Bereiken 3D-printers echt een nauwkeurigheid van 50 micron (0,05 mm)?

Er is geen eenvoudig antwoord op deze vraag, of als er een is, is het “nee”. De situatie is echter een stuk ingewikkelder. Wanneer printerspecificaties nauwkeurigheid als deze noemen, baseren ze de claim meestal op de nominale grootte van de kleinste bewegingen op elke as met een microstap van de stappenmotoren. Er is een geweldig artikel op Hackaday waarin wordt uitgelegd hoe dit de nauwkeurigheid beïnvloedt: Hoe nauwkeurig is microstapping echt .

Op het niveau van mechanische positionering – de printkop plaatsen waar hij moet zijn om het materiaal te extruderen met de gewenste nauwkeurigheid – je hebt tenminste deze factoren die je nauwkeurigheid beperken:

• Microstappen worden over het algemeen ruwweg monotoon verdeeld tussen hele stappen, maar verdelen niet noodzakelijk de hele stap in even porties. Hoe goed ze het doen, is een kwestie van de stepper-stuurprogrammas die de controller-kaart van uw printer gebruikt. Over het algemeen zijn microstappen 1/16 stap (hoewel er stuurprogrammas zijn met 1/8, 1/32 of zelfs 1/256, misschien anderen ook), dus als je een nominale nauwkeurigheid van 0,05 mm ziet, is een hele stap, die misschien wel het minimum is waarvan je een betrouwbare nauwkeurigheid kunt krijgen, waarschijnlijk 0,8 mm.

• Stappenmotoren worden iets afgebogen – tot 2 hele stappen, maar minder dan één stap is waarschijnlijker als ze “niet overbelast zijn – onder belasting. Riemen ook. Hoeveel dit op u van invloed is, hangt af van het ontwerp van de printer en hoeveel massa elke as beweegt. Extruders met directe aandrijving zijn in dit opzicht veel erger. Deltaprinters zijn daar waarschijnlijk het beste in.

Deze kunnen enigszins worden verzacht, met afwegingen, door stappenmotoren te gebruiken met meer stappen per rotatie, betere stappenmotorchips, reductie met versnellingen , etc.

Bovendien heeft u ook extrusie en eigenschappen van het afdrukmateriaal die uw nauwkeurigheid beperken:

• De extrudermotor is onderhevig aan hetzelfde nauwkeurigheidsproblemen als de positioneringskwesties. Als je ergens te veel of te weinig materiaal extrudeert, heb je noodzakelijkerwijs nauwkeurigheidsproblemen. Je kunt ze berekenen op basis van het dwarsdoorsnedegebied van de gloeidraad, de grootte van de extruderaandrijving, de extrudermotorstap en de microstapgrootte, enz.

• Als de diameter van de gloeidraad niet perfect consistent is, “extrudeer je ook te veel of te weinig materiaal.

• Als materiaal niet gekoeld of op de juiste manier warm gehouden terwijl het wordt geëxtrudeerd (dit verschilt per materiaal), het zal doorhangen, kromtrekken of krullen en op een andere plaats terechtkomen dan je het wilde.

• Hoe meer u de verhouding tussen spuitmond / extrusiebreedte en laaghoogte varieert van een ideale verhouding, hoe meer de vorm van de geëxtrudeerde materiaalpaden zal verschillen van het model dat u probeert af te drukken. Vooral met dikke lagen worden ze rond in plaats van bijna plat langs de muren.

In theorie zouden veel van deze problemen waarschijnlijk veel beter kunnen worden verholpen dan ze zijn nu alleen maar beter slicing – de logica die op een computer gebeurt om het originele 3D-model om te zetten in instructies voor waar materiaal moet worden geëxtrudeerd.

Met al dat gezegd, kunt u best verbazingwekkende nauwkeurigheid nog, vooral met een goede of goed afgestelde matige printer.Op mijn goedkope Ender 3 kan ik, na af en toe wat problemen te hebben opgelost die overduidelijk voor de hand liggende problemen hebben gemaakt, een maatnauwkeurigheid krijgen binnen 0,1 mm in de X- en Y-richtingen, althans voor sommige modellen. Dus ik denk dat het zeer aannemelijk is dat een betere of beter afgestelde printer een nauwkeurigheid van 0,05 mm kan behalen.

Opmerkingen

• Dit is alleen echt gaat over de nauwkeurigheid van de positionering, niet van het afgedrukte deel.
• @SeanHoulihane De tweede helft van het antwoord behandelt expliciet de nauwkeurigheid van het afdrukken, niet ‘ niet? En het ‘ is triviaal voor de hand liggend (en axiomatisch vanuit regeltechniek) dat het niet mogelijk is om nauwkeuriger af te drukken dan je kunt positioneren. Dus de nauwkeurigheid van beweging is de limiet voor afdrukprecisie – afdrukken kan alleen maar slechter zijn dan dat, niet beter.
• Sorry, ja, je hebt het behandeld (en de relevante factoren), maar ik denk dat je ‘ triviaal voor de hand liggend ‘ is helemaal niet voor de hand liggend voor mensen die naar precisie willen vragen – en met de huidige ‘ s technologie lijkt positionering er een van te zijn de kleinere bronnen van eindresultaatfouten – ma noem het een slechte statistiek.
• Dan is de tolerantie van de staphoek. een tolerantie van 5% op een motor met 1,8 ° per stap betekent dat de rotor overal tussen 1,71 ° en 1,89 °
• Nominale resolutie van positionering zijnde een ” slechte statistiek ” is grotendeels wat Ik kwam op in dit antwoord – het zegt niet ‘ of de positionering werkelijk zo nauwkeurig of nauwkeurig is, noch of andere delen van het afdrukken de nauwkeurigheid op veel grotere manieren zullen beperken.

