Hoe maatvast zijn 3D-geprinte onderdelen?

Hoe nauwkeurig is 3D-printen? Het antwoord op die vraag hangt van veel factoren af, zoals het type 3D-printtechnologie , de kwaliteit van het model van 3D-printer, het 3D-printmateriaal , de complexiteit en bruikbaarheid van het ontwerp , en de door de gebruiker gedefinieerde afdrukparameters .

Omdat 3D-printers afhankelijk zijn van een groot aantal bewegende onderdelen en materialen, zal het proces nooit onderdelen produceren die 100% nauwkeurig zijn. (Noch zal elke productieproces.) Gebruikers van additieve fabricage kunnen echter stappen ondernemen om de nauwkeurigheid te verbeteren van het printproces en uiteindelijk betere 3D-geprinte onderdelen maken.

Dit artikel gaat in op de maatnauwkeurigheid van 3D-geprinte onderdelen in het algemeen, hoe nauwkeurigheid verschilt tussen technologieën en hoe gebruikers hun onderdelen nauwkeuriger kunnen maken.

Wat is maatnauwkeurigheid?

Veel mensen zijn nieuwsgierig naar de maatnauwkeurigheid van 3D-printen, maar de term 'nauwkeurigheid' wordt vaak verward met andere belangrijke concepten zoals resolutie, precisie en tolerantie.

Kortom, een maatvast onderdeel is een onderdeel dat past bij de maat en vorm van het oorspronkelijke ontwerp. Nauwkeurigheid is daarom de maatstaf voor de mate waarin een gedrukt onderdeel overeenkomt met de digitale versie, en deze maat wordt meestal uitgedrukt als een percentage of in millimeters , bijv. ± 1% of ± 0,5 mm .

De term nauwkeurigheid wordt soms door elkaar gebruikt met tolerantie, de toegestane hoeveelheid afwijking van de werkelijke en beoogde afmetingen van het onderdeel. Merk echter op dat tolerantie ook een door de gebruiker gedefinieerde waarde is:een klant zal een aanvaardbare tolerantie opgeven aan een fabrikant, afhankelijk van het belang van bepaalde kenmerken en afmetingen.

Nauwkeurigheid is iets anders dan resolutie, wat verwijst naar b.v. de pixelgrootte van een SLA 3D-printer. Het is ook iets anders dan precisie, dat betrekking heeft op de betrouwbaarheid en herhaalbaarheid van een 3D-printer en het vermogen om consistent hetzelfde object te fabriceren.

De nauwkeurigheid van verschillende 3D-printtechnologieën

Niet alle 3D-printtechnologieën zijn gelijk in termen van hoe nauwkeurig ze onderdelen kunnen printen met hun beoogde afmetingen. Hoewel andere factoren voor verdere variatie zorgen, heeft het type additieve fabricagetechnologie een grote invloed op de nauwkeurigheid van een onderdeel.

FDM

Gefuseerde depositiemodellering in een 3D-printtechnologie met polymeerextrusie die matig nauwkeurig is en het meest wordt gebruikt voor prototyping. In desktopvorm is het verreweg de meest betaalbare 3D-printtechnologie, hoewel het ook wordt gebruikt in professionele en zelfs industriële contexten.

De nauwkeurigheid van een desktop FDM 3D-printer ligt rond de ± 0,5 mm. De nauwkeurigheid van een industriële FDM-printer ligt rond de ± 0,2 mm.

Hars

Fotopolymerisatie printtechnologieën zoals SLA en DLP harden lichtgevoelige harsen uit met behulp van een lichtbron zoals een laser of een projector. Deze uiterst nauwkeurige technologieën worden persoonlijk en professioneel gebruikt, waarbij sommige machines niet veel meer kosten dan FDM.

De nauwkeurigheid van een desktop resin 3D-printer is ongeveer ± 0,1 mm. De nauwkeurigheid van een professionele 3D-harsprinter is ongeveer ± 0,01 mm.

SLS

Selectief lasersinteren is een 3D-printtechnologie die een laser gebruikt om poederdeeltjes, meestal nylon, te sinteren. SLS-printers zijn nauwkeurig, hoewel hun belangrijkste verkoopargument hun vermogen is om complexe geometrieën te fabriceren, aangezien ze geen ondersteunende structuren hoeven af ​​te drukken.

De nauwkeurigheid van een SLS 3D-printer is ongeveer ± 0,3 mm.

Kruisbedfusie

Metaalpoederfusieprocessen zoals SLM gebruiken een laser om metaalpoederdeeltjes te smelten of te sinteren. De technologie is nauwkeurig en er is geen versie op consumentenniveau. Additieve productie van metaal vereist doorgaans echter een uitgebreide nabewerking.

De nauwkeurigheid van een poederbed fusion 3D-printer is ongeveer ± 0,1 mm.

Materiaalstralen

Hoewel het minder gebruikelijk is dan vergelijkbare technologieën, is het 3D-printproces van materiaalstralen zeer nauwkeurig omdat er geen warmte voor nodig is, wat vervorming zoals kromtrekken veroorzaakt.

