Действительно ли 3D-принтеры достигают точности 50 микрон (0,05 мм)?

Меня всегда интересовала фактическая точность устройств для 3D - печати. При поиске идеальной машины для покупки я смотрел на скорость, цену, поддерживаемые нити и т. Д., Но также и точность. Однажды я спросил кого-то, кто мог бы дать мне несколько советов о том, на что обратить внимание.

Одна из вещей, о которой мне говорили, заключалась в том, что многие принтеры не обязательно имеют такую сумасшедшую точность 0,05 мм (50 микрон). Другой человек сказал мне что - то другое-он сказал, что большинство этих принтеров на самом деле способны создавать слои высотой 50 микрон. Как это на самом деле?

Другое дело, что официальные слайсеры для этих машин также утверждают, что эта точность реальна, например, PrusaSlicer v2.0.

Существует много высококлассных, очень дорогих машин, и даже они иногда утверждают, что их разрешение хуже 50 микрон.

, 👍15

Обсуждение

Ultimaker имеет разрешение 20-60 микрон для высоты слоя Z в зависимости от используемого размера сопла, я пару раз использовал эти небольшие размеры слоев, продукты получаются потрясающими, почти выглядят как впрыснутая деталь, но печать занимает очень много времени., @0scar

Стоит отметить разницу между точностью и аккуратностью. Возможность перемещаться с шагом ~50 микрон не обязательно означает, что он всегда будет находиться в пределах 50 микрон от того места, где он должен быть. Если он показывает точность 50 мкм, но шаги на самом деле в среднем составляют 48 мкм, это означает, что попытка переместить 10 см приведет к перемещению только 9,6 см—определенно неточно., @The Guy with The Hat

4 ответа


Лучший ответ:

12

На этот вопрос нет простого ответа, а если и есть, то это "нет". Однако ситуация намного сложнее. Когда спецификации принтера указывают такую точность, они обычно основывают утверждение на номинальном размере наименьших перемещений по каждой оси одним "микрошагом" шаговых двигателей. В Hackaday есть отличная статья, объясняющая, как это влияет на точность: Насколько точен микрошаг на самом деле.

На уровне механического позиционирования - размещения печатающей головки там, где она должна быть для выдавливания материала с требуемой точностью, - у вас есть, по крайней мере, следующие факторы, ограничивающие вашу точность:

  • Микрошаги, как правило, расположены примерно монотонно между целыми шагами, но не обязательно разделяют весь шаг на равные части. Насколько хорошо они работают, зависит от того, какие шаговые драйверы использует плата контроллера вашего принтера. Как правило, микропереходы составляют 1/16 шага (хотя есть драйверы с 1/8, 1/32 или даже 1/256, возможно, и другие), поэтому, если вы видите номинальную точность 0,05 мм, весь шаг, который может быть минимальным, с помощью которого вы можете получить надежную точность, скорее всего, составляет 0,8 мм.

  • Шаговые двигатели слегка отклоняются - до 2 целых шагов, но более вероятен меньший шаг, если они не перегружены под нагрузкой. Как и ремни. Насколько это повлияет на вас, зависит от конструкции принтера и от того, насколько движется каждая ось. Экструдеры с прямым приводом в этом отношении намного хуже. Принтеры Delta, вероятно, являются лучшими в этом плане.

Эти проблемы можно несколько смягчить с помощью компромиссов, используя шаговые двигатели с большим количеством шагов на оборот, улучшенные чипы шагового драйвера, редуктор с зубчатыми передачами и т.д.

Кроме того, у вас также есть экструзия и свойства печатного материала, ограничивающие вашу точность:

  • Двигатель экструдера подвержен тем же проблемам точности, что и двигатель позиционирования. Если вы где-нибудь выдавливаете слишком много или слишком мало материала, у вас обязательно возникнут проблемы с точностью. Вы можете рассчитать их на основе площади поперечного сечения нити, размера шестерни экструдера, шага двигателя экструдера и размера микрошага и т.д.

