Насколько точны размеры деталей, напечатанных на 3D-принтере?

3D-печать стала мощным инструментом для создания прототипов и конечных деталей в различных отраслях промышленности: от аэрокосмической до потребительских товаров. Один из наиболее распространенных вопросов, которые задают инженеры и дизайнеры: Насколько точна 3D-печать? Другими словами, насколько точно детали, напечатанные на 3D-принтере, соответствуют своим первоначальным проектным характеристикам?

Короткий ответ: это зависит. Точность 3D-печатной детали зависит от ряда факторов, включая технологию печати, качество принтера, используемые материалы, конструкцию детали и настройки, контролируемые пользователем.

В этой статье рассматривается, насколько точно напечатанные детали соответствуют своим цифровым проектам, почему разные технологии работают по-разному и какие шаги могут предпринять пользователи для повышения точности размеров.

Что означает «точность размеров»?

Точность размеров описывает, насколько хорошо напечатанная деталь соответствует предполагаемому размеру и форме. Точная по размерам деталь воспроизводит дизайн с небольшой погрешностью. Производители часто выражают эту погрешность как плюс-минус значение в миллиметрах (например, ±0.5 мм) или как процент от общего размера (например, ±1%).

Многие пользователи путают точность с родственными терминами, такими как разрешение, точность и допуск. Важно понимать, что точность — это всего лишь одно из нескольких понятий, которые часто путают друг с другом:

• Точность. Насколько близка напечатанная деталь к исходным размерам САПР.
• Точность: Насколько стабильно работает принтер при многократном изготовлении одной и той же детали.
• Толерантность: Допустимое отклонение от предполагаемых размеров, часто определяемое пользователем.
• Разрешение: Наименьший элемент, который может быть создан принтером, часто измеряется в микронах.

Деталь может быть точной (постоянно печататься одинаково), но не точной (постоянно ошибаться одним и тем же образом). Аналогично, принтер может иметь высокое разрешение, но при этом производить деформированные или слишком большие детали, если он не откалиброван должным образом.

Типичные диапазоны точности 3D-печати

Технологии 3D-печати используют различные методы для создания слоев или частиц. Каждый метод обеспечивает свой типичный диапазон точности. Типичные диапазоны точности для популярных методов 3D-печати:

технологические	Типичная точность настольного компьютера	Типичная промышленная точность	Best For	Заметки
FDM (волокно)	± 0.5 мм	± 0.2 мм	Прототипы, базовые модели	Самый доступный, распространенный для прототипов
SLA / DLP (смола)	± 0.1 мм	± 0.01 мм	Подробные детали, мелкие детали	Лазерное отверждение обеспечивает жесткие допуски, особенно в профессиональных устройствах.
SLS (Порошковый нейлон)	± 0.3 мм	± 0.3 мм	Функциональные детали сложной формы	Изделия на основе порошка позволяют получать цельные детали без опорных конструкций.
SLM/DMLS (Металл)	± 0.1 мм	± 0.1 мм	Металлические детали, промышленное применение	Детали требуют последующей обработки (механическая обработка, термическая обработка).
Струйная обработка материалов	± 0.05 мм	± 0.05 мм	Высокодетализированные модели, минимальная деформация	Капельное осаждение позволяет избежать тепловой деформации полимерных деталей.

Плавленое моделирование осаждения (FDM)

FDM-принтеры создают объекты слой за слоем, расплавляя и выдавливая термопластиковые нити. Это наиболее широко используемый тип 3D-печати для любителей и прототипирования из-за его доступности. Однако, поскольку пластик расширяется и сжимается во время печати, точность размеров может варьироваться. Подогреваемые платформы и закрытые камеры построения помогают уменьшить такие проблемы, как деформация, но FDM остается менее точным, чем другие методы.

Печать на основе смолы (SLA и DLP)

Смоляные принтеры используют источник света для отверждения жидкой смолы слой за слоем. Свет может быть лазером (в SLA) или проектором (в DLP). Эти технологии очень точны и часто используются для деталей, требующих четких деталей, таких как стоматологические модели или ювелирные изделия. Поскольку процесс отверждения не включает нагревание, как в FDM, детали, как правило, более надежно сохраняют свою предполагаемую форму.