De nauwkeurigheid van een material jetting 3D-printer is ongeveer ± 0,05 mm.

Andere factoren die de maatnauwkeurigheid beïnvloeden

Het type 3D-printtechnologie is niet de enige factor die de maatnauwkeurigheid van een 3D-print bepaalt. Materialen, onderdeelontwerp en afdrukparameters hebben ook een grote invloed op hoe goed het afgedrukte onderdeel overeenkomt met het originele ontwerp.

1. Printerkwaliteit :Er is een grote kloof in kwaliteit tussen high-end machines en instapmodellen. SLA 3D-printers zijn bijvoorbeeld doorgaans nauwkeuriger dan FDM-printers, maar een zeer goedkope SLA-machine zal minder nauwkeurige onderdelen produceren dan een high-end FDM-printer.
2. Onderdeelontwerp :Zelfs de allerbeste 3D-printers zullen moeite hebben om een ​​onderdeel dat slecht ontworpen is nauwkeurig te 3D-printen. Onderdelen met lange en dunne kenmerken — vooral kenmerken zonder voldoende ondersteuning — zijn moeilijk te printen, terwijl zeer grote onderdelen ook problemen kunnen veroorzaken. Over het algemeen mogen ontwerpen geen kenmerken bevatten die kleiner zijn dan de printer aankan.
3. Materialen :Sommige materialen zijn gemakkelijker te printen dan andere en zijn daarom meer bevorderlijk voor de fabricage van nauwkeurige onderdelen. Niet-standaard materialen (zoals flexibel FDM-filament, filament voor hoge temperaturen of legeringen die edele metalen bevatten) hebben de neiging om de bedrukbaarheid op te offeren ten gunste van hun eigen unieke voordelen.
4. Afdrukparameters :Naast kalibratie — wat essentieel is voor het maken van nauwkeurige afdrukken — kunnen gebruikers sleutelen aan hun 3D-printerinstelling om verschillende resultaten te bereiken. Sommige configuraties van parameters zijn beter in snel afdrukken, terwijl andere beter zijn in nauwkeurig afdrukken. Zie het volgende gedeelte voor meer informatie.

Hoe de nauwkeurigheid van 3D-printen te verbeteren

Hoewel je een goedkope 3D-printer niet kunt aanpassen om onderdelen van industriële kwaliteit te maken, kunnen gebruikers een betere 3D-printernauwkeurigheid bereiken door bepaalde printparameters te wijzigen en andere belangrijke stappen te nemen.

• Ontwerp onderdelen met de printer in gedachten; verwijder of vereenvoudig moeilijke functies.
• Exporteer STL-bestanden in de hoogst mogelijke resolutie.
• Kalibreer de 3D-printer met regelmatige tussenpozen of voor belangrijke afdruktaken.
• Gebruik steunen om objecten te stabiliseren terwijl ze worden afgedrukt, en wees voorzichtig bij het verwijderen van steunen, zodat u het onderdeel niet beschadigt of de uiteindelijke afmetingen verandert.
• Gebruik een verwarmd printbed (FDM) of verwarmde kamer (SLS/metaal) om een ​​constante temperatuur over het onderdeel te behouden en vervorming te verminderen.
• Pas de spanning van de printerriemen aan en zorg ervoor dat ze strak maar niet te strak zitten. De aandrijftandwielen mogen niet slippen.
• Maak lineaire staven en rails recht en smeer ze waar nodig. Verbogen stangen en rails moeten onmiddellijk worden vervangen.
• Verlaag de afdruksnelheid door instellingen zoals stroomsnelheid aan te passen. Hoewel een te grote reductie andere problemen kan veroorzaken, kan langzaam afdrukken onnauwkeurigheden helpen verminderen.

Hoe kromtrekken en krimpen de nauwkeurigheid beïnvloeden

De meeste 3D-printtechnologieën produceren kleine hoeveelheden vervorming tijdens het printen, meestal kromtrekken en krimpen. Onderdelen die tekenen van kromtrekken en krimpen vertonen, zijn minder nauwkeurig dan onderdelen die dat niet doen, omdat de vervormingen uiteindelijk de uiteindelijke vorm en afmetingen van het onderdeel veranderen.

In de meeste gevallen is de omvang van de vervorming verwaarloosbaar. Voor kritieke onderdelen is het echter belangrijk om te proberen deze ongewenste effecten te verminderen.

Methoden om kromtrekken en krimpen tegen te gaan zijn onder meer het gebruik van geavanceerde printsimulatiesoftware, het gebruik van verwarmde printbedden en printvlotten (FDM), het gebruik van materialen met een lager smeltpunt (FDM), het gebruik van stijvere materialen (hars), het verlaten van afgewerkte onderdelen in de printer voor een tijd instellen (SLS), of eenvoudigweg een technologie gebruiken zoals materiaalstralen waarbij vervorming onwaarschijnlijk is.

3ERP is een vertrouwde leverancier van 3D-printservices. Vraag een gratis . aan citaat voor uw volgende 3D-printproject.