Apakah printer 3D benar-benar mencapai akurasi 50 mikron (0,05 mm)?

Saya selalu bertanya-tanya tentang akurasi sebenarnya dari perangkat pencetakan 3D. Ketika mencari mesin yang sempurna untuk dibeli, saya melihat kecepatan, harga, dukungan filamen dll, tetapi juga akurasi. Saya pernah bertanya kepada seseorang yang bisa memberi saya nasihat tentang apa yang harus dilihat.

Salah satu hal yang saya diberitahu tentang itu adalah bahwa banyak printer tidak harus memiliki ketepatan gila 0,05 mm (50 mikron). Orang lain memberi tahu saya sesuatu yang berbeda - katanya sebagian besar dari printer itu sebenarnya mampu mengeluarkan ketinggian 50 mikron. Bagaimana ini sebenarnya?

Hal lain adalah slicer resmi untuk mesin-mesin itu juga mengklaim bahwa ketepatan ini nyata, misalnya PrusaSlicer v2.0.

Ada banyak mesin kelas atas, sangat mahal dan bahkan kadang-kadang mereka mengklaim resolusi mereka lebih buruk dari 50 mikron.

Tidak ada jawaban sederhana untuk pertanyaan ini, atau jika ada, itu "tidak". Namun situasinya jauh lebih rumit. Ketika spesifikasi printer mengutip akurasi seperti ini, mereka biasanya mendasarkan klaim pada ukuran nominal gerakan terkecil pada setiap sumbu dengan satu "microstep" dari motor stepper. Ada artikel bagus tentang Hackaday yang menjelaskan bagaimana ini memengaruhi keakuratan: Betapa Akuratnya Microstepping .

Pada tingkat penentuan posisi mekanis - menempatkan print head di tempat yang diperlukan untuk mengeluarkan bahan dengan akurasi yang diinginkan - Anda memiliki setidaknya faktor-faktor ini yang membatasi akurasi Anda:

• Microsteps umumnya berjarak kira-kira monoton antara seluruh langkah, tetapi tidak harus membagi seluruh langkah menjadi bagian yang rata. Seberapa baik yang mereka lakukan adalah masalah driver stepper yang digunakan papan pengontrol printer Anda. Secara umum, langkah mikro 1/16 langkah (meskipun ada driver dengan 1/8, 1/32, atau bahkan 1/256, mungkin yang lain juga), jadi jika Anda melihat akurasi pengenal 0,05 mm, seluruh langkah, yang mungkin merupakan minimum Anda dapat memperoleh akurasi yang andal, kemungkinan 0,8 mm.

• Motor stepper sedikit dibelokkan - hingga 2 langkah keseluruhan tetapi kurang dari satu langkah lebih mungkin jika mereka tidak kelebihan beban - di bawah beban. Begitu juga sabuk. Seberapa besar pengaruhnya terhadap Anda tergantung pada desain printer dan seberapa besar massa setiap sumbu bergerak. Extruders drive langsung jauh lebih buruk dalam hal ini. Delta printer mungkin yang terbaik di dalamnya.

Ini dapat dikurangi sedikit, dengan pengorbanan, dengan menggunakan motor stepper dengan lebih banyak langkah per rotasi, chip driver stepper yang lebih baik, pengurangan dengan roda gigi, dll.

Selain itu, Anda juga memiliki ekstrusi dan properti dari bahan cetak yang membatasi keakuratan Anda:

• Motor pengekstrusi memiliki masalah akurasi yang sama dengan yang diposisikan. Jika Anda mengekstrusi bahan terlalu banyak atau terlalu sedikit di mana saja, Anda pasti akan memiliki masalah akurasi. Anda dapat menghitungnya berdasarkan luas penampang filamen, ukuran gigi pengekstrusi, langkah motor pengekstrusi dan ukuran langkah mikro, dll.

• Jika diameter filamen tidak konsisten sempurna, Anda juga akan mengeluarkan terlalu banyak atau terlalu sedikit material.

• Jika bahan tidak didinginkan atau dijaga agar tetap hangat seperti yang diekstrusi (ini bervariasi menurut bahan), itu akan melorot, melengkung, atau melengkung, berakhir di tempat yang berbeda dari tempat yang Anda inginkan.

• Semakin Anda memvariasikan rasio antara lebar nozzle / ekstrusi dan tinggi lapisan dari rasio ideal, semakin banyak bentuk jalur material yang diekstrusi akan berbeda dari model yang Anda coba cetak. Dengan lapisan tebal terutama mereka akan menjadi bulat daripada hampir rata sepanjang dinding.

Secara teori, banyak masalah ini mungkin dapat dimitigasi jauh lebih baik daripada sekarang hanya dengan memotong lebih baik - logika yang terjadi pada komputer untuk mengubah model 3D asli menjadi instruksi untuk tempat mengeluarkan materi.

