În descrierea unui standard de exactitate, cuvântul „precizie” este adesea echivalat cu alte două noțiuni: „acuratețe” și „rezoluție”. În multe contexte de inginerie, cum ar fi în imprimarea 3D, „precizia” se poate referi fie la acuratețea pieselor, fie la rezoluția unui dispozitiv.
De asemenea, termenul „precizie” este folosit frecvent ca măsură specifică a repetabilității rezultatelor, altfel spus – cât de consecvent poate ceva să producă același rezultat. În lumea producției, cuvântul „precizie” se poate referi pur și simplu la capacitatea de a produce piese care îndeplinesc toleranțele. În plus, precizia unui dispozitiv nu poate fi măsurată și cuantificată la fel ca precizia pieselor pe care le oferă.
Prin urmare, cum ar trebui să ne gândim și să măsurăm precizia în imprimarea 3D? Descoperiți în continuaretrei moduri de a defini precizia în imprimarea 3D, câțiva factori care o influențează, compromisurile care vin cu anumite definiții ale preciziei și unele considerații pentru alegerea imprimantelor 3D.
Definirea preciziei în imprimarea 3D
Deoarece cuvântul „precizie” poate avea mai multe definiții distincte, iată câteva moduri de a defini precizia în imprimarea 3D:
Repetabilitatea pieselor imprimate 3D:
„Precizia” se referă aici la o măsură a variației în raport cu repetabilitatea. Cât de constant poate o imprimantă 3D să producă rezultate identice? În cazul dat, „precizia” este măsurată în funcție de cât de apropiate sunt măsurătorile aceleiași piese imprimate pe același dispozitiv.
Proiectul DIAMOnD este cea mai mare rețea de producție distribuită din lume, constând din peste 300 de imprimante 3D Markforged. Rețeaua a fost activată în 2022 pentru a imprima peste 7.000 de cleme de garou Onyx pentru ucrainenii aflați în ananghie. Repetabilitatea precisă este necesară pentru ca producția aditivă să aibă succes la scară mare.
Precizie și toleranță dimensională
Precizia pieselor imprimate 3D se mai poate referi la nivelul de acuratețe și detaliu care poate fi atins în piesa tipărită. Cât de mult se potrivește obiectul real cu designul dorit sau cu dimensiunile fișierului digital? O precizie mai mare înseamnă că obiectul imprimat este mai aproape de specificațiile dorite.
O modalitate de a măsura acuratețea dimensională este prin toleranță – care se referă la gradul acceptabil de variație sau abatere de la dimensiunile sau specificațiile dorite ale unui obiect imprimat. Reprezintă marja de eroare admisă sau intervalul în care obiectul tipărit se poate abate de la designul intenționat, în timp ce este considerat acceptabil.
Precizia unei imprimante 3D
O altă modalitate de a măsura precizia în imprimarea 3D este prin verificarea preciziei dispozitivului în sine. Când discutăm despre precizia unui dispozitiv, nu despre producția sa, termenul reprezintă mai degrabă o combinație a capacității gadget-ului de a imprima cu precizie, repetabilitate și cu rezoluție înaltă, altfel zis, semnifică exigența imprimantei în timpul tipăririi.
Să luăm pictura drept analogie. În timp ce aruncarea unor tușe cu o pensulă mare, prin mișcări rapide, este mai eficientă pentru acoperirea unei zone, optarea pentru o pensulă cu vârf fin, mânuită de mâna unui artist, surprinde mai bine detaliile.
Dacă o imprimantă 3D este prima sau cea de-a doua „pensulă” depinde de două variabile. O imprimantă 3D include 1.) un vârf de sculă, cum ar fi o duză, un laser sau un tăietor; și 2.) un sistem de control al mișcării care manevrează vârful sculei peste axe. Dacă imprimați pe două mașini identice, dar una cu o dimensiune a duzei de 0,4 mm lățime și una cu o duză de 0,25 mm lățime, mașina cu duză de 0,25 mm e considerată mai precisă. Dacă luăm însă în calcul dimensiuni identice ale duzelor, atunci un dispozitiv cu un sistem de control al mișcării care poate funcționa în incremente mai mici de mișcare pe axele X, Y și Z este considerat mai precis.
Sistemul de control al mișcării unei imprimante 3D Markforged
Ce factori pot afecta precizia în imprimarea 3D?
