Jenis celah / toleransi apa yang harus saya gunakan saat mendesain potongan yang cocok bersama?

Katakanlah saya memodelkan sebuah kotak sederhana dengan penutup. Sama seperti contoh, kita akan mengatakan tepi luar sepanjang bagian atas kotak adalah 50mm x 50mm. Dengan perangkat lunak pemodelan 3D, mudah untuk membuat tutup kotak ini untuk mengelilingi bagian atas dengan ukuran tepi bagian dalam juga tepat 50mm x 50mm ... tapi ini sepertinya ide yang buruk. Tentunya saya ingin semacam celah, untuk memastikan on / off mudah. Kecocokan persis sepertinya meminta masalah.

• Berapa banyak celah yang tersisa untuk hal semacam ini?
• Apakah ini terkait dengan ukuran nozzle?
• Saya kira itu juga penting seberapa ketat Anda ingin cocok, meskipun saya berharap dalam kasus di mana cocok ketat semacam jepret atau klip akan digunakan.
• Apakah cetakan konsep dengan ukuran lapisan yang lebih besar berguna untuk menentukan hal ini, atau apakah lapisan kasar membuat segalanya tampak lebih ketat daripada cetakan akhir?

Versi singkat: pada dasarnya, ini tergantung pada printer Anda, make, model, tipe, kondisi perawatan, extruder, pengaturan slicer, ketegangan belt, putar, gesekan, dll.

Versi panjang: Pada dasarnya printer Anda menentukan seberapa akurat ia mencetak; Anda dapat sedikit mempengaruhi keakuratan dengan mengkalibrasi dan menyesuaikan printer. Apa yang dilakukan secara teratur adalah mencetak kubus kalibrasi dengan ukuran tetap. Sebelum Anda melakukannya, Anda harus membaca " Bagaimana cara mengkalibrasi extruder printer saya?"; ini menjelaskan untuk mengkalibrasi extruder. Dengan extruder yang disetel dengan baik Anda dapat mencetak kubus kalibrasi XYZ, atau dalam kasus Anda membuat kotak misalnya 50 x 50 x 15 mm. Ketika Anda mengukur panjang dan lebar dengan kaliper, Anda akan tahu seberapa besar toleransi untuk ukuran cetak ini. Akhirnya, Anda dapat mengubahnya dengan menyesuaikan kembali langkah-langkah per mm pada firmware printer, tetapi ini tidak selalu merupakan rekomendasi (karena langkah-langkah Anda per mm harus dikaitkan untuk tata letak mekanis dari mekanisme yang digunakan, misalnya ukuran sabuk dan pitch dalam kombinasi dengan katrol dan resolusi stepper).

Harap lihat juga jawaban " Bagaimana membuat bagian yang bergerak tidak saling menempel? "; jawaban ini mengisyaratkan untuk mencetak model kalibrasi toleransi yang menggunakan bentuk diabolik yang dipisahkan dari objek luar dengan beberapa nilai untuk offset di antara potongan-potongan. Saat Anda mencetak ini, Anda bisa mengetahui jenis toleransi apa yang cocok untuk Anda. Harap perhatikan bahwa toleransi pada bagian yang lebih kecil mungkin berbeda dari toleransi pada bagian yang lebih besar.

Jawaban atas pertanyaan Anda karenanya tergantung pada mesin cetak 3D Anda, tetapi biasanya nilai toleransi berkisar dalam beberapa persepuluh milimeter. Untuk mengaktifkan tutup di atas kotak seperti pada contoh Anda, Anda harus mengingat toleransi saat mendesain tutupnya. Biasanya beberapa persepuluh milimeter tambahan akan berhasil, tetapi jika Anda melakukan beberapa tes cetak terlebih dahulu, Anda akan tahu persis.

Untuk menjawab pertanyaan apa pengaruh ketinggian lapisan terhadap toleransi, saya kutip :

Muatkan kubus 25 mm ke dalam slicer Anda dan atur infill ke 0%, perimeter ke 1, dan lapisan atas padat ke 0. Anda juga ingin mencetaknya pada resolusi yang baik - saya memilih 0,15 mm dan sebenarnya membuat perbedaan kecil (0,02 mm) pada ketebalan dinding dibandingkan dengan 0,3 mm.

Jadi, ya, ketinggian lapisan berpengaruh, sangat sedikit.

Bacaan yang menarik adalah " Panduan untuk Memahami Toleransi Printer 3D Anda " dari " matterhackers ".

Saya menggunakan nilai clearance saya sesuai dengan aturan praktis saya: 0,1mm - agar sesuai dengan beberapa kekuatan, 0,2mm - cukup pas ujung ke ujung tanpa kekuatan.

