¿Las impresoras 3D realmente alcanzan una precisión de 50 micrones (0,05 mm)?

No hay una respuesta simple a esta pregunta, o si la hay, es «no». Sin embargo, la situación es mucho más complicada. Cuando las especificaciones de la impresora mencionan una precisión como esta, generalmente se basan en el tamaño nominal de los movimientos más pequeños en cada eje por un «micropaso» de los motores paso a paso. Hay un gran artículo sobre Hackaday que explica cómo esto afecta la precisión: ¿Qué tan exacto es realmente el micropaso? .

En el nivel de posicionamiento mecánico: colocar el cabezal de impresión donde debe estar para extruir el material con el precisión deseada: tiene al menos estos factores que limitan su precisión:

• Los micropasos generalmente están espaciados de manera aproximadamente monótona entre pasos completos, pero no necesariamente dividen el paso completo en porciones pares. Qué tan bien lo hagan depende de los controladores paso a paso que utilice la placa controladora de la impresora. En general, los micropasos son 1/16 de un paso (aunque hay controladores con 1/8, 1/32 o incluso 1/256, tal vez otros también), por lo que si ve una precisión nominal de 0.05 mm, un paso completo, que podría ser el mínimo del que puede obtener una precisión confiable, probablemente sea 0.8 mm.

• Los motores paso a paso se desvían ligeramente (hasta 2 pasos completos, pero es más probable que se produzcan menos de un paso si no están sobrecargados) bajo carga. También los cinturones. Cuánto le afecta esto depende del diseño de la impresora y cuánta masa se mueve cada eje. Las extrusoras de accionamiento directo son mucho peores a este respecto. Las impresoras Delta son probablemente las mejores en esto.

Esto se puede mitigar un poco, con compensaciones, mediante el uso de motores paso a paso con más pasos por rotación, mejores chips de controlador paso a paso, reducción con engranajes , etc.

Además de eso, también tiene extrusión y propiedades del material de impresión que limitan su precisión:

• El motor de la extrusora está sujeto a las mismas problemas de precisión como los de posicionamiento. Si extruye demasiado o muy poco material en cualquier lugar, necesariamente tendrá problemas de precisión. Puede calcularlos en función del área de la sección transversal del filamento, el tamaño del engranaje de la extrusora, el paso del motor de la extrusora y el tamaño de los micropasos, etc.

• Si el diámetro del filamento no es perfectamente consistente, también extruirá demasiado o muy poco material.

• Si el material no es Si se enfría o se mantiene caliente de manera adecuada a medida que se extruye (esto varía según el material), se combará, deformará o rizará, y terminará en un lugar diferente al que usted deseaba.

• Cuanto más varíe la relación entre el ancho de la boquilla / extrusión y la altura de la capa desde una relación ideal, más diferirá la forma de las trayectorias del material extruido del modelo que está intentando imprimir. Especialmente con capas gruesas, se volverán redondeadas en lugar de casi planas a lo largo de las paredes.

En teoría, muchos de estos problemas probablemente podrían mitigarse mucho mejor que ahora son simplemente con un mejor corte : la lógica que ocurre en una computadora para convertir el modelo 3D original en instrucciones sobre dónde extruir el material.

Con todo lo dicho, puede obtener precisión bastante asombrosa aún, especialmente con una impresora regular o bien ajustada.En mi Ender 3 barata, después de lidiar con algunos problemas de vez en cuando que generaban problemas obvios, puedo obtener una precisión dimensional dentro de 0.1 mm en las direcciones X e Y, al menos para algunos modelos. Así que creo que es muy plausible que una impresora mejor o mejor ajustada pueda obtener una precisión de 0,05 mm.

Comentarios

• Esto solo aborda la precisión del posicionamiento, no de la parte impresa.
• @SeanHoulihane La segunda mitad de la respuesta cubre explícitamente la precisión de la impresión, ¿no ‘ no? Y es ‘ trivialmente obvio (y axiomático desde el punto de vista de la ingeniería de control) que no es posible imprimir con mayor precisión de lo que se puede colocar. Por lo tanto, la precisión del movimiento es el límite para la precisión de impresión. imprimir solo puede ser peor que eso, no mejor.
• Lo siento, sí, lo cubrió (y los factores relevantes), pero creo que su ‘ trivialmente obvio ‘ no es en absoluto obvio para las personas que quieren preguntar acerca de la precisión, y con la tecnología actual de ‘, parece que el posicionamiento es uno de las fuentes más pequeñas de error de resultado final – ma King it una mala métrica.
• Entonces entonces es la tolerancia del ángulo de paso. una tolerancia del 5% en un motor con 1.8 ° por paso significa que el rotor puede moverse en cualquier lugar entre 1.71 ° y 1.89 °
• La resolución nominal de posicionamiento es una » métrica incorrecta » Me refería a esta respuesta: no ‘ no le dice si el posicionamiento es realmente tan preciso o exacto, ni si otras partes de la impresión limitarán la precisión de maneras mucho mayores.

