Le moteur est un composant énergétique très important sur leimprimante 3DSa précision est liée à la qualité de l'impression 3D, généralement réalisée à l'aide d'un moteur pas à pas.
Existe-t-il des imprimantes 3D utilisant des servomoteurs ? C'est vraiment impressionnant et précis, mais pourquoi ne pas l'utiliser sur des imprimantes 3D classiques ?
Un inconvénient majeur : son prix est exorbitant ! Comparé aux imprimantes 3D classiques, l’investissement n’est pas rentable. Si ses performances sont meilleures pour les imprimantes industrielles, elles restent globalement similaires, avec une légère amélioration de la précision.
Nous allons ici prendre ces deux moteurs et procéder à une analyse comparative détaillée afin de voir quelle est la différence.
Différentes définitions.
moteur pas à pasest un dispositif à mouvement discret, il est différent du courant alternatif ordinaire etmoteurs à courant continuLes moteurs ordinaires fonctionnent à l'électricité pour tourner, mais ce n'est pas le cas des moteurs pas à pas ; ces derniers reçoivent une commande pour effectuer un pas.
Le servomoteur est le moteur qui contrôle le fonctionnement des composants mécaniques du système servo, ce qui permet un contrôle très précis de la vitesse et de la position, et peut convertir le signal de tension en couple et en vitesse pour entraîner l'objet contrôlé.
Bien que les deux systèmes soient similaires en termes de mode de contrôle (chaîne d'impulsions et signal directionnel), leurs performances et leurs applications diffèrent considérablement. Comparons maintenant leurs performances.
La précision du contrôle est différente.
Biphasémoteur pas à pas hybrideL'angle de pas est généralement de 1,8°, 0,9°
La précision de commande d'un servomoteur à courant alternatif est garantie par le codeur rotatif situé à l'arrière de l'arbre moteur. Par exemple, pour un servomoteur à courant alternatif entièrement numérique Panasonic équipé d'un codeur standard de 2 500 lignes, l'équivalent d'impulsion est de 360°/10 000 = 0,036° grâce à la technologie à quadruple fréquence utilisée dans le variateur.
Pour un moteur avec un encodeur 17 bits, le variateur reçoit 217 = 131 072 impulsions par tour de moteur, ce qui signifie que son équivalent en impulsion est de 360° / 131 072 = 9,89 secondes, soit 1/655 de l'équivalent en impulsion d'un moteur pas à pas avec un angle de pas de 1,8°.
Différentes caractéristiques à basse fréquence.
Un moteur pas à pas fonctionnant à basse vitesse présente un phénomène de vibration à basse fréquence. La fréquence de cette vibration dépend de la charge et des performances du variateur ; elle est généralement considérée comme égale à la moitié de la fréquence de démarrage à vide du moteur.
Ce phénomène de vibration basse fréquence, inhérent au principe de fonctionnement du moteur pas à pas, nuit considérablement au bon fonctionnement de la machine. Lorsque les moteurs pas à pas fonctionnent à basse vitesse, il est généralement nécessaire d'utiliser des techniques d'amortissement pour atténuer ces vibrations, par exemple en ajoutant des amortisseurs au moteur ou en appliquant une technique de subdivision du variateur.
Le servomoteur à courant alternatif fonctionne de manière très régulière et ne vibre pas, même à basse vitesse. Le système d'asservissement à courant alternatif est doté d'une fonction de suppression des résonances, qui compense le manque de rigidité de la machine, et d'une fonction de résolution de fréquence interne permettant de détecter le point de résonance de la machine et de faciliter le réglage du système.
Performances opérationnelles différentes.
La commande d'un moteur pas à pas est une commande en boucle ouverte ; une fréquence de démarrage trop élevée ou une charge trop importante sont sujettes au phénomène de perte de pas ou de blocage, une vitesse trop élevée à l'arrêt est sujette au dépassement ; par conséquent, pour garantir la précision de sa commande, il convient de traiter le problème de la montée et de la descente en vitesse.
Système d'entraînement servo AC pour contrôle en boucle fermée : le pilote peut échantillonner directement le signal de retour de l'encodeur du moteur ; la composition interne de la boucle de position et de la boucle de vitesse fait qu'il n'y a généralement pas de phénomène de perte de pas ou de dépassement du moteur pas à pas, les performances de contrôle sont plus fiables.
En résumé, le système servo AC offre de meilleures performances que le moteur pas à pas à bien des égards. Cependant, dans certaines applications moins exigeantes, le moteur pas à pas est souvent privilégié. L'imprimante 3D, par exemple, est une application moins exigeante, et le servomoteur étant très coûteux, le moteur pas à pas est généralement choisi.
Date de publication : 5 février 2023