Селективное лазерное спекание (SLS)

SLS-принтеры используют лазер для сплавления порошкообразного пластика, обычно нейлона. Поскольку сам порошок выступает в качестве опорной структуры, SLS отлично подходит для печати сложных геометрических форм и взаимосвязанных деталей. Хотя точность не такая высокая, как у принтеров на основе смолы, ее более чем достаточно для многих промышленных применений.

Сплавление в порошковом слое (SLM и DMLS)

Этот метод похож на SLS, но вместо пластика он использует металлические порошки. Селективное лазерное плавление (SLM) и прямое лазерное спекание металлов (DMLS) способны производить высокоточные и прочные металлические детали. Однако они обычно требуют дополнительных этапов отделки, таких как механическая обработка или термическая обработка, которые могут повлиять на конечные размеры.

Струйная обработка материалов

Струйная печать материала работает как струйный принтер, нанося крошечные капли материала слой за слоем. Поскольку она не предполагает плавления материалов под воздействием тепла, вероятность деформации низкая. Это делает ее одним из самых точных методов 3D-печати, подходящим для таких применений, как медицинские модели и прототипы, требующие жестких допусков.

Готовы ли вы увидеть, насколько точной может быть ваша следующая деталь, напечатанная на 3D-принтере? Запросите бесплатная цитата от наших экспертов и получите персональную консультацию по выбору подходящей технологии, материалов и настроек для вашего проекта.

Что еще влияет на точность 3D-печати?

Хотя метод печати играет большую роль, это не единственное, что имеет значение. На точность 3D-печатной детали могут влиять многие другие факторы: от самого принтера до конструкции детали и даже настроек, используемых перед началом печати.

Качество принтера

Высококлассный принтер с прочными механическими компонентами, лучшим разрешением и точным управлением, естественно, будет производить более точные отпечатки, чем более дешевый. Например, недорогой принтер на основе смолы может не соответствовать точности промышленного FDM-принтера, если у первого плохая калибровка или слабые компоненты.

Конструкция детали

Проектирование с учетом 3D-печати имеет важное значение. Тонкие стенки, неподдерживаемые выступы и элементы, меньшие, чем разрешение принтера, могут привести к проблемам. Кроме того, детали, которые очень большие или имеют странную форму, могут деформироваться или сжиматься во время печати, что приводит к искажениям.

Материал для печати

С некоторыми материалами работать легче, чем с другими. Например, стандартный PLA легче печатать, и он более стабилен, чем гибкие или высокотемпературные нити. Аналогично, некоторые смолы лучше подходят для детализации, но могут быть хрупкими. Выбор правильного материала на основе требуемой прочности и детализации имеет решающее значение для достижения точности.

Материалы	Уровень точности	Задачи
PLA	Высокий	Легко печатать, низкая деформация
ABS	Средний	Без нагревательного стола склонен к деформации
нейлон	Средний	Впитывает влагу, легко деформируется
Смола	Очень высоко	Усадка при отверждении
ТПУ	Низкий	Гибкий, труднее контролировать
Металлические порошки	Высокая (с постобработкой)	Дорого и сложно

Настройки печати

Скорость печати, скорость потока и температура влияют на детализацию и прочность. Слишком быстро — и принтер может пропустить точные положения X/Y. Слишком жарко или слишком холодно — и слои могут не склеиться правильно.

Факторы окружающей среды

Температура, влажность и воздушный поток в среде печати могут влиять на точность деталей. Некоторые принтеры имеют закрытые камеры, чтобы минимизировать эти эффекты.

Лучшие практики для повышения точности 3D-печати

Повышение точности не всегда означает переход на более дорогой принтер. Вы можете предпринять несколько практических шагов, чтобы сделать ваши детали более точными:

Оптимизируйте свой дизайн

Упростите мелкие детали, которые не попадают под разрешение вашего принтера. Добавьте фаски или радиусы, чтобы уменьшить нагрузку на тонкие секции. Используйте встроенные инструменты слайсера, чтобы добавить необходимые поддержки.

