Точность, прецизионность и допуск в 3D-печати

Тот факт, что в характеристиках 3D-принтера указано «высокое разрешение», не означает, что все 3D-печатные детали будут точными и точными. Понимание значения точности, прецизионности и допуска необходимо для достижения хорошего результата в любой 3D-печати. Ниже мы подробно расскажем, что означает каждый из этих терминов в контексте 3D-печати.

Точность

Мы точно понимаем, насколько измерение близко к его истинному значению. Если поставить в качестве мишени пример, то выстрел будет тем точнее, чем ближе он будет к центру мишени. В 3D-печати истинным значением будут спроецированные размеры в дизайне САПР. Таким образом, точность 3D-печати будет тем выше, чем больше она будет похожа на свой цифровой дизайн.

Точность

Точность измеряет воспроизводимость измерения. Следуя примеру мишени, выстрелы всегда могут попасть в одну и ту же точку (что было бы точно), хотя эта точка может и не быть центром мишени. В контексте 3D-печати это означает надежность для получения ожидаемых результатов при каждой печати. В области машиностроения при сравнении различных материалов для 3D-печати термин «точность» используется для обозначения способности материала печатать очень сложные геометрические фигуры.

Изображение 1. Пример различий между точностью и точностью. Источник:Formlabs

Допуск

Допуск определяет, насколько точным он должен быть в данной 3D-печати. Допуск определяется пользователем и будет зависеть от каждого конкретного применения. Например, для компонента механической сборки потребуются более строгие допуски, чем для 3D-печати пластикового корпуса.

Возвращаясь к примеру с мишенью, в примере слева выстрелы очень близки друг к другу, и мы можем определить их как точные, а в примере справа они дальше друг от друга, и мы могли бы сказать, что они не точны. Теперь, если мы определим как допуск допустимый диапазон точности на расстоянии в 3 кольца, то выстрелы будут в пределах спецификации.

Изображение 2. Допуск – это допустимый диапазон точности. Источник:Formlabs

Точность и аккуратность в 3D-печати

При выборе 3D-принтера очень важно определить конкретные потребности. Для этого важно понимать понятия точности и прецизионности.

Неточный и точный 3D-принтер может быть лучшим вариантом для определенных приложений. Например, недорогой 3D-принтер FDM будет производить менее точные детали, но для использования в образовательных целях, когда учащиеся изучают 3D-печать, может быть неважно, чтобы размеры напечатанной детали точно соответствовали размерам дизайна САПР. Однако важно быть уверенным в том, что 3D-принтер будет работать стабильно, как и ожидалось, в пределах допусков, необходимых пользователю, чтобы обеспечить успешную работу.

Напротив, для приложений в промышленности, безусловно, необходим 3D-принтер, гарантирующий точность и хорошую точность с очень строгими допусками.

Есть четыре основных фактора, которые определяют точность и воспроизводимость 3D-принтера:

1. Технология 3D-печати

3D-печать — это аддитивный процесс, в котором детали строятся слоями, и каждый слой представляет собой риск неточности. Кроме того, процесс формирования слоев влияет на уровень точности (повторяемости) слоев. При 3D-печати FDM слои выдавливаются с помощью сопла (насадки), у которого нет возможности получать сложные детали, в то время как при 3D-стереолитографии (SLA) жидкий полимерный материал отверждается с помощью высокоточного лазера для формирования каждого слоя. позволяет добиться гораздо более точных и надежных деталей, когда речь идет о многократном достижении высококачественных результатов.

Изображение 3:Разница между деталью, напечатанной в FDM (слева) и SLA (справа). Источник:Formlabs

Спецификации 3D-принтера сами по себе не отражают окончательную точность размеров. Распространенной ошибкой является описание разрешения XY как размерной точности. Для принтеров с цифровой обработкой света (DLP) разрешение XY — это размер проецируемого пикселя. Многие системы 3D-принтеров используют этот проецируемый размер пикселя или разрешение XY в качестве общего показателя точности (например, принимая проецируемый размер пикселя 75 микрон и заявляя, что точность машины составляет ± 75 микрон). Однако эти данные не влияют на точность печати. Существует множество источников ошибок, которые могут повлиять на точность, от компонентов до калибровки, а также следующие факторы, которые мы проанализируем (материалы и постобработка). Короче говоря, лучший способ оценить 3D-принтер — сравнить реальные детали с теоретическими.

2. Материалы

Свойства материала, используемого для 3D-печати, также могут влиять на вероятность деформации отпечатка. Как мы указывали ранее, все зависит от потребностей каждого приложения. В стоматологической 3D-печати точность по отношению к 3D-дизайну будет иметь важное значение, поэтому для этих приложений существуют специальные продукты, которые гарантируют очень точный результат. Напротив, для 3D-печати нефункционального прототипа, где целью может быть просто получение общего представления о физическом продукте, точность будет менее важна.

3. Постобработка

Обычно 3D-печатные детали из смолы требуют процесса отверждения после печати, в ходе которого деталь может сжиматься. Это необходимо учитывать при проектировании с учетом указанного сокращения, чтобы гарантировать, что полученная деталь после процесса отверждения имеет точные размеры по сравнению с исходным проектом САПР.

4. Экосистема

Достижение успешной 3D-печати требует внимания не только к самой 3D-печати, но и ко всему процессу в целом. Дизайн, программное обеспечение для ламинирования, материалы, температура, инструменты постобработки... все влияет на конечный результат.