3D yazıcılar gerçekten 50 mikron (0.05 mm) hassasiyete ulaşıyor mu?
Her zaman 3D baskı cihazlarının gerçek doğruluğunu merak ediyordum. Satın almak için mükemmel bir makine ararken, hız, fiyat, desteklenen filamentler vb. Bir keresinde bana neye bakmamız gerektiği konusunda tavsiyelerde bulunabilecek birine sordum.
Bana söylenen şeylerden biri, birçok yazıcının 0,05 mm'lik (50 mikron) çılgın hassasiyete sahip olması gerekmiyordu. Başka biri bana farklı bir şey söyledi - bu yazıcıların çoğunun aslında 50 mikron katman yüksekliği ortaya koyabildiğini söyledi. Gerçekten nasıl?
Başka bir şey, bu makineler için resmi dilimleyicilerin de bu hassasiyetin gerçek olduğunu iddia etmesidir, örneğin PrusaSlicer v2.0.
Birçok üst düzey, çok pahalı makine var ve hatta bazen çözünürlüklerinin 50 mikrondan daha kötü olduğunu iddia ediyorlar.
Ultimaker, kullanılan meme boyutuna bağlı olarak Z katman yüksekliği için 20-60 mikron çözünürlüğe sahiptir, bu küçük katman boyutlarını birkaç kez kullandım, ürünler inanılmaz çıkıyor, neredeyse enjekte edilen bir parçaya benziyor ama yazdırmak gerçekten uzun sürüyor .
Hassasiyet ve doğruluk arasındaki farkı belirtmek gerekir. ~ 50 mikronluk artışlarla hareket edebilmek, mutlaka olması gerektiği yerde 50 mikron içinde olacağı anlamına gelmez. 50 mikron hassasiyetle reklam verirse, ancak adımlar ortalama olarak 48 mikron ise, 10 cm hareket etmeye çalışmak sadece 9,6 cm hareket etmenize neden olur - kesinlikle doğru değildir.
— Şapkalı Adam
Bu sorunun basit bir cevabı yok ya da varsa, "hayır" dır. Ancak durum çok daha karmaşıktır. Yazıcı böyle bir hassasiyet gösterdiğinde, iddiayı genellikle step motorların bir "mikro adımı" ile her eksendeki en küçük hareketlerin nominal boyutuna dayandırır. Hackaday'da bunun doğruluğu nasıl etkilediğini açıklayan harika bir makale var: Doğru Doğru Mikro-Adımlama Gerçekten .
Mekanik konumlandırma seviyesinde - baskı kafasını malzemeyi istenen doğrulukla çıkarmak için ihtiyaç duyulan yere koymak - en azından bu doğruluğu sınırlayan faktörlere sahipsiniz:
Mikro adımlar genellikle tüm adımlar arasında kabaca monoton olarak yerleştirilir, ancak tüm adımı eşit bölümlere ayırması gerekmez. Ne kadar iyi yaptıkları, yazıcınızın denetleyici anakartının kullandığı step sürücülerle ilgilidir. Genel olarak, mikro adımlar bir adımın 1 / 16'sıdır (1/8, 1/32 veya hatta 1/256, belki de diğerleri olan sürücüler olsa da), bu nedenle 0,05 mm'lik bir nominal doğruluk görürseniz, bir adım, güvenilir doğruluk elde edebileceğiniz minimum değer olabilir, muhtemelen 0,8 mm'dir.
Adım motorları hafifçe saptırılır - 2 tam adıma kadar, ancak aşırı yüklenmedikleri takdirde bir adımdan daha azı - yük altında. Kemerler de öyle. Bunun sizi ne kadar etkilediği, yazıcının tasarımına ve her eksenin ne kadar kütle hareket ettiğine bağlıdır. Doğrudan tahrikli ekstrüderler bu açıdan çok daha kötüdür. Delta yazıcılar muhtemelen en iyisidir.
Bunlar, dönüş başına daha fazla adım, daha iyi step sürücü çipleri, dişlilerle azaltma vb.Ile step motorları kullanarak, takaslarla bir şekilde hafifletilebilir.
Bunun da ötesinde, baskı malzemesinin doğruluğunu sınırlayan ekstrüzyon ve özelliklere de sahipsiniz:
Ekstrüder motoru, konumlandırma ile aynı hassasiyet konularına tabidir. Herhangi bir yerde çok fazla veya çok az malzeme çıkarırsanız, mutlaka doğruluk sorunlarınız olacaktır. Bunları filamanın kesit alanına, ekstrüder dişlisinin boyutuna, ekstrüder motor adımına ve mikro adım boyutuna vb. Göre hesaplayabilirsiniz.
