As impressoras 3D realmente alcançam a precisão de 50 mícrons (0,05 mm)?

Não há uma resposta simples para esta pergunta ou, se houver, é “s” não “. No entanto, a situação é muito mais complicada. Quando as especificações da impressora citam uma precisão como esta, eles geralmente baseiam a alegação no tamanho nominal dos menores movimentos em cada eixo por um “microstep” dos motores de passo. Há um ótimo artigo sobre Hackaday explicando como isso afeta a precisão: Quão preciso é realmente a micropasso .

No nível de posicionamento mecânico – colocar o cabeçote de impressão onde deve estar para extrudar o material com o precisão desejada – você tem pelo menos estes fatores que limitam sua precisão:

• Microsteps são geralmente espaçados quase monotonicamente entre etapas inteiras, mas não necessariamente dividem a etapa inteira em partes iguais. O desempenho deles depende dos drivers de passo que a placa controladora da impressora usa. Geralmente, os microsteps são 1/16 de uma etapa (embora haja drivers com 1/8, 1/32 ou mesmo 1/256, talvez outros também), então, se você vir uma precisão nominal de 0,05 mm, um passo inteiro, que pode ser o mínimo de onde você pode obter uma precisão confiável, é provavelmente 0,8 mm.

• Os motores de passo são ligeiramente defletidos – até 2 etapas inteiras, mas menos de uma etapa é mais provável se eles não estiverem sobrecarregados – sob carga. Os cintos também. O quanto isso afeta você depende do design da impressora e de quanta massa cada eixo está se movendo. As extrusoras de acionamento direto são muito piores nesse aspecto. As impressoras Delta provavelmente são as melhores nisso.

Isso pode ser atenuado um pouco, com compensações, usando motores de passo com mais etapas por rotação, melhores chips de driver de passo, redução com engrenagens , etc.

Além disso, você também tem extrusão e propriedades do material de impressão que limitam sua precisão:

• O motor da extrusora está sujeito ao mesmo problemas de precisão como os de posicionamento. Se você extrudar muito ou pouco material em qualquer lugar, terá necessariamente problemas de precisão. Você pode computá-los com base na área da seção transversal do filamento, tamanho da engrenagem da extrusora, etapa do motor da extrusora e tamanho da micropasso, etc.

• Se o diâmetro do filamento não for perfeitamente consistente, você também extrudará muito ou pouco material.

• Se o material não for resfriado ou mantido aquecido apropriadamente conforme é extrudado (isso varia de acordo com o material), ele vai ceder, empenar ou enrolar, terminando em um lugar diferente de onde você queria.

• Quanto mais você variar a proporção entre a largura do bico / extrusão e a altura da camada de uma proporção ideal, mais a forma dos caminhos do material extrudado será diferente do modelo que você está tentando imprimir. Especialmente com camadas grossas, eles se tornarão arredondados em vez de quase planos ao longo das paredes.

Em teoria, muitos desses problemas provavelmente poderiam ser mitigados muito melhor do que agora estão apenas por fatiar melhor – a lógica que acontece em um computador para converter o modelo 3D original em instruções para onde extrudar o material.

Com tudo isso dito, você pode obter uma precisão incrível ainda, especialmente com uma impressora normal ou bem ajustada.No meu Ender 3 barato, depois de lidar com alguns problemas de vez em quando que tornavam problemas flagrantemente óbvios, posso obter precisão dimensional dentro de 0,1 mm nas direções X e Y, pelo menos para alguns modelos. Portanto, acho que é muito plausível que uma impressora melhor ou mais bem ajustada possa obter uma precisão de 0,05 mm.

Comentários

• Isso só realmente aborda a precisão de posicionamento, não da parte impressa.
• @SeanHoulihane A segunda metade da resposta cobre explicitamente a precisão de impressão, não ‘ é? E é ‘ trivialmente óbvio (e axiomático da engenharia de controle) que não é possível imprimir com mais precisão do que você pode posicionar. Portanto, a precisão do movimento é o limite para a precisão da impressão – a impressão só pode ser pior do que isso, não melhor.
• Desculpe, sim, você cobriu isso (e os fatores relevantes), mas acho que seu ‘ trivialmente óbvio ‘ não é nada óbvio para as pessoas que querem perguntar sobre precisão – e com a tecnologia da ‘ de hoje, parece que o posicionamento é um dos as fontes menores de erro de resultado final – ma considerá-la uma métrica ruim.
• Então é a tolerância do ângulo do degrau. uma tolerância de 5% em um motor com 1,8 ° por etapa significa que o rotor pode se mover em qualquer lugar entre 1,71 ° e 1,89 °
• Resolução nominal de posicionamento sendo uma ” métrica ruim ” é basicamente o que Eu estava chegando nesta resposta – ela não ‘ diz se o posicionamento é realmente preciso ou preciso, nem se outras partes da impressão limitarão a precisão de maneiras muito maiores.

