Czy drukarki 3D naprawdę osiągają dokładność 50 mikronów (0,05 mm)?

Zawsze zastanawiałem się nad faktyczną dokładnością urządzeń do drukowania 3D. Szukając idealnej maszyny do zakupu, spojrzałem na szybkość, cenę, obsługiwane filamenty itp., Ale także na dokładność. Kiedyś zapytałem kogoś, kto mógłby udzielić mi porady, na co patrzeć.

Jedną z rzeczy, o których mi mówiono, było to, że wiele drukarek niekoniecznie ma tak szaloną precyzję wynoszącą 0,05 mm (50 mikronów). Inna osoba powiedziała mi coś innego - powiedział, że większość tych drukarek jest w stanie wystawić warstwę o wysokości 50 mikronów. Jak to jest naprawdę

Inną rzeczą jest to, że oficjalne krajalnice dla tych maszyn również twierdzą, że ta precyzja jest prawdziwa, na przykład PrusaSlicer v2.0.

Istnieje wiele wysokiej klasy, bardzo drogich maszyn i nawet oni czasami twierdzą, że ich rozdzielczość jest gorsza niż 50 mikronów.

Nie ma prostej odpowiedzi na to pytanie, a jeśli tak, to „nie”. Jednak sytuacja jest o wiele bardziej skomplikowana. Gdy specyfikacje drukarek podają taką dokładność, zwykle opierają twierdzenie na wielkości nominalnej najmniejszych ruchów na każdej osi za pomocą jednego „mikrostopu” silników krokowych. Świetny artykuł na temat Hackadaya wyjaśnia, w jaki sposób wpływa to na dokładność: jak dokładna jest naprawdę mikrostopowanie .

Na poziomie mechanicznego pozycjonowania - umieszczając głowicę drukującą w miejscu, w którym musi być wytłaczany materiał z pożądaną dokładnością - masz przynajmniej następujące czynniki ograniczające twoją dokładność:

• Mikrostepy są zasadniczo rozmieszczone z grubsza monotonicznie między całymi krokami, ale niekoniecznie dzielą cały krok na równe części. Ich skuteczność zależy od sterowników krokowych używanych przez płytę kontrolera drukarki. Ogólnie rzecz biorąc, mikrokroky są o 1/16 stopnia (chociaż są sterowniki z 1/8, 1/32, a nawet 1/256, może też inne), więc jeśli widzisz dokładność znamionową 0,05 mm, cały krok, co może być minimum, z którego można uzyskać niezawodną dokładność, wynosi prawdopodobnie 0,8 mm.

• Silniki krokowe są lekko odchylone - do 2 całych stopni, ale mniej niż jeden stopień jest bardziej prawdopodobne, jeśli nie są przeciążone - pod obciążeniem. Podobnie są pasy. To, jak bardzo na ciebie to wpłynie, zależy od projektu drukarki i masy, jaką porusza się każda oś. Wytłaczarki z napędem bezpośrednim są pod tym względem znacznie gorsze. Drukarki Delta są prawdopodobnie najlepsze.

Można je nieco złagodzić poprzez kompromisy, stosując silniki krokowe o większej liczbie kroków na obrót, lepsze układy sterownika krokowego, redukcję biegów itp.

Ponadto masz również wytłaczanie i właściwości materiału do drukowania, które ograniczają twoją dokładność:

• Silnik wytłaczarki podlega tym samym problemom z dokładnością co pozycjonowanie. Jeśli wytłaczasz gdziekolwiek za dużo lub za mało materiału, koniecznie będziesz mieć problemy z dokładnością. Można je obliczyć na podstawie pola przekroju filamentu, wielkości przekładni wytłaczarki, stopnia silnika wytłaczarki i wielkości mikrostopu itp.

• Jeśli średnica filamentu nie jest idealnie spójna, wytłaczasz również za dużo lub za mało materiału.

• Jeśli materiał nie jest odpowiednio chłodzony lub utrzymywany w cieple podczas wytłaczania (różni się to w zależności od materiału), zwisnie, wypaczy się lub zwinie, kończąc w innym miejscu niż to, czego chciałeś.

• Im bardziej zmienisz stosunek szerokości dyszy / wytłaczania do wysokości warstwy od idealnego stosunku, tym bardziej kształt ścieżek wytłaczanego materiału będzie różnić się od modelu, który próbujesz wydrukować. Szczególnie przy grubych warstwach będą one zaokrąglane, a nie prawie płaskie wzdłuż ścian.

Teoretycznie wiele z tych problemów można prawdopodobnie złagodzić znacznie lepiej niż teraz, po prostu przez lepsze krojenie - logika, która dzieje się na komputerze w celu konwersji oryginalnego modelu 3D na instrukcje dotyczące miejsca, w którym wytłaczany jest materiał.

