Le stampanti 3D raggiungono davvero una precisione di 50 micron (0,05 mm)?

Non cè una risposta semplice a questa domanda o, se esiste, è “no”. Tuttavia la situazione è molto più complicata. Quando le specifiche della stampante citano laccuratezza in questo modo, “di solito si basano sulla dimensione nominale dei più piccoli movimenti su ciascun asse di un” microstep “dei motori passo-passo. Cè un ottimo articolo su Hackaday che spiega come questo influisce sulla precisione: Quanto è veramente accurato il microstepping .

A livello di posizionamento meccanico, mettendo la testina di stampa dove deve essere per estrudere il materiale con il precisione desiderata – hai almeno questi fattori che limitano la tua precisione:

• I micropassi sono generalmente distanziati in modo approssimativamente monotono tra i passi interi, ma non necessariamente dividono lintero passo in parti pari. Il loro rendimento dipende dai driver stepper utilizzati dalla scheda di controllo della stampante. In genere, i micropassi sono 1/16 di passo (sebbene ci siano driver con 1/8, 1/32 o anche 1/256, forse anche altri), quindi se vedi una precisione nominale di 0,05 mm, un intero passaggio, che potrebbe essere il minimo da cui puoi ottenere una precisione affidabile, è probabilmente 0,8 mm.

• I motori passo-passo sono leggermente deviati – fino a 2 passi interi ma meno di un passo è più probabile se non sono sovraccaricati – sotto carico. Così sono le cinture. Quanto questo influisce su di te dipende dal design della stampante e dalla massa di movimento di ciascun asse. Gli estrusori a trasmissione diretta sono molto peggiori a questo proposito. Le stampanti Delta sono probabilmente le migliori in questo campo.

Questi possono essere attenuati in qualche modo, con compromessi, utilizzando motori passo-passo con più passaggi per rotazione, migliori chip driver passo-passo, riduzione con ingranaggi , ecc.

Inoltre, hai anche lestrusione e le proprietà del materiale di stampa che limitano la tua precisione:

• Il motore dellestrusore è soggetto alle stesse problemi di precisione come quelli di posizionamento. Se estrudi troppo o troppo poco materiale ovunque, avrai necessariamente problemi di precisione. Puoi calcolarli in base allarea della sezione trasversale del filamento, alle dimensioni dellingranaggio dellestrusore, al passo del motore dellestrusore e alla dimensione del micropasso, ecc.

• Se il diametro del filamento non è perfettamente coerente, estruderai anche troppo o troppo poco materiale.

• Se il materiale non è raffreddato o mantenuto al caldo in modo appropriato mentre viene estruso (questo varia a seconda del materiale), si piegherà, si deformerà o si arriccia, finendo in un punto diverso da quello desiderato.

• Più si varia il rapporto tra la larghezza dellugello / estrusione e laltezza dello strato da un rapporto ideale, più la forma dei percorsi del materiale estruso sarà diversa dal modello che si sta tentando di stampare. Con strati spessi, in particolare, diventeranno arrotondati anziché quasi piatti lungo le pareti.

In teoria, molti di questi problemi potrebbero essere mitigati molto meglio di quanto non lo siano. ora sono solo un migliore affettamento , la logica che avviene su un computer per convertire il modello 3D originale in istruzioni su dove estrudere il materiale.

Detto questo, puoi ottenere ancora una precisione sorprendente, specialmente con una stampante così così buona o ben sintonizzata.Sul mio economico Ender 3, dopo aver affrontato di tanto in tanto alcuni problemi che hanno reso evidenti problemi, posso ottenere una precisione dimensionale entro 0,1 mm nelle direzioni X e Y, almeno per alcuni modelli. Quindi penso che sia molto plausibile che una stampante migliore, o meglio sintonizzata, possa ottenere una precisione di 0,05 mm.

Commenti

• Questo solo affronta la precisione del posizionamento, non della parte stampata.
• @SeanHoulihane La seconda metà della risposta copre esplicitamente laccuratezza della stampa, non ‘ vero? Ed è ‘ banalmente ovvio (e assiomatico dallingegneria di controllo) che non è possibile stampare più accuratamente di quanto si possa posizionare. Quindi la precisione del movimento è il limite per la precisione di stampa – la stampa può essere solo peggio di così, non migliore.
• Scusa, sì, lhai coperto (e i fattori rilevanti), ma penso che il tuo ‘ banalmente ovvio ‘ non è affatto ovvio per le persone che vogliono chiedere informazioni sulla precisione e con la tecnologia odierna di ‘ sembra che il posizionamento sia una delle le più piccole fonti di errore del risultato finale – ma re è una metrica sbagliata.
• Allora è la tolleranza dellangolo di passo. una tolleranza del 5% su un motore con 1,8 ° per passo significa che il rotore può muoversi ovunque tra 1,71 ° e 1,89 °
• La risoluzione nominale del posizionamento essendo una ” metrica errata ” è in gran parte ciò che Stavo arrivando a questa risposta: ‘ non ti dice se il posizionamento è effettivamente così preciso o accurato, né se altre parti della stampa limiteranno la precisione in modi molto più grandi.

