)發(fā)生振動(dòng)；太緊則會(huì)增加磨損－累積的碎片會(huì)堆積在輪子和軌道之間，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)顛簸或抖動(dòng)。因此使用者需要根據(jù)列印機(jī)的工作狀況調(diào)整輪子的鬆緊度，清理雜物，必要時(shí)更換輪子。與其他導(dǎo)軌相比，輪子和型材組合需要更頻繁的維護(hù)。

此外，塑膠的剛性比金屬低。輪子在運(yùn)動(dòng)過程中變形是難以避免的，因此使用輪子的列印機(jī)與鋼導(dǎo)軌的列印機(jī)相比，其精度通常較低。

3D列印機(jī)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(qū)別在於橫截面形狀，不同的型材搭配不同的輪子，可以達(dá)到良好的導(dǎo)引效果。

由於型材可自訂、價(jià)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(jī)建造的首選。

優(yōu)點(diǎn)
• 導(dǎo)向性能好 ，價(jià)廉物美
• 豐富的選擇，廣泛適用
• 易於安裝、使用和修改
 

缺點(diǎn)
• 精度較低
• 更容易產(chǎn)生振動(dòng)
• 需要更頻繁的維護(hù)

直線桿和軸承 (Linear rods & bearings)

輪和型材導(dǎo)軌的限制導(dǎo)致 DIY 愛好者和製造商將更多注意力轉(zhuǎn)向另一種具有卓越精度和穩(wěn)定性的組合 —— 線性桿和軸承。在過去幾年中，桿和軸承導(dǎo)軌幾乎已成為 3D 列印機(jī)導(dǎo)軌系統(tǒng)的代名詞！列印機(jī)的每個(gè)軸至少需要 2 個(gè)桿和 2 個(gè)軸承；軸承包覆或緊貼在桿上，同時(shí)連接到安裝有擠出機(jī)或加熱床的托架，以引導(dǎo)線性運(yùn)動(dòng)。

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(jī)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(duì)，正確組裝的桿可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)好的線性運(yùn)動(dòng)。

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

因此，使用軸導(dǎo)軌一方面意味著更高的精度和穩(wěn)定性，但另一方面也意味著更大的佔(zhàn)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(dòng)的輪子。直線軸承外面有一個(gè)圓柱形套筒，裡面有幾排可以沿著軸心循環(huán)的滾珠。兩者都可以以最小的摩擦實(shí)現(xiàn)平滑的引導(dǎo)。

桿和軸承經(jīng)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(dāng)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(shí)間使用後更換磨損的軸承可能會(huì)有些棘手。

優(yōu)點(diǎn)
• 導(dǎo)向性能優(yōu)良，精度高，成本適中
• 豐富的選擇，廣泛適用
• 維護(hù)頻率低
 

缺點(diǎn)
• 封閉時(shí)佔(zhàn)地面積較大，重量較大
• 並行性可能是一個(gè)問題
• 更換軸承可能很棘手

直線導(dǎo)軌 (Linear rails)

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

雖然兩者都是鋼製的，但在實(shí)際工作中，直線導(dǎo)軌比桿子更不容易受到彎曲和振動(dòng)的影響。這主要?dú)w功於其獨(dú)特的安裝方法。桿僅在兩端固定，而線性導(dǎo)軌表面上有規(guī)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(jié)構(gòu)上。
 
這樣一方面保證了穩(wěn)定的線性運(yùn)動(dòng)並提高了列印質(zhì)量，另一方面透過防止高速時(shí)的過度晃動(dòng)來提高速度限制。這也是J1/ J1s能夠?qū)崿F(xiàn)高速列印的原因之一。

?? 【產(chǎn)品資訊】：Snapmaker J1s IDEX獨(dú)立雙噴頭 3D列印機(jī)

組裝時(shí)，直線導(dǎo)軌可以引導(dǎo)單軸，無需配對(duì)，節(jié)省空間和重量，使機(jī)器更加輕巧、緊湊。也不用擔(dān)心軌道平行度!!

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

對(duì)於維護(hù)來說，直線導(dǎo)軌與前者類似，需要定期潤滑軸承，也需要偶爾清潔。

優(yōu)點(diǎn)
• 精度非常高
• 支援高速列印
• 佔(zhàn)地面積小，使用方便
 
缺點(diǎn)
• 不能作為支撐結(jié)構(gòu)，需安裝在型材上等
• 昂貴

嵌入式直線導(dǎo)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(shù)能力或迎合特定產(chǎn)品的目的，也正在探索更好的解決方案。Snapmaker 為其 Artisan 型號(hào)選擇了嵌入式線性導(dǎo)軌。

直線導(dǎo)軌的核心優(yōu)勢在於鋼軌的高剛性和滾珠軸承所實(shí)現(xiàn)的精確、平穩(wěn)的移動(dòng)，而嵌入式直線導(dǎo)軌保留了這些優(yōu)點(diǎn)。

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

?? 【相關(guān)文章】：如何利用 Snapmaker 三合一 3D 列印機(jī)全部三種功能？

與直接將線性導(dǎo)軌安裝在型材表面相比，將鋼軌嵌入線性模組內(nèi)部可防止灰塵積聚在導(dǎo)軌上，從而降低維護(hù)頻率。它還使模組更加輕巧和緊湊，因此昂貴的機(jī)器最終不會(huì)看起來像 DIY 愛好者的項(xiàng)目。然而，嵌入直線導(dǎo)軌確實(shí)為生產(chǎn)商帶來了相當(dāng)大的製造挑戰(zhàn)，並且與普通直線導(dǎo)軌相比沒有成本優(yōu)勢。

優(yōu)點(diǎn)
• 與直線導(dǎo)軌相同：精度非常高，支援高速列印，佔(zhàn)地面積小
• 鋼軌剛性進(jìn)一步提高
• 封閉式導(dǎo)軌，降低維護(hù)頻率
 
缺點(diǎn)
• 昂貴
• 不適合DIY