Precizia imprimării 3D poate fi influențată de numeroși factori, printre care:
Rezoluția: Rezoluția imprimantei 3D determină nivelul de detaliu care poate fi atins. Este adesea măsurată în termeni de înălțime a stratului sau dimensiunea minimă a caracteristicilor pe care le poate reproduce imprimanta. Înălțimi mai mici ale straturilor sau dimensiuni minime ale caracteristicilor au ca rezultat, în general, o precizie mai mare.
Calibrarea: Calibrarea corectă a imprimantei 3D este importantă pentru obținerea unei imprimări de înaltă precizie. Calibrarea implică reglarea fină a diferiților parametri, cum ar fi înălțimea duzei, nivelarea patului și rata de extrudare, pentru a asigura depunerea precisă a materialului.
Stabilitatea mecanică: stabilitatea și rigiditatea cadrului și componentelor imprimantei 3D pot afecta precizia. O imprimantă bine construită și robustă este mai puțin probabil să experimenteze vibrații sau clătinări în timpul imprimării, rezultând piesă tipărite 3D de înaltă precizie.
Proprietățile materialului: Chiar dacă un proces de imprimare poate fi precis, rezultatul piesei poate fi afectat de proprietățile materialului, cum ar fi ratele de contracție, proprietățile termice etc. Înțelegerea și contabilizarea acestor proprietăți poate ajuta la obținerea unei mai bune precizii a pieselor.
Considerațiile de design: Designul obiectului imprimat poate afecta precizia. Caracteristici, cum ar fi surplombele, punțile și detalii complicate, pot necesita structuri de sprijin suplimentare sau tehnici de imprimare specifice pentru a menține acuratețea în timpul procesului de imprimare, ceea ce poate afecta precizia piesei imprimate.
Post-procesarea: Multe piese imprimate 3D au nevoie de post-procesare după procesul de fabricație, cum ar fi îndepărtarea structurilor de susținere sau șlefuirea, ceea ce poate afecta precizia piesei finale.
Compensații pentru precizie în imprimarea 3D
Este important de reținut că obținerea unei precizii ridicate în imprimarea 3D poate necesita compromisuri.
De exemplu, în cazul în care capacitățile dispozitivului sunt o variabilă controlată, tipărirea cu o precizie mai mare necesită adesea un compromis în ceea ce privește viteza de imprimare. Utilizarea unui vârf de sculă mai mic produce printuri cu rezoluție mai mare. Materialul, în schimb, trebuie depus într-un ritm mai lent.
Jetul de liant metalic, ca cel de pe Markforged PX100, este totuși o excepție de la regula generală conform căreia precizia inhibă viteza. Acest proces poate produce piese precise foarte rapid, deoarece utilizează mai multe capete, aruncând simultan material de legare în mai multe locuri distincte. Prin urmare, se pot produce zeci sau chiar sute de piese precise.
Imprimarea 3D de precizie poate necesita, de asemenea, noi considerații de design, care nu au fost luate anterior în considerare, în special în cazul designurilor complexe. Este posibil ca trăsăturile fine sau complicate să fie modificate pentru a asigura stabilitatea în timpul procesului de imprimare.
Tehnologia Binder Jetting este ideală pentru producerea de piese precise și repetabile la rezoluție înaltă
Considerații pentru alegerea unei imprimante 3D
Când identificăm precizia imprimării 3D cu repetabilitatea acurateții pieselor, ea devine actuală și vitală pentru orice aplicație de producție. Utilizatorii ar trebui să caute o platformă de imprimare 3D fiabilă, cu un istoric de printuri de succes în marjă acceptabilă.
Luând în considerare compromisurile în ceea ce privește viteza și capacitățile materialelor, nivelul de precizie necesar pentru imprimanta dvs. 3D depinde în întregime de aplicațiile specifice ale organizației dvs. De exemplu, în timp ce imprimarea 3D cu rășină este un mijloc excelent pentru a produce caracteristici fine, nu va produce piese la fel de puternice precum termoplasticele industriale de înaltă performanță, care sunt o opțiune superioară pentru a produce rapid unelte sau accesorii puternice.
Pentru imprimarea 3D din metal, jetul de liant este o alegere excelentă pentru precizie, fără a compromite viteza. Poate produce piese precise rapid, repetabile, folosind mai puțină energie (prin urmare, scăzând costurile de operare per piesă) – ceea ce face ca dispozitive precum Markforged PX100 să fie o opțiune perfectă pentru producția precisă de metal la scară mare.
Dacă ați găsit acest articol util, nu ezitați să vă abonați la newsletter pentru mai multe informații din domeniul industriei și tehnologiilor 3D.