Экспорт моделей высокого разрешения

Настройте программное обеспечение САПР на экспорт файлов STL или OBJ с небольшой высотой хорды и малым отклонением нормали. Избегайте слишком грубых сеток, которые искажают криволинейные поверхности.

Добавляйте и управляйте поддержками с осторожностью

Размещайте опоры там, где их легко удалить и они вызовут минимальное образование рубцов. Используйте опоры деревьев на FDM для деликатных участков. Используйте программное обеспечение, которое генерирует минимальные опоры для деталей SLA или DLP.

Отрегулируйте скорость печати

Более медленная скорость печати часто повышает точность, поскольку у машины больше времени для точного нанесения материала. Если вы заметили звон или ореолы вблизи углов, может помочь снижение настроек ускорения и рывков.

Используйте наборы для калибровки печати

Печать тестовых объектов, таких как кубы, цилиндры и тесты нависания. Измерьте каждую характеристику и соответствующим образом настройте количество шагов на миллиметр и скорость потока вашего принтера.

Постобработка для повышения точности

Вторичная операция может помочь привести детали в соответствие с допусками, когда фактические размеры немного выходят за пределы диапазона. Распространенной постобработкой для металлических деталей является обработка на станке с ЧПУ или шлифовка поверхности для достижения критических характеристик. Типография также может использовать легкую шлифовку или химическое сглаживание для деталей из смолы, чтобы уменьшить шероховатость поверхности и исправить незначительные отклонения.

Выполняйте регулярное техническое обслуживание

Натяните ремни до рекомендуемого производителем натяжения. Замените изогнутые или изношенные линейные стержни и подшипники. Содержите платформу для печати в чистоте и ровно.

Распространенные проблемы с точностью: деформация и усадка

Большинство процессов 3D-печати вызывают небольшую деформацию, обычно в виде коробления или усадки. Даже изменение длины на 0.1 % может вывести деталь за пределы допуска, если конструкция требует плотной посадки.

• Искривление происходит, когда одна часть отпечатка остывает быстрее другой.
• усадка происходит по мере затвердевания и сжатия материала.

Методы борьбы с деформацией и усадкой

Проблема	Простое решение	Расширенное исправление
Искривление	Используйте подогреваемую кровать или добавьте козырек	Нанесите клей-карандаш, ленту или специальные клеи.
усадка	Выбирайте материалы с низкой усадкой	Моделируйте отпечатки в программном обеспечении для прогнозирования сдвигов
Оба формата	Перед извлечением деталей оставьте их в камере.	Используйте камерный нагрев или контролируемую среду

Если деформация представляет серьезную опасность, рассмотрите возможность струйной печати или высококачественной печати смолой, которые в меньшей степени зависят от нагрева и в большей — от точного светоотверждения.

Нужны точные детали, напечатанные на 3D-принтере?

Если вам нужны надежные и точные детали, напечатанные на 3D-принтере, профессиональные услуги помогут преодолеть разрыв между концепцией и реальностью. В BOYI TECHNOLOGY мы предлагаем широкий ассортимент Услуги 3D печати включает SLA, SLS, FDM и металлическую печать — все это подкреплено опытными техниками и контролем качества. Независимо от того, разрабатываете ли вы прототип или производите компоненты для конечного использования, мы поможем вам с уверенностью достичь целевых размеров.

Получить бесплатную квоту сегодня и посмотрите, насколько точным может быть ваш следующий отпечаток.

Заключение: насколько точна 3D-печать?

3D-печать позволяет производить высокоточные детали, особенно при правильной технологии и настройках. В то время как недорогие FDM-принтеры могут иметь погрешность в пределах ±0.5 мм, передовые системы из смолы и металла могут достигать допусков вплоть до ±0.01 мм.

Тем не менее, идеальная точность редко встречается без постобработки. Инженеры и конструкторы должны учитывать ожидаемые допуски при проектировании и работать с проверенными партнерами-производителями, когда точность имеет решающее значение.

FAQ