Contoh:

1) 3mm logam silinder yang akan ditekan menjadi bagian plastik membutuhkan 3mm + 0.1mm * 2 = 3.2mm diameter lubang dicetak (izin dari dua sisi)

2) 3mm sekrup untuk masuk ke dalam bagian plastik membutuhkan lubang yang lebih besar dari 3mm + 0.2mm * 2 = 3.4mm yang 3.5mm sudah akan baik.

Ini sepenuhnya eksperimental tetapi selalu bekerja untuk saya pada tiga printer yang berbeda dan keduanya pada PLA dan ABS.

Ya, beberapa izin diperlukan. Bahkan jika Anda sedang mengerjakan bagian-bagian logam yang sempurna, Anda akan menginginkan celah jarak (dan membuat kelonggaran mis-alignment sepanjang sumbu Z juga, sambungan yang panjang dapat mengikat dengan mudah).

Selain itu, Anda perlu membuat kelonggaran kecil untuk dinding menggembung sedikit di bawah tekanan ekstrusi (ketinggian lapisan lebih kecil dari diameter nozzle).

Faktor-faktor lain yang perlu dipertimbangkan adalah perubahan lapisan ooze (yang sering membuat jahitan kecil muncul), dan efek riak yang dihasilkan dari percepatan. Ini berarti bahwa bahkan setelah Anda menguji celah yang diperlukan model tertentu pada printer Anda, Anda tidak dapat mengandalkan celah yang sama yang bekerja dengan sempurna ketika Anda merancang model lain. Jika Anda memerlukan simetri rotasi sesuai keinginan Anda, akan lebih sulit untuk mendapatkan sambungan yang kuat dan dapat diandalkan.

Terkadang desain cetak di tempat dapat memberi Anda efek yang sama dengan desain klip bersama, tetapi memungkinkan retensi yang lebih positif

Sebelum kita masuk ke ukuran nosel dan snap fit, mari kita mulai dengan gambar yang lebih besar. Kita perlu menggunakan bahasa umum untuk mendefinisikan bagian-bagian.

• Tunjangan adalah perbedaan yang direncanakan antara nilai nominal atau referensi dan nilai tepat.
  • Clearance adalah kelonggaran yang mendefinisikan ruang yang disengaja antara dua bagian.
  • Interferensi adalah kelonggaran yang mendefinisikan tumpang tindih yang disengaja antara dua bagian.
• Toleransi adalah jumlah penyimpangan acak atau variasi yang diizinkan untuk dimensi tertentu. Berapa banyak kesalahan yang bisa ditoleransi bagian dan masih berfungsi?

Mari kita gunakan sebuah contoh. Kami ingin pin 5mm masuk ke lubang 5mm, dan kami ingin pas longgar di antara mereka.

Kami sudah mengatakan 5mm, tapi 5mm mana yang lebih penting - lubang 5mm atau pin 5mm? Katakanlah orang lain memiliki pin 5mm yang ingin mereka gunakan dengan lubang kita. Dalam hal ini dimensi pin berada di luar kendali kami, dan oleh karena itu lebih penting untuk interoperabilitas.

Pasangan yang longgar meminta izin. Mari kita tentukan 0.2mm sehingga mereka bebas untuk berbelok. Kita bisa menambahkan jatah 0,2mm ke lubang, memberikan lubang 5,2mm dengan pin 5.0mm; kita bisa mengurangi jatah 0,2mm dari pin, memberikan lubang 5.0mm dengan pin 4.8mm; atau pisahkan perbedaan dengan cara apa pun yang kita inginkan, seperti lubang 5.1mm dan pin 4.9mm. Karena kami menentukan pin lebih penting, kami akan menambahkan uang saku ke lubang.

Sekarang kita telah mendefinisikan bagian kita, mari kita tentukan istilah-istilah lain yang penting untuk membantu kita memahami proses pembuatan:

• Akurasi adalah variasi dimensi maksimum antar bagian. (Kata lain mungkin pengulangan.) Perhatikan bahwa mesin tidak dapat menghasilkan bagian dengan toleransi yang lebih ketat daripada akurasinya.
• Presisi adalah ukuran langkah yang mampu dilakukan mesin. Ketepatan sering dikacaukan dengan ketepatan, tetapi mereka bukan hal yang sama.