Mając to wszystko na uwadze, nadal możesz uzyskać niesamowitą dokładność, szczególnie dzięki dobrej lub dobrze dostrojonej, tak bardzo drukowanej drukarce. Na moim niedrogim Ender 3, od czasu do czasu rozwiązując niektóre problemy, które spowodowały rażąco oczywiste problemy, mogę uzyskać dokładność wymiarową w granicach 0,1 mm w kierunkach X i Y, przynajmniej w przypadku niektórych modeli. Myślę więc, że jest bardzo prawdopodobne, że lepsza lub lepiej dostrojona drukarka może uzyskać dokładność 0,05 mm.

Jedną z rzeczy, o których mi mówiono, było to, że wiele drukarek niekoniecznie ma tak szaloną precyzję wynoszącą 0,05 mm (50 mikronów). Inna osoba powiedziała mi coś innego - powiedział, że większość tych drukarek jest w stanie wystawić warstwę o wysokości 50 mikronów. Jak to jest naprawdę

Obie rzeczy, które przeczytałeś, są całkowicie poprawne.

Większość drukarek jest w stanie uzyskać warstwy o wysokości 50 mikronów. Wysokość warstwy nie jest jednak równa „dokładności” ani „precyzji”. Specyfikacja wysokości warstwy jest bezużytecznym terminem marketingowym, który należy zignorować; wysokość warstwy dla drukarek 3D to dynamiczny kontrast dla monitorów.

Wszystkie drukarki FDM są z natury dość kiepskie w wytwarzaniu części o wąskich tolerancjach. Proces wytłaczania filamentu wprowadza wiele zmiennych, które trudno kontrolować: średnica filamentu może się różnić, istnieje opóźnienie między wprowadzeniem filamentu do wytłaczarki a jego wydostaniem się, a lepki filament wychodzący z wytłaczarki zachowuje się nieprzewidywalne sposoby.

Nikt nie wymyślił, jak określić ilościowo „dokładność” drukarek 3D w sposób, który koreluje z jakością gotowych części. Z arkusza specyfikacji drukarki nie można stwierdzić, która drukarka produkuje „lepsze” lub dokładniejsze części.

Rozdzielczości (czasami nazywane „dokładność” w celach marketingowych) od 0,05 mm oznacza, że jeśli przedstawi kilka kości 10 mm i kilka kości 10,05 mm, następnie te mm z 10.05 będą statystycznie większe. Pamiętaj, że kości nie muszą znajdować się w pobliżu 10 mm, ani losowa kość ze stosu 10,05 mm nie musi być większa niż losowa kość ze stosu 10 mm.

Powtarzalność (czyli „dokładność powtarzania”), 0,05 mm, oznacza, że w każdym doświadczeniu nad dyszą od 10,05 mm stosu muszą być większe niż w każdej dyszy od 10 mm stos. Pamiętaj, że twoje kości wciąż nie muszą znajdować się w pobliżu rzeczywistych 10 mm.

Dokładność (czyli poprawność) 0,05 mm, oznacza, że w tym doświadczeniu powyżej średniej wielkości 10 mm dyszy powinna mieścić się w 9.975..10.025 mm. Pamiętaj, że poszczególne kości nie muszą znajdować się w tym przedziale.

Wreszcie ogólna dokładność (zgodnie z definicją w ISO 5725 ) wynosząca 0,05 mm oznacza, że ​​każda matryca 10 mm powinna mieścić się w zakresie 9,975..10,025 mm.

Podsumowując, stwierdzenie z twojego pytania jest prawdziwe dla „dokładności handlowej”, ale nie dla ogólnej definicji dokładności. Na przykład tutaj jest artykuł porównujący dokładność drukarek 3D w zastosowaniach dentystycznych (mówimy o maszynach wysokiej klasy), ze średnią dokładnością w zakresie od 0,05 do 0,1 mm i absolutną dokładnością w zakresie od 0,11 do 0 , 17 mm.

Odpowiedź Toma jest prawidłowa, większość drukarek będzie działać poprawnie z rozdzielczością wysokości warstwy 50 mikronów, używając dyszy 0,4 mm. Wynikowe wykończenie powierzchni będzie prawdopodobnie lepsze niż przy ustawieniu grubszej warstwy, a przy wyższych warstwach jakość wydruku prawdopodobnie pogorszy się.

Wysokość warstwy może być również dość dobrze zdefiniowana (z wyjątkiem pierwszych warstw, nawisów, wypaczeń itp.), Ale zależy to od geometrii drukarki.

Szczegółem, który nie jest tak dobrze kontrolowany (lub mierzony), jest ściśnięty / rozciągliwy stopiony plastik podczas wytłaczania. Może to mieć znaczący wpływ na zlokalizowane wykończenie powierzchni (a także wymiary takich elementów, jak średnica wewnętrzna).

Dokładność najlepiej oceniać na podstawie wyników drukowania różnego rodzaju części testowej niż na podstawie prostego parametru numerycznego.