Een van de dingen die mij werd verteld was dat veel printers niet per se die gekke precisie van 0,05 mm (50 micron) hebben. Een andere persoon vertelde me iets anders – hij zei dat de meeste van die printers eigenlijk in staat waren om een laag van 50 micron te printen. Hoe is het eigenlijk?

Beide dingen die je hebt gelezen, zijn volledig correct.

De meeste p Rinters zijn geschikt voor laaghoogtes van 50 micron. De laaghoogte is echter niet gelijk aan “nauwkeurigheid” of “precisie”. De specificatie van de laaghoogte is een nutteloze marketingterm die u moet negeren; laaghoogte is voor 3D-printers wat dynamisch contrast is voor monitoren.

Alle FDM-printers zijn inherent vrij slecht in het produceren van onderdelen met nauwe toleranties. Het filament extrusieproces introduceert veel variabelen die moeilijk te controleren zijn: de diameter van het filament kan variëren, er is een vertraging tussen het invoeren van filament in de extruder en het naar buiten komen, en het kleverige filament dat uit de extruder komt, gedraagt zich in onvoorspelbare manieren.

Niemand heeft ontdekt hoe de “nauwkeurigheid” voor 3D-printers kan worden gekwantificeerd op een manier die correleert met de kwaliteit van de afgewerkte onderdelen. Het is onmogelijk om te bepalen welke printer “betere” of nauwkeurigere onderdelen produceert op het specificatieblad van een printer.

Opmerkingen

• I ‘ denk eraan dat fabrikanten ‘ t erachter kunnen komen hoe ze de nauwkeurigheid van hun 3D-printers op dezelfde manier kunnen kwantificeren zoals Google kan ‘ t achterhalen een zoekopdracht naar advertentievrije apps in Google Play. Om dat uit te zoeken, dient ‘ hun belangen niet.
• @DmitryGrigoryev Ten minste één fabrikant zou geïnteresseerd moeten zijn om dat uit te zoeken (dwz de fabrikant die de meest nauwkeurige printers).
• Zelfs als u de meest nauwkeurige printers maakt, vermeldt u ware nauwkeurigheid in de specificaties van ‘ terwijl iedereen else lijsten resolutie gelabeld als ” nauwkeurigheid ” zal u in een nadelige positie brengen.
• @DmitryGrigoryev dat kan worden gecompenseerd door beide in vergelijkingstabellen op te nemen. Met goed onderzoek is het ‘ altijd mogelijk om goed marketingmateriaal te maken als je een echt meetbaar voordeel hebt.

Een resolutie (ook wel “nauwkeurigheid” genoemd voor marketingdoeleinden) van 0,05 mm betekent dat als je een stel dobbelstenen van 10 mm en een stel dobbelstenen van 10,05 mm produceert, de 10,05 mm dobbelstenen statistisch groter zullen zijn. Merk op dat dobbelstenen eigenlijk niet in de buurt van 10 mm hoeven te zijn, en evenmin hoeft een willekeurige dobbelsteen van de stapel van 10,05 mm groter te zijn dan een willekeurige dobbelsteen van de stapel van 10 mm.

A herhaalbaarheid (ook bekend als “herhaalnauwkeurigheid”) van 0,05 mm betekent dat in het experiment boven elke dobbelsteen van de stapel van 10,05 mm groter moet zijn dan elke dobbelsteen van de 10 mm stapel.Merk op dat uw dobbelstenen nog steeds niet in de buurt van de werkelijke 10 mm hoeven te zijn.

Een precisie (ook bekend als juistheid) van 0,05 mm betekent dat in het experiment de gemiddelde grootte van een dobbelsteen van 10 mm binnen 9.975..10.025 mm moet liggen. Houd er rekening mee dat individuele dobbelstenen niet binnen dat interval hoeven te liggen.

Ten slotte de algemene nauwkeurigheid (zoals gedefinieerd in ISO 5725 ) van 0,05 mm betekent dat elke matrijs van 10 mm binnen 9.975..10.025 mm moet liggen.

Kortom, de bewering van uw vraag is waar voor de “commerciële nauwkeurigheid”, maar niet voor de algemene definitie van nauwkeurigheid. hier is bijvoorbeeld een artikel waarin de nauwkeurigheid van 3D-printers in tandheelkundige toepassingen (dus we hebben het over geavanceerde machines) wordt vergeleken met gemiddeld nauwkeurigheid variërend van 0,05 tot 0,1 mm en absolute nauwkeurigheid in bereik van 0,11 tot 0,17 mm.

Opmerkingen

• Dus je hebt de woorden in de vraag aangepakt, in plaats van de mechanica van de 3D-printer. Briljant!

Het antwoord van Tom is juist, de meeste printers zullen correct werken met een laaghoogte resolutie van 50 micron, met een nozzle van 0,4 mm. De resulterende oppervlakteafwerking zal waarschijnlijk beter zijn dan bij een grovere laaginstelling, en bij fijnere laaghoogtes zal de afdrukkwaliteit waarschijnlijk verslechteren.

De laaghoogte is waarschijnlijk ook redelijk goed gedefinieerd (behalve de eerste laag). lagen, overhangen, kromtrekken, enz.), maar dit hangt af van de printergeometrie.

Het detail dat niet zo goed gecontroleerd (of gemeten) wordt, is de squish / rek van het gesmolten plastic als het wordt geëxtrudeerd. Dit kan een aanzienlijke impact hebben op de plaatselijke oppervlakteafwerking (evenals afmetingen van zaken als interne diameters).

De nauwkeurigheid wordt misschien het best beoordeeld door de resultaten van het afdrukken van verschillende soorten testonderdelen dan door een eenvoudige numerieke parameter.