Una de las cosas que me dijeron Fue que muchas impresoras no necesariamente tienen esa precisión loca de 0.05 mm (50 micrones). Otra persona me dijo algo diferente: dijo que la mayoría de esas impresoras en realidad eran capaces de producir una altura de capa de 50 micrones. ¿Cómo es realmente?

Ambas cosas que has leído son completamente correctas.

La mayoría de las Los rinters son capaces de alturas de capa de 50 micrones. Sin embargo, la altura de la capa no es igual a «exactitud» o «precisión». La especificación de la altura de la capa es un término de marketing inútil que debe ignorar; la altura de la capa es para las impresoras 3D lo que el contraste dinámico es para los monitores.

Todas las impresoras FDM son inherentemente bastante malas para producir piezas con tolerancias estrictas. El proceso de extrusión del filamento introduce muchas variables que son difíciles de controlar: el diámetro del filamento puede variar, hay un retraso entre la alimentación del filamento al extrusor y su salida, y el filamento pegajoso que sale del extrusor se comporta en formas impredecibles.

Nadie ha descubierto cómo cuantificar la «precisión» de las impresoras 3D de una manera que se correlacione con la calidad de las piezas terminadas. Es imposible saber qué impresora produce partes «mejores» o más precisas a partir de la hoja de especificaciones de una impresora.

Comentarios

• I ‘ d adivina que los fabricantes pueden ‘ t averiguar cómo cuantificar la precisión de sus impresoras 3D de la misma manera ya que Google puede ‘ t descubrir una búsqueda de aplicaciones sin publicidad en Google Play. Averiguar eso simplemente no ‘ no sirve a sus intereses.
• @DmitryGrigoryev Al menos un fabricante debería estar interesado en averiguarlo (es decir, el fabricante que hace el impresoras más precisas).
• Incluso si fabrica las impresoras más precisas, enumerar la precisión real en las especificaciones de su impresora ‘ mientras que todos else enumera la resolución etiquetada como » precisión » lo pondrá en desventaja.
• @DmitryGrigoryev que se puede compensar enumerando ambos en cuadros de comparación. Con una buena investigación, ‘ siempre es posible crear un buen material de marketing si tiene una ventaja medible real.

Una resolución (a veces llamada «precisión» con fines de marketing) de 0.05 mm significa que si produce un grupo de dados de 10 mm y un grupo de dados de 10.05 mm, los de 10.05 mm serán estadísticamente más grandes. Tenga en cuenta que los dados no tienen que estar cerca de 10 mm, ni un dado aleatorio de la pila de 10.05 mm tiene que ser más grande que un dado aleatorio de la pila de 10 mm.

A repetibilidad (también conocida como «precisión de repetición») de 0,05 mm significa que en el experimento anterior cada dado de la pila de 10,05 mm debe ser mayor que cada dado de la pila de 10 mm.Tenga en cuenta que sus dados aún no tienen que estar cerca de los 10 mm reales.

Una precisión (también conocido como veracidad) de 0.05 mm significa que en el experimento por encima del tamaño promedio de un dado de 10 mm debe estar dentro de 9.975..10.025 mm. Tenga en cuenta que los dados individuales no tienen que estar dentro de ese intervalo.

Por último, la precisión general (como se define en ISO 5725 ) de 0.05 mm significa que cada dado de 10 mm debe estar dentro de 9.975..10.025 mm.

Para resumir, la afirmación de su pregunta es cierta para la «precisión comercial», pero no para la definición general de precisión. Por ejemplo, aquí hay un artículo que compara la precisión de las impresoras 3D en aplicaciones dentales (por lo que estamos hablando de máquinas de alta gama), con un promedio precisión entre 0,05 y 0,1 mm y precisión absoluta en el rango de 0,11 a 0,17 mm.

Comentarios

• Así que abordó las palabras de la pregunta, en lugar de la mecánica de la impresora 3D. ¡Brillante!