Dengan semua yang dikatakan, Anda masih bisa mendapatkan akurasi yang luar biasa, terutama dengan printer yang bagus atau yang sudah disetel dengan baik. Pada Ender 3 murah saya, setelah berurusan dengan beberapa masalah sekarang dan kemudian yang membuat masalah yang sangat jelas, saya bisa mendapatkan akurasi dimensi dalam 0,1 mm dalam arah X dan Y, setidaknya untuk beberapa model. Jadi saya pikir sangat masuk akal bahwa printer yang lebih baik, atau lebih baik, bisa mendapatkan akurasi 0,05 mm.

Salah satu hal yang saya diberitahu tentang itu adalah bahwa banyak printer tidak harus memiliki ketepatan gila 0,05 mm (50 mikron). Orang lain memberi tahu saya sesuatu yang berbeda - katanya sebagian besar dari printer itu sebenarnya mampu mengeluarkan ketinggian 50 mikron. Bagaimana ini sebenarnya?

Kedua hal yang Anda baca sepenuhnya benar.

Sebagian besar printer mampu ketinggian 50 mikron. Namun, ketinggian lapisan tidak sama dengan "akurasi" atau "presisi". Spesifikasi ketinggian lapisan adalah istilah pemasaran yang tidak berguna yang harus Anda abaikan; ketinggian lapisan adalah untuk printer 3D apa kontras dinamis untuk monitor.

Semua printer FDM secara inheren sangat buruk dalam memproduksi komponen dengan toleransi ketat. Proses ekstrusi filamen memperkenalkan banyak variabel yang sulit dikendalikan: diameter filamen dapat bervariasi, ada penundaan antara memasukkan filamen ke dalam ekstruder dan keluar, dan filamen lengket yang keluar dari ekstruder berperilaku di cara yang tidak terduga.

Tidak ada yang tahu bagaimana mengukur "akurasi" untuk printer 3D dengan cara yang berkorelasi dengan kualitas bagian jadi. Tidak mungkin untuk mengetahui printer mana yang menghasilkan komponen "lebih baik" atau lebih akurat dari lembar spesifikasi printer.

SEBUAH resolusi (kadang-kadang disebut "akurasi" untuk tujuan pemasaran) dari 0,05 mm berarti bahwa jika Anda menghasilkan sekelompok 10 dadu mm dan sekelompok 10,05 dadu mm, maka yang 10,05 mm akan secara statistik lebih besar. Perhatikan bahwa dadu tidak harus benar-benar berada di dekat 10 mm, atau mati acak dari tumpukan 10,05 mm harus lebih besar dari mati acak dari tumpukan 10 mm.

SEBUAH pengulangan (alias "repeat akurasi") dari 0,05 mm berarti bahwa dalam percobaan di atas segala die dari tumpukan 10,05 mm harus lebih besar dari setiap die dari tumpukan 10 mm. Perhatikan bahwa dadu Anda masih tidak harus mendekati 10 mm.

SEBUAH presisi (alias trueness) dari 0,05 berarti mm bahwa dalam percobaan di atas ukuran rata-rata 10 mm die harus berada dalam 9.975..10.025 mm. Perhatikan bahwa dadu tidak harus berada dalam interval itu.

Akhirnya, keakuratan umum (sebagaimana didefinisikan dalam ISO 5725 ) 0,05 mm berarti bahwa setiap 10 mm mati harus berada dalam 9,975..10,025 mm.

Singkatnya, pernyataan dari pertanyaan Anda berlaku untuk "akurasi komersial", tetapi tidak untuk definisi umum tentang keakuratan. Sebagai contoh di sini adalah artikel yang membandingkan akurasi printer 3D dalam aplikasi gigi (jadi kita berbicara mesin kelas atas), dengan akurasi rata - rata berkisar antara 0,05 hingga 0,1 mm dan akurasi absolut dalam kisaran 0,11 hingga 0 , 17 mm.

Jawaban Tom benar, sebagian besar printer akan beroperasi dengan baik dengan resolusi ketinggian lapisan 50 mikron, menggunakan nozzle 0,4mm. Permukaan akhir yang dihasilkan mungkin akan lebih baik daripada pada pengaturan lapisan yang lebih kasar, dan pada ketinggian lapisan yang lebih baik kualitas cetak cenderung menurun.

Ketinggian lapisan juga mungkin didefinisikan dengan cukup baik (kecuali untuk lapisan pertama, overhang, melengkung, dll), tetapi ini tergantung pada geometri printer.

Detail yang tidak dikontrol dengan baik (atau diukur) adalah squish / bentangan plastik cair saat diekstrusi. Ini dapat memiliki dampak yang signifikan pada permukaan akhir yang dilokalisasi (serta dimensi hal-hal seperti diameter internal).

Akurasi mungkin paling baik dinilai dengan hasil pencetakan berbagai jenis bagian pengujian daripada oleh parameter numerik sederhana.