3D打印零件的尺寸精度如何?

3D打印零件的尺寸精度如何?

3D打印有多精确?这个问题的答案取决于很多因素,比如3D打印的类型技术,质量模型的3D打印机,3D打印材料的复杂性和实用性设计,以及用户定义的打印参数

因为3D打印机依赖于无数的运动部件和材料,这个过程永远不会生产出100%精确的部件。(也不任何制造过程)。然而,加法制造用户可以采取步骤提高准确性并最终制造出更好的3D打印零件。

这篇文章将着眼于3D打印零件的尺寸精度,不同技术之间的精度差异,以及用户如何使他们的零件更精确。

什么是尺寸精度?

许多人对3D打印的尺寸精度感到好奇,但是术语“精度”经常与其他重要的概念混淆,如分辨率、精度和公差。

简而言之,一个尺寸精确的部件是一个与原始设计的尺寸和形式相匹配的部件。因此,精度是对印刷零件与数字版本的接近程度的测量,这个测量通常表示为百分比或在毫米,如。±1%或±0.5毫米

精度这个术语有时与公差互换使用,公差是工件真实尺寸和预期尺寸之间的允许偏差量。但是,请注意,公差也是用户定义的值:客户将指定可接受的公差对制造商的影响取决于某些特征和尺寸的重要性。

精度与分辨率不同,分辨率是指SLA 3D打印机的像素大小。它也不同于精度,后者关注3D打印机的可靠性和可重复性,以及持续制造同一物体的能力。

不同3D打印技术的准确性

并不是所有的3D打印技术在打印零件的精确程度上都是一样的。虽然其他因素会产生进一步的变化,但增材制造技术的类型对零件的精度有很大的影响。

FDM

聚合物挤压3D打印技术中的熔融沉积建模,该技术较为精确,最常用于原型。在桌面形式中,它是最实惠的3D打印技术,尽管它也在专业甚至工业环境中使用。

台式FDM 3D打印机的精度在±0.5 mm左右。工业FDM打印机的精度在±0.2 mm左右。

树脂

像SLA和DLP这样的光聚合印刷技术使用激光或投影仪等光源来固化光敏树脂。这些高度精确的技术被个人和专业使用,一些机器的成本并不比FDM多多少。

桌面树脂3D打印机的精度在±0.1 mm左右。专业树脂3D打印机的精度在±0.01 mm左右。

SLS

选择性激光烧结是一种3D打印技术,使用激光烧结粉末颗粒,通常是尼龙。SLS打印机是精确的,尽管它们的主要卖点是制造复杂几何图形的能力,因为它们不需要打印支持结构。

SLS 3D打印机的精度在±0.3 mm左右。

粉床融合

金属粉末熔化过程,如SLM使用激光熔化或烧结金属粉末颗粒。这项技术是精确的,而且没有消费者层面的版本。然而,金属增材制造通常需要大量的后处理。

粉末床熔合3D打印机的精度约为±0.1 mm。

材料喷射

虽然不如同类技术常见,但材料喷射的3D打印过程是高度精确的,因为它不需要加热,而加热会导致翘曲等变形。

喷料3D打印机的精度在±0.05 mm左右。

影响尺寸精度的其他因素

3D打印技术的类型并不是决定3D打印尺寸精度的唯一因素。材料、零件设计和印刷参数也对印刷零件与原始设计的匹配程度有很大影响。

  1. 打印机质量高端机器和入门级机器在质量上有很大的差距。例如,SLA 3D打印机通常比FDM打印机更精确,但非常低成本的SLA机器产生的零件比高端FDM打印机的精度要低。
  2. 部分设计即使是最好的3D打印机也很难精确地打印出设计很差的零件。长而薄的零件-特别是没有足够支撑的零件-很难打印,而非常大的零件也会带来问题。一般来说,设计不应该包含比打印机能处理的小的功能。
  3. 材料有些材料比其他材料更容易打印,因此更有利于制造精确零件。非标准材料(如柔性FDM长丝、高温长丝或含有贵金属的合金)往往会牺牲可印刷性,以获得其独特的优势。
  4. 打印参数:除了校准——这是精确打印的关键——用户还可以修改他们的3D打印机设置,以实现各种结果。有些参数配置更擅长快速打印,而另一些则更擅长精确打印。有关更多信息,请参阅下一节。

如何提高3D打印精度

尽管你无法将一台廉价的3D打印机调整成工业质量的部件,但用户可以通过改变某些打印参数和采取其他重要步骤来实现更好的3D打印机精度。

  • 在设计部件时考虑到打印机;删除或简化困难的功能。
  • 以最高分辨率导出STL文件。
  • 定期或在重要打印工作之前校准3D打印机。
  • 使用支架在打印时稳定对象,并在卸下支持时要小心,以免损坏部分或改变其最终尺寸。
  • 使用加热打印床(FDM)或加热室(SLS/金属),以保持整个部件的温度一致,减少变形。
  • 调整打印机皮带的张力,确保皮带紧而不过紧。传动齿轮不应打滑。
  • 拉直直线杆和导轨,并在需要的地方润滑它们。弯曲的杆和轨应立即更换。
  • 通过调整流量等设置来降低打印速度。虽然减少太多可能会导致其他问题,但缓慢的印刷可以帮助减少不准确。

翘曲和收缩如何影响精度

大多数3D打印技术在打印过程中都会产生少量变形,最常见的是翘曲和收缩。显示弯曲和收缩迹象的部件将比那些没有的更不精确,因为变形最终会改变部件的最终形状和尺寸。

在大多数情况下,变形的程度可以忽略不计。然而,对于关键部分,尝试并减轻这些不利影响是很重要的。

防止翘曲和收缩的方法包括使用先进的打印模拟软件,使用加热的打印床和打印筏(FDM),使用低熔点的材料(FDM),使用更硬的材料(树脂),将成品留在打印机中一段时间(SLS),或者简单地使用像材料喷射这样的技术,在不太可能发生变形的地方。

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