導引系統(tǒng)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(xiàn)更一致的列印。

一般來說，3D列印機上使用的導引系統(tǒng)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(yōu)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(xù)數(shù)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(fā)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(jù)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(qū)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(yōu)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(wěn)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(tǒng)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(xiàn)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(zhàn)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(wěn)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(huán)的滾珠。兩者都可以以最小的摩擦實現(xiàn)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(yōu)點
• 導向性能優(yōu)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(huán)的滾珠軸承。除了工業(yè)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(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構上。
 
這樣一方面保證了穩(wěn)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(xiàn)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(jié)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(shù) 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(yōu)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(yōu)勢在於鋼軌的高剛性和滾珠軸承所實現(xiàn)的精確、平穩(wěn)的移動，而嵌入式直線導軌保留了這些優(yōu)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(shù)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(zhàn)，並且與普通直線導軌相比沒有成本優(yōu)勢。

優(yōu)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