Sekarang kita perlu memahami akurasi mesin kita. Printer dapat mencetak pin lebih besar dari 5mm atau lebih kecil dari 5mm. Atau bisa mencetak lubang lebih besar dari 5mm atau lebih kecil dari 5mm. Untuk menentukan akurasi printer, kita perlu mencetak beberapa pin 5mm dan lubang 5mm dan mengukur perbedaan antara apa yang kita definisikan dan apa yang kita cetak. Perbedaan antara pengukuran terbesar dan terkecil adalah akurasi alat berat kami. Pastikan untuk mengukur akurasi dalam dimensi X, Y, dan Z; printer mungkin memiliki perbedaan antara sumbu X dan Y yang akan mempengaruhi kebulatan bagian-bagian tersebut. (Jika mati, ini biasanya dapat disesuaikan dalam firmware mesin melalui proses kalibrasi.) Selanjutnya, kita harus menguji bagian bundar, lubang bundar, bagian persegi, dan lubang persegi,

Katakanlah akurasi pengukuran printer untuk lubang bundar dan pin bulat adalah +/- 0,2mm.

Kemudian, kami pindah ke pembersihan. Apa kesenjangan minimum antara bagian dan masih melakukan pekerjaan, dan apa kesenjangan maksimum yang dapat diterima? Sebagai desainer, terserah Anda untuk memutuskan. Dalam contoh ini kami mengatakan kami ingin pas longgar, jadi mari kita tentukan jarak minimal 0,2mm antara pin dan lubang; tetapi tidak lebih dari 1.0mm atau bagian akan rontok.

Karena akurasi mesin adalah +/- 0,2mm, pin akan berada di mana saja antara 5.2mm dan 4.8mm. Karena itu lubang harus 5.2mm plus jarak ditambah keakuratan lubang. Itu memberikan dimensi lubang sebagai 5.6mm +/- 0.2mm. Kondisi toleransi minimum adalah lubang berukuran minimum (5,4mm) dan pin berukuran maksimum (5,2mm), memberikan jarak bebas 0,2mm; toleransi maksimum adalah lubang berukuran maksimum (5.8mm) dan pin berukuran minimum (4.8mm) memberikan jarak 1.0mm.

Perhatikan bahwa jarak 1,0 mm benar-benar ceroboh. Mungkin terlihat terlalu longgar untuk aplikasi kita. Kita mungkin berpikir untuk memperketat toleransi menjadi 0,05 mm untuk mengurangi izin. Tetapi kami telah mencatat bahwa mesin tidak dapat menghasilkan toleransi yang lebih ketat daripada akurasinya. Jika printer tidak dapat menghasilkan bagian yang memenuhi toleransi yang kami tentukan, kami perlu menemukan cara lain untuk membuat atau menyelesaikan bagian tersebut.

Dalam dunia pengerjaan logam cara yang umum untuk melakukan ini adalah menentukan bagian-bagian yang awalnya diproduksi dengan bahan yang sengaja dibuat maksimal. Ini memungkinkan kita mulai dengan lubang yang lebih kecil dan menggunakan lubang bor atau bor untuk membukanya hingga lubang yang lebih tepat dan bundar. Kita dapat melakukan hal yang sama dengan pin, dengan memulai dengan batang yang lebih tebal dan memutar atau menggilingnya agar lebih halus dan bulat.

Dalam dunia pencetakan 3D FDM, kita dapat melakukan hal yang sama di meja kerja. Pertama, cetak bagian-bagian dengan lapisan dinding ekstra (atau dua). Ketebalan ekstra memberi lebih banyak bahan untuk dihilangkan saat mengebornya, atau menggilingnya, tanpa melemahkan bagian terlalu parah. Setelah mencetak, jalankan mata bor melalui lubang untuk membersihkannya. Atau putar pin di chuck motor bor dan giling ke bawah dengan lingkaran amplas.

Tentu saja setiap kali Anda menambahkan operasi finishing, itu lebih padat karya dan karenanya lebih mahal. Jadi ini bukan sesuatu yang ingin kita lakukan pada setiap bagian, tetapi kita dapat mempertimbangkannya.

Perhatikan bahwa ketika Anda menentukan bagian dengan cara ini Anda tidak memulai dengan diameter nozzle atau ketinggian lapisan. Alih-alih, Anda membiarkan diameter nosel, tinggi lapisan, dan jumlah semua penyebab variasi, muncul dalam akurasi terukur mesin. Nozel yang lebih kecil, lapisan yang lebih tipis, tempat tidur berpemanas, atau kipas pendingin masing-masing dapat berkontribusi pada peningkatan akurasi, tetapi yang terbaik adalah faktor dalam dampak kumulatif semua opsi alat berat.

Karena Anda mengatakan nozzle, saya berharap Anda maksud pencetakan FDM 3d. Biasanya Anda akan menggunakan satu (1) garis besar celah antara bagian-bagian. Garis besar biasanya sama dengan ukuran nosel. Sudut objek persegi dicetak 3d bulat. Jari-jari pembulatan itu akan menjadi setengah diameter nosel Anda (yaitu jari-jari nosel). Juga jika ada lebih dari ekstrusi yang terjadi pada garis itu dua bagian tidak akan cocok satu sama lain. Ini tentu saja dengan asumsi bahwa mereka sedang dirancang untuk mudah terpisah. Kalau tidak, Anda bisa membuatnya pas jika Anda ingin gesekan pas bersama.