Filament çapı tam olarak tutarlı değilse, çok fazla veya çok az malzeme ekstrüde edersiniz.
Materyal ekstrüde edildiği gibi soğutulmuyorsa veya uygun şekilde sıcak tutuluyorsa (bu, malzemeye göre değişir), sarkar, eğrilir veya kıvrılır ve istediğiniz yerden farklı bir yere ulaşır.
Meme / ekstrüzyon genişliği ve katman yüksekliği arasındaki oranı ideal bir orandan ne kadar çok değiştirirseniz, ekstrüde malzeme yollarının şekli yazdırmaya çalıştığınız modelden o kadar farklı olacaktır. Kalın katmanlarla, özellikle duvarlar boyunca düzleşmek yerine yuvarlaklaşırlar.
Teorik olarak, bu sorunların çoğu muhtemelen sadece daha iyi dilimleme ile olduğundan daha iyi azaltılabilir - orijinal 3D modeli malzemeyi ekstrüde etmek için talimatlara dönüştürmek için bir bilgisayarda gerçekleşen mantık.
Bununla birlikte, özellikle iyi veya iyi ayarlanmış bir so-so yazıcı ile oldukça şaşırtıcı bir doğruluk elde edebilirsiniz. Ucuz Ender 3'ümde, şimdi ve sonra göze çarpan bariz problemler çıkardıktan sonra, en azından bazı modeller için X ve Y yönlerinde 0.1 mm içinde boyutsal doğruluk elde edebiliyorum. Bu nedenle, daha iyi veya daha iyi ayarlanmış bir yazıcının 0,05 mm doğruluk elde etmesinin çok mantıklı olduğunu düşünüyorum.
Bu, yazdırılan parçanın değil, yalnızca konumlandırma hassasiyetini ele alır.
@SeanHoulihane Cevabın ikinci yarısı açıkça baskı doğruluğunu kapsıyor, değil mi? Ve konumlandırabildiğinizden daha doğru bir şekilde yazdırmanın mümkün olmadığı çok açıktır (ve kontrol mühendisliğinden gelen aksiyomatik). Bu nedenle hareketin doğruluğu baskı hassasiyeti için sınırdır - baskı sadece bundan daha kötü olabilir, daha iyi olamaz.
Üzgünüz, evet, bunu (ve ilgili faktörleri) ele aldınız, ancak bence 'önemsiz derecede açık', hassasiyet hakkında soru sormak isteyen insanlar için hiç de açık değil - ve bugünün teknolojisiyle, konumlandırma daha küçük kaynaklardan biri gibi görünüyor. sonuç sonucu hatası - bunu kötü bir metrik yapıyor.
O zaman adım açısının toleransıdır. adım başına 1.8 ° olan bir motorda% 5 tolerans, rotorun 1.71 ° ile 1.89 ° arasında herhangi bir yere hareket edebileceği anlamına gelir
Konumlandırmanın "kötü bir metrik" olduğu nominal çözünürlüğü büyük ölçüde bu cevapta elde ettiğim şeydir - konumlandırmanın gerçekte bu kadar kesin veya doğru olup olmadığını veya diğer baskı parçalarının doğruluğu çok daha büyük bir şekilde sınırlayıp sınırlamayacağını söylemez. .
Okuduğunuz her iki şey de tamamen doğrudur.
Çoğu yazıcı 50 mikron katman yüksekliğine sahiptir. Ancak, katman yüksekliği "doğruluk" veya "hassasiyet" ile eşit değildir. Katman yüksekliği belirtimi, görmezden gelmeniz gereken işe yaramaz bir pazarlama terimidir; katman yüksekliği 3D yazıcılarda monitörler için dinamik kontrast nedir.
Tüm FDM yazıcılar, sıkı toleranslara sahip parçalar üretmede doğal olarak oldukça kötüdür. Filaman ekstrüzyon işlemi, kontrol edilmesi zor birçok değişken sunar: filamanın çapı değişebilir, filamanın ekstrüdere beslenmesi ile dışarı çıkması arasında bir gecikme olur ve ekstrüderden çıkan gooey filamanı öngörülemeyen yollar.