  • Если диаметр нити не идеально согласован, вы также выдавливаете слишком много или слишком мало материала.

  • Если материал не охлаждается или не нагревается должным образом при экструдировании (это зависит от материала), он провиснет, деформируется или свернется, в результате чего окажется в другом месте, чем вы хотели.

  • Чем больше вы изменяете соотношение между шириной сопла/экструзии и высотой слоя от идеального соотношения, тем больше форма путей экструзии материала будет отличаться от модели, которую вы пытаетесь распечатать. Особенно с толстыми слоями они станут округлыми, а не почти плоскими вдоль стен.

Теоретически многие из этих проблем, вероятно, могли бы быть устранены намного лучше, чем сейчас, просто за счет лучшего нарезания - логики, которая происходит на компьютере, чтобы преобразовать исходную 3D-модель в инструкции о том, где выдавливать материал.

Со всем сказанным вы все равно можете получить довольно удивительную точность, особенно с хорошим или хорошо настроенным так себе принтером. На моем дешевом Эндере 3, после решения некоторых проблем, которые время от времени создавали вопиюще очевидные проблемы, я могу получить точность измерений в пределах 0,1 мм в направлениях X и Y, по крайней мере, для некоторых моделей. Поэтому я думаю, что очень вероятно, что лучший или лучше настроенный принтер может получить точность 0,05 мм.

,

Это действительно касается только точности позиционирования, а не печатной части., @Sean Houlihane

@SeanHoulihane Вторая половина ответа явно охватывает точность печати, не так ли? И это тривиально очевидно (и аксиоматично с точки зрения инженерии управления), что невозможно печатать более точно, чем вы можете позиционировать. Таким образом, точность перемещения является пределом точности печати - печать может быть только хуже, а не лучше., @Graham

Извините, да, вы осветили это (и соответствующие факторы), но я думаю, что ваше "тривиально очевидное" совсем не очевидно для людей, которые хотят спросить о точности - и с учетом современных технологий кажется, что позиционирование является одним из меньших источников ошибок конечного результата, что делает его плохим показателем., @Sean Houlihane

Затем следует допуск угла шага. допуск 5% для двигателя с шагом 1,8° на шаг означает, что ротор может перемещаться в диапазоне от 1,71° до 1,89°., @user77232

Номинальное разрешение позиционирования, являющееся "плохим показателем", в значительной степени является тем, к чему я клоню в этом ответе - оно не говорит вам, действительно ли позиционирование настолько точное или точное, и не будут ли другие части печати ограничивать точность в гораздо большей степени., @R.. GitHub STOP HELPING ICE

Я бы хотел увидеть широко согласованную метрику, включающую точность размеров простых и сложных форм. Смотрите также: ответ Дмитрия и пример кубиков, которые являются хорошей "простой формой". На самом деле я сделал это с 20-миллиметровыми D20, решив некоторые механические проблемы в своем принтере, и теперь у меня 20,0 мм (колеблется между 20,0 и 19,9 ровно на одном) между всеми противоположными гранями, как измерено моим дешевым штангенциркулем 0,1 мм., @R.. GitHub STOP HELPING ICE


9

Одна из вещей, о которой мне говорили, заключалась в том, что многие принтеры не обязательно имеют такую сумасшедшую точность 0,05 мм (50 микрон). Другой человек сказал мне что - то другое-он сказал, что большинство этих принтеров на самом деле способны создавать слои высотой 50 микрон. Как это на самом деле?

Обе вещи, которые вы прочитали, совершенно верны.

Большинство принтеров имеют высоту слоя 50 микрон. Однако высота слоя не равна "точности" или "точности". Спецификация высоты слоя-бесполезный маркетинговый термин, который вы должны игнорировать; высота слоя для 3D-принтеров то же самое, что динамический контраст для мониторов.

