Действительно ли 3D-принтеры достигают точности 50 микрон (0,05 мм)?


14

Меня всегда интересовала фактическая точность устройств 3D-печати. При поиске идеальной машины для покупки я смотрел на скорость, цену, поддерживаемые нити и т. Д., А также на точность. Однажды я спросил кого-то, кто мог бы дать мне несколько советов о том, что посмотреть.

Одна из вещей, о которой мне говорили, заключалась в том, что многие принтеры не обязательно имеют такую ​​безумную точность 0,05 мм (50 микрон). Другой человек сказал мне что-то другое - он сказал, что большинство из этих принтеров способны выдавать слой высотой 50 микрон. Как это на самом деле?

Другое дело, что официальные слайсеры для этих машин также утверждают, что эта точность реальна, например PrusaSlicer v2.0.

Существует много дорогих машин высокого класса, и даже они иногда утверждают, что их разрешение хуже 50 микрон.


1
Ultimaker имеет разрешение 20-60 микрон для высоты слоя Z в зависимости от используемого размера сопла, я использовал эти небольшие размеры слоя пару раз, продукты получаются потрясающими, почти как инъекционная деталь, но для печати требуется очень много времени ,
0scar

2
Стоит отметить разницу между точностью и аккуратностью. Возможность перемещаться с шагом ~ 50 микрон не обязательно означает, что он всегда будет в пределах 50 микрон от того места, где он должен быть. Если он рекламирует точность 50 микрон, но на самом деле шаг составляет в среднем 48 микрон, это означает, что попытка переместиться на 10 см приведет к перемещению только на 9,6 см, что определенно не точно.
Парень со шляпой

Ответы:


11

Там нет простого ответа на этот вопрос, или, если есть, это «нет». Однако ситуация намного сложнее. Когда принтер указывает такую ​​точность, он обычно основывает требование на номинальном размере наименьших перемещений на каждой оси на один «микрошаг» шаговых двигателей. На Hackaday есть отличная статья, в которой объясняется, как это влияет на точность: насколько точным является микроэтап .

На уровне механического позиционирования - установка печатающей головки там, где она должна быть для выдавливания материала с требуемой точностью - у вас есть по крайней мере следующие факторы, ограничивающие вашу точность:

  • Микрошагы обычно монотонно распределены между целыми шагами, но необязательно делят весь шаг на четные части. Насколько хорошо они работают, зависит от шаговых драйверов, которые использует плата контроллера вашего принтера. Как правило, микрошаги составляют 1/16 шага (хотя есть драйверы с 1/8, 1/32 или даже 1/256, может быть, другие тоже), поэтому, если вы видите номинальную точность 0,05 мм, целый шаг, это может быть минимум, из которого вы можете получить достоверную точность, вероятно, 0,8 мм.

  • Шаговые двигатели слегка отклоняются - до 2 целых шагов, но менее одного шага более вероятно, если они не перегружены - под нагрузкой. Как и ремни. Насколько это влияет на вас, зависит от конструкции принтера и от того, сколько массы перемещает каждая ось. В этом отношении экструдеры с прямым приводом намного хуже. Дельта-принтеры, вероятно, лучшие в этом.

Они могут быть несколько смягчены с помощью компромиссов, используя шаговые двигатели с большим количеством шагов на оборот, улучшенные микросхемы шагового привода, редуктор с шестернями и т. Д.

Кроме того, у вас также есть экструзия и свойства материала для печати, ограничивающие вашу точность:

  • На двигатель экструдера распространяются те же проблемы точности, что и на позиционирование. Если вы выдавливаете слишком много или слишком мало материала, у вас обязательно будут проблемы с точностью. Вы можете рассчитать их на основе площади поперечного сечения нити накала, размера шестерни экструдера, шага двигателя экструдера и размера микрошага и т. Д.

  • Если диаметр нити не совсем соответствует, вы также будете выдавливать слишком много или слишком мало материала.

  • Если материал не охлаждается или не нагревается надлежащим образом, так как он выдавливается (это зависит от материала), он будет провисать, деформироваться или скручиваться, оказываясь в другом месте, чем вы хотели.

  • Чем больше вы изменяете соотношение между шириной сопла / экструзии и высотой слоя от идеального соотношения, тем больше форма траекторий экструдированного материала будет отличаться от модели, которую вы пытаетесь напечатать. С толстыми слоями особенно они станут округлыми, а не почти плоскими вдоль стен.

Теоретически, многие из этих проблем, вероятно, можно было бы решить намного лучше, чем сейчас, просто с помощью лучшей нарезки - логика, которая происходит на компьютере, чтобы преобразовать исходную 3D-модель в инструкции о том, где выдавливать материал.

С учетом всего вышесказанного вы можете получить довольно удивительную точность, особенно с хорошим или хорошо настроенным так себе принтером. На моем дешевом Ender 3, время от времени решая некоторые проблемы, из-за которых возникали очевидные проблемы, я могу добиться точности размеров в пределах 0,1 мм в направлениях X и Y, по крайней мере, для некоторых моделей. Поэтому я думаю, что вполне вероятно, что более качественный или лучше настроенный принтер может получить точность 0,05 мм.