Una delle cose di cui mi è stato detto era che molte stampanti non hanno necessariamente quella pazza precisione di 0,05 mm (50 micron). Unaltra persona mi ha detto qualcosa di diverso – ha detto che la maggior parte di quelle stampanti erano effettivamente in grado di produrre uno strato di 50 micron di altezza. Comè davvero?

Entrambe le cose che hai letto sono completamente corrette.

La maggior parte delle p gli stampi sono in grado di raggiungere altezze dello strato di 50 micron. Tuttavia, laltezza dello strato non è uguale a “accuratezza” o “precisione”. La specifica dellaltezza del livello è un termine di marketing inutile che dovresti ignorare; laltezza dello strato è per le stampanti 3D ciò che il contrasto dinamico è per i monitor.

Tutte le stampanti FDM sono intrinsecamente piuttosto scadenti nel produrre parti con tolleranze strette. Il processo di estrusione del filamento introduce molte variabili difficili da controllare: il diametro del filamento può variare, cè un ritardo tra lalimentazione del filamento nellestrusore e la sua fuoriuscita e il filamento appiccicoso che esce dallestrusore si comporta in modi imprevedibili.

Nessuno ha capito come quantificare la “precisione” per le stampanti 3D in un modo correlato alla qualità delle parti finite. È impossibile stabilire quale stampante produce parti “migliori” o più accurate dal foglio delle specifiche di una stampante.

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• I ‘ d azzardo unipotesi che i produttori possano ‘ t capire come quantificare la precisione delle loro stampanti 3D allo stesso modo poiché Google può ‘ capire una ricerca di app senza annunci in Google Play. Capirlo semplicemente non ‘ serve i loro interessi.
• @DmitryGrigoryev Almeno un produttore dovrebbe essere interessato a capirlo (ovvero, il produttore che produce il stampanti più accurate).
• Anche se crei le stampanti più accurate, elencando la vera precisione nelle specifiche della tua stampante ‘ mentre tutti else elenca la risoluzione etichettata come ” accuratezza ” ti metterà in una posizione di svantaggio.
• @DmitryGrigoryev che può essere compensato elencando entrambi nei grafici di confronto. Con una buona ricerca ‘ è sempre possibile realizzare un buon materiale di marketing se si dispone di un vantaggio reale misurabile.

Una risoluzione (a volte chiamata “accuratezza” per scopi di marketing) di 0,05 mm significa che se produci un mazzo di dadi da 10 mm e un mazzo di dadi da 10,05 mm, quelli da 10,05 mm saranno statisticamente più grandi. Nota che i dadi non devono essere in realtà vicino a 10 mm, né un dado casuale della pila di 10,05 mm deve essere più grande di un dado casuale della pila di 10 mm.

A ripetibilità (nota anche come “ripetibilità”) di 0,05 mm significa che nellesperimento sopra ogni dado della pila da 10,05 mm deve essere più grande di ogni dado dalla pila di 10 mm.Tieni presente che i tuoi dadi non devono ancora essere vicini ai 10 mm effettivi.

Una precisione (aka esattezza) di 0,05 mm significa che nellesperimento la dimensione superiore alla media di un dado da 10 mm deve essere compresa tra 9,975 e 10,025 mm. Tieni presente che i singoli dadi non devono essere allinterno di tale intervallo.

Infine, la accuratezza generale (come definita in ISO 5725 ) di 0,05 mm significa che ogni moncone da 10 mm deve essere compreso tra 9,975 e 10,025 mm.

Per riassumere, laffermazione della tua domanda è vera per la “precisione commerciale”, ma non per la definizione generale di accuratezza. Ad esempio qui è un articolo che confronta la precisione delle stampanti 3D nelle applicazioni dentali (quindi stiamo parlando di macchine di fascia alta), con media precisione compresa tra 0,05 e 0,1 mm e precisione assoluta compresa tra 0,11 e 0,17 mm.

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• Quindi hai indirizzato le parole nella domanda, invece dei meccanismi della stampante 3D. Fantastico!

La risposta di Tom è corretta, la maggior parte delle stampanti funzionerà correttamente con unaltezza dello strato risoluzione di 50 micron, utilizzando un ugello da 0,4 mm. La finitura superficiale risultante sarà probabilmente migliore rispetto a unimpostazione di strato più grossolano e ad altezze dello strato più fini la qualità di stampa rischia di deteriorarsi.

È probabile che anche laltezza dello strato sia abbastanza ben definita (ad eccezione del primo strati, sporgenze, deformazioni, ecc.), ma questo dipende dalla geometria della stampante.

Il dettaglio che non è così ben controllato (o misurato) è lo schiacciamento / allungamento della plastica fusa quando viene estrusa. Ciò può avere un impatto significativo sulla finitura superficiale localizzata (nonché sulle dimensioni di cose come i diametri interni).

La precisione è forse meglio valutata dai risultati della stampa di vari tipi di parti di prova piuttosto che da un semplice numero parametro.