Uma das coisas que me contaram foi que muitas impressoras não têm necessariamente aquela precisão absurda de 0,05 mm (50 mícrons). Outra pessoa me disse algo diferente – ele disse que a maioria dessas impressoras realmente era capaz de produzir uma camada de 50 mícrons de altura. Como é realmente?

Ambas as coisas que você leu estão completamente corretas.

A maioria p impressoras são capazes de alturas de camada de 50 mícrons. No entanto, a altura da camada não é igual a “exatidão” ou “precisão”. A especificação da altura da camada é um termo de marketing inútil que você deve ignorar; a altura da camada é para as impressoras 3D o que o contraste dinâmico é para os monitores.

Todas as impressoras FDM são inerentemente muito ruins na produção de peças com tolerâncias restritas. O processo de extrusão do filamento apresenta muitas variáveis que são difíceis de controlar: o diâmetro do filamento pode variar, há um atraso entre a alimentação do filamento na extrusora e sua saída, e o filamento pegajoso que sai da extrusora se comporta em maneiras imprevisíveis.

Ninguém descobriu como quantificar a “precisão” para impressoras 3D de uma forma que se correlacione com a qualidade das peças acabadas. É impossível dizer qual impressora produz peças “melhores” ou mais precisas na folha de especificações de uma impressora.

Comentários

• I ‘ d risco que os fabricantes de suposições podem ‘ t descobrir como quantificar a precisão de suas impressoras 3D da mesma maneira já que o Google pode ‘ t descobrir uma busca por aplicativos sem anúncios no Google Play. Descobrir isso simplesmente não ‘ atende aos interesses deles.
• @DmitryGrigoryev Pelo menos um fabricante deve estar interessado em descobrir isso (ou seja, o fabricante que faz o impressoras mais precisas).
• Mesmo se você fizer as impressoras mais precisas, listando a precisão real nas especificações ‘ de sua impressora enquanto todos outras listas de resolução rotuladas como ” precisão ” o colocarão em desvantagem.
• @DmitryGrigoryev que pode ser compensado listando ambos em gráficos de comparação. Com boa pesquisa, ‘ é sempre possível fazer um bom material de marketing se você tiver uma vantagem real mensurável.

Uma resolução (às vezes chamada de “precisão” para fins de marketing) de 0,05 mm significa que se você produzir um monte de dados de 10 mm e um monte de dados de 10,05 mm, então os de 10,05 mm serão estatisticamente maiores. Observe que os dados não precisam realmente estar perto de 10 mm, nem um dado aleatório da pilha de 10,05 mm precisa ser maior do que um dado aleatório da pilha de 10 mm.

A repetibilidade (também conhecida como “precisão de repetição”) de 0,05 mm significa que no experimento acima cada dado da pilha de 10,05 mm deve ser maior que cada dado da pilha de 10 mm.Observe que seus dados ainda não precisam estar próximos dos 10 mm reais.

Uma precisão (também conhecido como exatidão) de 0,05 mm significa que no experimento acima o tamanho médio de um dado de 10 mm deve estar dentro de 9,975..10,025 mm. Observe que os dados individuais não precisam estar dentro desse intervalo.

Finalmente, a precisão geral (conforme definido em ISO 5725 ) de 0,05 mm significa que cada molde de 10 mm deve estar dentro de 9,975..10,025 mm.

Para resumir, a afirmação de sua pergunta é verdadeira para a “precisão comercial”, mas não para a definição geral de precisão. Por exemplo, aqui é um artigo que compara a precisão de impressoras 3D em aplicações odontológicas (portanto, estamos falando de máquinas de última geração), com média precisão variando de 0,05 a 0,1 mm e precisão absoluta na faixa de 0,11 a 0,17 mm.

Comentários

• Então você abordou as palavras da pergunta, em vez da mecânica da impressora 3D. Brilhante!

A resposta de Tom está correta, a maioria das impressoras funcionará corretamente com uma altura de camada resolução de 50 mícrons, usando um bico de 0,4 mm. O acabamento da superfície resultante provavelmente será melhor do que em uma configuração de camada mais grossa, e em alturas de camadas mais finas a qualidade de impressão tende a se deteriorar.

A altura da camada também é provavelmente bastante bem definida (exceto para o primeiro camadas, saliências, empenamento, etc.), mas isso depende da geometria da impressora.

O detalhe que não é tão bem controlado (ou medido) é o achatamento / alongamento do plástico fundido à medida que é extrudado. Isso pode ter um impacto significativo no acabamento da superfície localizada (bem como nas dimensões de coisas como diâmetros internos).

A precisão talvez seja melhor avaliada pelos resultados da impressão de vários tipos de peças de teste do que por um simples numérico parâmetro.