1
Это действительно касается точности позиционирования, а не печатной части.
Шон

@SeanHoulihane Вторая половина ответа явно касается точности печати, не так ли? И тривиально очевидно (и аксиоматично из управления), что невозможно печатать более точно, чем вы можете позиционировать. Таким образом, точность перемещения является пределом точности печати - печать может быть только хуже, а не лучше.
Грэм,

Извините, да, вы рассмотрели это (и соответствующие факторы), но я думаю, что ваше «тривиально очевидное» совсем не очевидно для людей, которые хотят спросить о точности - и с современными технологиями кажется, что позиционирование является одним из меньших источников ошибка конечного результата - плохая метрика.
Шон

Тогда тогда это допуск угла шага. допуск 5% для двигателя с 1,8 ° на ступеньку означает, что ротор может двигаться в диапазоне от 1,71 ° до 1,89 °
user77232

Номинальное разрешение позиционирования, являющееся «плохой метрикой», во многом то, что я получил в этом ответе - оно не говорит вам, является ли позиционирование действительно точным или точным, и не будут ли другие части печати ограничивать точность гораздо большими способами. ,
R .. GitHub ОСТАНОВИТЬ ЛЬДА

9

Одна из вещей, о которой мне говорили, заключалась в том, что многие принтеры не обязательно имеют такую ​​безумную точность 0,05 мм (50 микрон). Другой человек сказал мне что-то другое - он сказал, что большинство из этих принтеров способны выдавать слой высотой 50 микрон. Как это на самом деле?

Обе вещи, которые вы прочитали, полностью верны.

Большинство принтеров имеют высоту слоя 50 микрон. Однако высота слоя не равна «точности» или «точности». Спецификация высоты слоя - бесполезный маркетинговый термин, который вы должны игнорировать; Высота слоя для 3D-принтеров равна динамической контрастности мониторам.

Все принтеры FDM по своей природе довольно плохи в производстве деталей с жесткими допусками. Процесс экструзии нити вводит множество переменных, которые трудно контролировать: диаметр нити может варьироваться, существует задержка между подачей нити в экструдер и выходом из нее, а липкая нить, которая выходит из экструдера, ведет себя в непредсказуемые способы.

Никто не придумал, как измерить «точность» для 3D-принтеров таким образом, чтобы это соответствовало качеству готовых деталей. Невозможно определить, какой принтер производит «более качественные» или более точные детали из спецификации на принтер.


Я бы догадка производители не могут выяснить , как количественно точность своих 3D принтеров таким же образом , как Google не может выяснить , поиск рекламных свободных приложений в Google Play. Выяснение этого просто не служит их интересам.
Дмитрий Григорьев

@DmitryGrigoryev По крайней мере, один производитель должен быть заинтересован в выяснении этого (то есть, производитель, который делает самые точные принтеры).
Том ван дер

Даже если вы создаете самые точные принтеры, перечисление истинной точности в спецификациях вашего принтера, в то время как все остальные перечисляют разрешение, помеченное как «точность», поставит вас в невыгодное положение.
Дмитрий Григорьев

@DmitryGrigoryev, который можно компенсировать, перечислив оба в сравнительных таблицах. С хорошими исследованиями всегда можно сделать хороший маркетинговый материал, если у вас есть реальное измеримое преимущество.
Рик

7

разрешение (иногда называемый «точность» в маркетинговых целях) 0,05 мм означает , что если вы производите кучу 10 мм кости и кучу 10,05 мм кубиков, то мм из них 10.05 будет статистически больше. Обратите внимание, что кости не обязательно должны быть где-то рядом с 10 мм, и при этом случайный кубик из стопки 10,05 мм не должен быть больше, чем случайный кубик из стопки 10 мм.

Повторяемость ( так называемый «точность повторения») 0,05 мм означает , что в эксперименте над каждой фильеры от 10,05 мм сваи должны быть больше , чем каждый из пресс - формы 10 мм сваи. Обратите внимание, что ваши кости еще не должны быть где-то рядом с фактическими 10 мм.

точность (иначе правильность) от 0,05 мм , что средства в эксперименте над средним размером 10 мм штампа должна быть в пределах 9.975..10.025 мм. Обратите внимание, что отдельные кости не должны быть в этом интервале.

Наконец, общая точность (как определено в ISO 5725 ), равная 0,05 мм, означает, что каждые 10 мм матрицы должны быть в пределах 9,975 ... 10,025 мм.

Подводя итог, утверждение из вашего вопроса верно для «коммерческой точности», но не для общего определения точности. Например, вот статья, сравнивающая точность 3D-принтеров в стоматологии (так мы говорим о высокопроизводительных машинах), со средней точностью в диапазоне от 0,05 до 0,1 мм и абсолютной точностью в диапазоне от 0,11 до 0 17 мм.


2
Итак, вы обратились к словам в вопросе, а не к механике 3d-принтера. Brilliant!
user77232

2

Ответ Тома правильный, большинство принтеров будут работать правильно с разрешением по высоте слоя 50 микрон, используя сопло 0,4 мм. Получающаяся чистота поверхности, вероятно, будет лучше, чем при более грубой настройке слоя, и на более мелких высотах качество печати может ухудшиться.

Высота слоя также, вероятно, будет достаточно четко определена (за исключением первых слоев, выступов, деформации и т. Д.), Но это зависит от геометрии принтера.

Деталь, которая не так хорошо контролируется (или измеряется), представляет собой сдавливание / растяжение расплавленного пластика при его экструзии. Это может оказать существенное влияние на локальное качество поверхности (а также на размеры таких предметов, как внутренние диаметры).

Точность, возможно, лучше всего оценивать по результатам печати различных типов испытательной детали, чем по простому числовому параметру.

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.