Все FDM-принтеры по своей сути довольно плохо подходят для изготовления деталей с жесткими допусками. Процесс экструзии нити вводит множество переменных, которые трудно контролировать: диаметр нити может варьироваться, существует задержка между подачей нити в экструдер и ее выходом, а липкая нить, которая выходит из экструдера, ведет себя непредсказуемым образом.

Никто не придумал, как количественно оценить "точность" 3D-принтеров таким образом, чтобы она коррелировала с качеством готовых деталей. Невозможно определить, какой принтер производит "лучшие" или более точные детали из спецификации принтера.

,

Я бы рискнул предположить, что производители не могут *понять*, как количественно оценить точность своих 3D-принтеров, точно так же, как Google не может *понять* поиск приложений без рекламы в Google Play. Выяснение этого просто не отвечает их интересам., @Dmitry Grigoryev

@DmitryGrigoryev По крайней мере один производитель должен быть заинтересован в том, чтобы выяснить это (т. е. производитель, который производит наиболее точные принтеры)., @Tom van der Zanden

Даже если вы производите самые точные принтеры, указание *истинной точности* в спецификациях вашего принтера, в то время как все остальные перечисляют *разрешение* с пометкой "точность", поставит вас в невыгодное положение., @Dmitry Grigoryev

@DmitryGrigoryev, что можно компенсировать, включив оба в сравнительные диаграммы. При хорошем исследовании всегда можно сделать хороший маркетинговый материал, если у вас есть реальное измеримое преимущество., @Rick


2

Ответ Тома верен, большинство принтеров будут правильно работать с разрешением по высоте слоя 50 микрон, используя сопло 0,4 мм. Полученная в результате обработка поверхности, вероятно, будет лучше, чем при более грубой настройке слоя, а при более высокой высоте слоя качество печати, скорее всего, ухудшится.

Высота слоя также, вероятно, будет довольно четко определена (за исключением первых слоев, выступов, деформации и т. Д.), Но это зависит от геометрии принтера.

Деталь, которая не так хорошо контролируется (или измеряется), - это хлюпанье/растяжение расплавленного пластика при его экструдировании. Это может оказать значительное влияние на локальную отделку поверхности (а также на размеры таких предметов, как внутренние диаметры).

Точность, возможно, лучше всего оценивается по результатам печати различных типов тестовых частей, чем по простому числовому параметру.

,

7

Разрешение (иногда называемое "точностью" в маркетинговых целях) 0,05 мм означает, что если вы создадите набор кубиков 10 мм и набор кубиков 10,05 мм, то кубики 10,05 мм будут статистически больше. Обратите внимание, что кости на самом деле не должны быть где-то около 10 мм, и случайный кубик из кучи 10,05 мм не должен быть больше, чем случайный кубик из кучи 10 мм.

Повторяемость (она же "точность повторения") 0,05 мм означает, что в эксперименте над каждым штампом из стопки 10,05 мм должны быть больше, чем каждый штамп из стопки 10 мм. Обратите внимание, что ваши кости все еще не должны быть ближе к фактическим 10 мм.

Точность (она же истинность) 0,05 мм означает, что в эксперименте средний размер матрицы размером 10 мм должен быть в пределах 9,975..10,025 мм. Обратите внимание, что отдельные кости не должны находиться в пределах этого интервала.

Наконец, общая точность (как определено в ISO 5725) 0,05 мм означает, что каждые 10 мм матрицы должны быть в пределах 9,975..10,025 мм.

Подводя итог, можно сказать, что утверждение из вашего вопроса верно для "коммерческой точности", но не для общего определения точности. Например, вот статья, в которой сравнивается точность 3D-принтеров в стоматологических приложениях (так что мы говорим о машинах высокого класса), со средней точностью в диапазоне от 0,05 до 0,1 мм и абсолютной точностью в диапазоне от 0,11 до 0,17 мм.

,

Итак, вы обратились к словам в вопросе, а не к механике 3d-принтера. Блестяще!, @user77232