Hiç kimse, 3D yazıcılar için bitmiş parçaların kalitesi ile ilişkili bir şekilde "doğruluğun" nasıl ölçüleceğini çözemedi. Hangi yazıcının bir yazıcının teknik özellik belgesinden "daha iyi" veya daha doğru parçalar ürettiğini söylemek mümkün değildir.
Sanırım üreticilerin 3D yazıcılarının doğruluğunu Google'ın anlayamayacağı şekilde nasıl hesaplayacağını anlayamama tehlikesi doğururdu Google Play'de reklamsız uygulamalar bir arama. Bunu anlamak sadece onların çıkarlarına hizmet etmez.
@DmitryGrigoryev En az bir üretici bunu anlamakla ilgilenmelidir (yani, en doğru yazıcıları üreten üretici).
En doğru yazıcıları yapsanız bile, herkes "doğruluk" olarak etiketlenmiş çözünürlüğü listelerken yazıcınızın özelliklerinde gerçek doğruluğu listelemek sizi dezavantajlı kılacaktır.
Her ikisini de karşılaştırma listelerinde listeleyerek telafi edilebilen @DmitryGrigoryev. İyi bir araştırma ile, gerçek bir ölçülebilir avantajınız varsa iyi bir pazarlama materyali oluşturmak her zaman mümkündür.
0.05 mm'lik bir çözünürlük (bazen pazarlama amacıyla "doğruluk" olarak adlandırılır), 10 mm'lik bir zar ve 10.05 mm'lik bir demet üreterseniz, 10.05 mm'lik olanların istatistiksel olarak daha büyük olacağı anlamına gelir. Zarların aslında 10 mm'ye yakın bir yerde olması gerekmediğini ve 10.05 mm yığınından rastgele bir kalıbın 10 mm yığınından rastgele bir kalıptan daha büyük olması gerekmediğini unutmayın.
0.05 mm'lik bir tekrarlanabilirlik (diğer bir deyişle "tekrarlama doğruluğu"), yukarıdaki deneyde 10.05 mm'lik desteden her kalıbın, 10 mm'lik desteden her kalıptan daha büyük olması gerektiği anlamına gelir. Zarlarınızın hala gerçek 10 mm'ye yakın bir yerde olması gerekmediğini unutmayın.
0.05 mm'lik bir hassasiyet (aka doğruluk), 10 mm'lik bir kalıbın ortalama boyutunun üzerindeki deneyde 9.975..10.025 mm arasında olması gerektiği anlamına gelir. Bireysel zarların bu aralık içinde olması gerekmediğini unutmayın.
Son olarak, 0.05 mm'lik genel doğruluk ( ISO 5725'te tanımlandığı gibi ), her 10 mm'lik kalıbın 9.975..10.025 mm içinde olması gerektiği anlamına gelir.
Özetlemek gerekirse, sorunuzdaki ifade "ticari doğruluk" için doğrudur, ancak doğruluğun genel tanımı için geçerli değildir. Örneğin burada birlikte diş uygulamalarında 3D yazıcılar (biz üst seviye makineleri söz ediyoruz böylece) doğruluğunu karşılaştıran bir makale, bir ortalama 0,05 ila 0,1 mm ve değişen doğruluk mutlak 0,11 0 aralığında doğruluk , 17 mm.
Böylece, 3d yazıcının mekaniği yerine sorudaki kelimeleri ele aldınız. Parlak!
Tom'un cevabı doğrudur, çoğu yazıcı 0.4 mm'lik bir nozul kullanarak 50 mikronluk bir katman yüksekliği çözünürlüğü ile düzgün çalışır . Elde edilen yüzey kalitesi muhtemelen daha kalın bir katman ayarından daha iyi olacaktır ve daha ince katman yüksekliklerinde baskı kalitesi düşecektir.
Katman yüksekliğinin de oldukça iyi tanımlanmış olması muhtemeldir (ilk katmanlar, çıkıntılar, çarpıtma vb. Hariç), ancak bu yazıcının geometrisine bağlıdır.
Çok iyi kontrol edilmeyen (veya ölçülmeyen) ayrıntı, erimiş plastiğin ekstrüde edildiği gibi ezmesi / gerilmesidir. Bunun lokal yüzey kalitesi üzerinde (iç çaplar gibi boyutların yanı sıra) önemli bir etkisi olabilir.
Doğruluk, belki de en iyi, basit bir sayısal parametreye göre çeşitli test parçası tiplerinin basılmasının sonuçlarıyla değerlendirilir.