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知識解讀|如何定義3D打印中的精度及影響精度的因素和潛在的權(quán)衡

發(fā)布時間:2023-06-29

在描述精度標(biāo)準(zhǔn)時,“精度”一詞經(jīng)常與“準(zhǔn)確性”和“分辨率”混淆,例如在3D打印中,“精度”指的是零件的精度或機(jī)器的分辨率。



“精度”也經(jīng)常被用作結(jié)果可重復(fù)性的更具體的衡量標(biāo)準(zhǔn):一件事如何始終如一地產(chǎn)生相同的結(jié)果?在制造業(yè)中,“精度”一詞可以簡單地指生產(chǎn)符合公差零件的能力。此外,機(jī)器的精度不能像它生產(chǎn)的零件精度那樣進(jìn)行測量和量化。

那么,在3D打印中,我們應(yīng)該如何思考和測量精度呢?以下是定義3D打印精度的方法以及影響3D打印準(zhǔn)確性的因素、某些精度定義帶來的權(quán)衡和選擇3D打印機(jī)的注意事項。


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定義3D打印精度


由于“精度”一詞可以有多種不同的定義,以下是定義3D打印精度的幾種不同方式:

①3D打印零件的可重復(fù)性?“精度”在這里指的是相對于重復(fù)性變化的測量;

②3D打印機(jī)能在多大程度上持續(xù)產(chǎn)生相同的結(jié)果?在這里,“精度”是指在同一臺機(jī)器上打印同一零件的測量值之間的接近程度。


利用Markforged 3D打印機(jī)打印了7000多個Onyx止血帶,增材制造要想大規(guī)模成功,需要精確的可重復(fù)性


尺寸精度和公差:從更通俗的“精度”定義來看,它意味著準(zhǔn)確和精確,3D打印零件的精度也可以指打印對象可以達(dá)到的精度和細(xì)節(jié)水平。打印對象與您數(shù)字文件的預(yù)期設(shè)計或尺寸的匹配程度如何,更高的精度意味著打印的對象更接近所需的規(guī)格。

測量尺寸精度的一種方法是通過公差,公差是指與打印對象的預(yù)期尺寸或規(guī)格之間的可接受變化或偏差程度。

3D打印機(jī)的精度:另一種測量3D打印精度的方法是通過機(jī)器本身。當(dāng)討論機(jī)器本身的精度而不是它的產(chǎn)量時,這個詞與其說是一個具體的衡量標(biāo)準(zhǔn),更確切地說,是機(jī)器高精度、可重復(fù)性和高分辨率打印能力的結(jié)合,本質(zhì)上,是機(jī)器打印零件能力的精確程度。

拿繪畫作一個類比,用一把寬刷子快速、隨意地刷會更有效地覆蓋某個區(qū)域,而由受過訓(xùn)練的藝術(shù)家用一把尖端精細(xì)的畫筆可以增加更高層次的細(xì)節(jié)。

3D打印機(jī)是寬的還是細(xì)尖的,很大程度上取決于3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)的兩個變量,3D打印機(jī)與任何其他數(shù)控機(jī)器一樣,包括:

■ 工具尖端,例如噴嘴、激光器或切割器;

■ 運動控制系統(tǒng),操縱工具尖端穿過軸線。


Markforged 3D打印機(jī)的運動控制系統(tǒng)


如果您在兩臺相同的機(jī)器上打印,但一臺的噴嘴尺寸為0.4毫米寬,另一臺的噴嘴尺寸為0.25毫米寬,則使用0.25毫米噴嘴的機(jī)器被認(rèn)為更精確。給定相同的噴嘴尺寸,具有運動控制系統(tǒng)的機(jī)器可以在X、Y和Z軸上以較小的運動增量運行,被認(rèn)為更精確。


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哪些因素會影響3D打印的精度?