Saya biasanya mencetak test cube dengan ketebalan dinding yang berbeda dan menghitung simpangan rata-rata. Ini saya gunakan sebagai toleransi. Namun, saya tidak percaya bahwa banyak printer kartesian yang digerakkan oleh sabuk dapat berkinerja lebih baik daripada +/- 0,1 hingga 0,25 mm di sepanjang sumbu XY. Akibatnya, saya akan menyarankan untuk menggunakan sesuatu antara 0,1 hingga 0,25 mm. Jika lebih dari 0,5 mm Anda memiliki masalah dengan mekanik.

Setelah mencetak 4 bulan, saya telah belajar jawaban untuk setidaknya dua situasi, berdasarkan geometri filamen dan nozzle. Untuk diskusi ini, saya menggunakan lapisan .1mm dengan nozzle .4mm.

Pertama adalah kotak dan tutup dasar, dari pertanyaan saya. Penting untuk mengingat bentuk nosel yang membuka dalam lingkaran, dan karena itu ketika mengekstrusi ke udara terbuka Anda mendapatkan silinder. Tapi kami tidak mengusir ke udara terbuka. Kami secara halus menekan filamen yang diekstrusi ke permukaan build atau lapisan sebelumnya. Dalam hal ini, dengan menggunakan ascii art terbaik saya, penampang garis filamen yang diekstrusi memiliki tepi bulat yang hanya mendekati ukuran nozzle 0,4mm, seperti ini:

(    )

Dan ketika Anda meletakkan beberapa lapisan, tepi luar dari bagian yang dicetak akan terlihat lebih seperti ini:

(
(
(
(

di mana tepi luar kurva sebenarnya sedikit menonjol dari dimensi bagian yang direncanakan. Pertanyaannya adalah berapa banyak"? Pengalaman saya sejauh ini adalah 0,05mm. Dan ingat, Anda perlu memperhitungkan itu untuk bagian kotak dan tutup. Selain itu, saat mendesain tutupnya, Anda harus memperhitungkan celah ini di kedua ujung setiap sumbu dimensi. Itu berarti celah sebanyak .2mm masih bisa menjadi, pas nyaman.

Untuk skenario kedua, katakanlah Anda memiliki sepasang cetakan yang akan cocok bersama. Cetak dasar mencakup batang atau silinder yang mengarah ke atas, seperti potongan Lego, yang akan dimasukkan ke dalam bukaan berpasangan.

Sekarang Anda perlu membuat lubang silinder yang cocok di bagian atas, dan Anda perlu tahu seberapa besar. Kekhawatiran adalah bagian atas pembukaan, yang hanya memiliki udara di bawahnya untuk menahan filamen. Untuk celah kecil Anda bisa menjembatani jarak. Untuk celah yang lebih besar, Anda mungkin menggunakan bahan pendukung atau belahan atas.

Katakanlah Anda menemukan opsi-opsi itu sulit untuk skenario ini, atau mungkin faktor lain yang membuat Anda mencetak bagian ini dengan menyamping. jadi alih-alih bukaan untuk silinder yang duduk seperti kaleng sup, Anda mencetak bagian seperti silinder yang diletakkan di sisi itu.

Sekarang kita dapat mempertimbangkan geometri bagaimana filamen diletakkan. Dengan dimensi nozzle dan layer contoh saya, kami menyadari bahwa bukaan Anda bukan lingkaran tepat yang ditunjukkan oleh model . Sebaliknya, Anda memiliki pola kisi, seperti seni komputer 8-bit lama. Lebih buruk lagi, lebar setiap "pixel" hingga 4 kali lebih besar dari ketinggian.

Dengan mengingat hal itu, ruang ekstra minimum yang Anda butuhkan akan ½ dari tinggi .1mm itu, dan situasi yang salah dapat memperpanjang ini hingga 1/2 dari lebar filamen .4mm. Dan karena ini berjalan sepanjang bagian (di kedua sisi) Anda perlu jarak ini dua kali. Ini di samping efek ridging yang dibahas untuk kotak sebelumnya. Hasilnya berarti bagian bundar Anda harus mencari antara celah antara .3mm dan .5mm, dengan ruang celah tambahan jika Anda mendesain bagian yang mungkin ingin Anda skala pada titik tertentu. Ingat, bagaimanapun, plastik itu lentur dan jika dorongan datang ke (literal) mendorong, diampelas. Dalam praktiknya saya telah melakukan dengan baik di dekat ujung bawah kisaran itu.