分辨率

3D打印機(jī)的分辨率決定了可以達(dá)到的細(xì)節(jié)水平。它通常是根據(jù)層高或打印機(jī)可以復(fù)制的最小特征尺寸來測量的,較小的層高或最小的特征尺寸通常導(dǎo)致更高的精度。

機(jī)械穩(wěn)定性

3D打印機(jī)機(jī)架和部件的穩(wěn)定性和剛度會影響精度。一臺結(jié)構(gòu)良好、堅固耐用的打印機(jī)在打印過程中不太可能出現(xiàn)振動或擺動,因此打印效果更為精確。

材料特性

即使打印過程可能很精確,零件輸出也會受到材料特性的影響,如收縮率、熱性能和流動特性,了解這些特性有助于實現(xiàn)更好的零件精度。

設(shè)計注意事項

打印對象的設(shè)計也會影響精度,諸如懸垂、橋接和復(fù)雜細(xì)節(jié)等特征可能需要額外的支撐結(jié)構(gòu)或特定的打印技術(shù)來在打印過程中保持精度,這可能影響打印部件的準(zhǔn)確性。

后處理

許多3D打印零件在制造過程完成后需要進(jìn)行后處理,例如拆除支撐結(jié)構(gòu)或打磨,這可能也會影響最終零件的精度。


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3D打印中精度的權(quán)衡


值得注意的是,在3D打印中實現(xiàn)高精度可能需要權(quán)衡。例如,如果機(jī)器能力是一個受控變量,那么以更高的精度打印通常需要在打印速度上做出妥協(xié)。使用較小的噴嘴可以獲得較高分辨率的打??;但結(jié)果是,材料必須以較慢的速度沉積。


Markforged PX100 3D打印機(jī)


金屬粘合劑噴射3D打印技術(shù)是精度抑制速度的一個例外,Markforged金屬粘合劑噴射3D打印機(jī)PX100可以非??斓厣a(chǎn)出精確的零件,通過使用多個噴頭同時在幾個不同的地方噴射粘結(jié)材料,因此,一次構(gòu)建可以生產(chǎn)數(shù)十或數(shù)百個精確的零件。精密3D打印還可能需要以前沒有考慮到的零件設(shè)計問題,特別是復(fù)雜零件的設(shè)計,以確保打印過程中的穩(wěn)定性。


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選擇3D打印機(jī)的精度及注意事項


當(dāng)將3D打印精度視為零件精度的可重復(fù)性時,精度對于任何制造應(yīng)用都至關(guān)重要。用戶應(yīng)該尋找一個可靠的3D打印平臺,在可接受的范圍內(nèi)成功打印。考慮到速度和材料性能的權(quán)衡,3D打印機(jī)所需的精度水平完全取決于客戶的具體應(yīng)用,例如,雖然樹脂3D打印是生產(chǎn)精細(xì)特征的一種很好的方法,但它生產(chǎn)不出像高性能熱塑性材料一樣堅固的零件。

對于金屬3D打印,粘合劑噴射是在不影響速度的情況下實現(xiàn)高精度生產(chǎn)的絕佳選擇,它可以快速生產(chǎn)具有重復(fù)性的精確零件,同時使用的材料更少(因此降低了每個零件的運營成本),Markforged PX100絕對是實現(xiàn)大規(guī)模精密金屬零件生產(chǎn)的有力選擇。


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華融普瑞(北京)科技有限公司作為Markforged在中國的授權(quán)增值經(jīng)銷商提供3D打印全流程、全價值鏈解決方案,涵蓋面向3D打印的拓?fù)鋬?yōu)化、3D打印服務(wù)、材料定制、設(shè)備定制和3D打印設(shè)備研發(fā)等核心環(huán)節(jié)。公司助力眾多用戶重新定義產(chǎn)品,重塑產(chǎn)品生命周期價值鏈,用戶行業(yè)覆蓋汽車、航空航天、醫(yī)療、消費品和教育等眾多領(lǐng)域。通過創(chuàng)新型的自主研發(fā)和3D打印應(yīng)用服務(wù)為客戶創(chuàng)造價值。

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