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3D 打印零件的尺寸精度如何?

3D打印的准确性如何?该问题的答案取决于许多因素,例如 3D 打印技术的类型 ,模型的质量 3D打印机,3D打印材料设计的复杂性和实用性 ,以及用户定义的打印参数 .

由于 3D 打印机依赖于无数运动部件和材料,因此该过程永远不会生产出 100% 准确的部件。 (也不会任何 制造过程。)但是,增材制造用户可以采取措施提高准确性 并最终制造出更好的 3D 打印部件。

本文将介绍 3D 打印零件的总体尺寸精度、不同技术的精度有何不同,以及用户如何使他们的零件更精确。

什么是尺寸精度?

很多人对 3D 打印的尺寸精度很好奇,但“精度”一词经常与分辨率、精度和公差等其他重要概念混为一谈。

简而言之,尺寸准确的零件是与原始设计的尺寸和形式相匹配的零件。因此,准确性是衡量打印部分与数字版本的接近程度的指标,该指标通常表示为 百分比毫米 ,例如± 1% 或 ± 0.5 毫米 .

术语精度有时与公差互换使用,公差是与零件真实和预期尺寸的允许偏差量。但是请注意,公差也是用户定义的值:客户将指定一个可接受的公差 取决于某些特征和尺寸的重要性来制造商。

精度与分辨率不同,分辨率是指例如SLA 3D 打印机的像素大小。它也不同于精度,后者涉及 3D 打印机的可靠性和可重复性,以及它始终如一地制造同一物体的能力。

不同 3D 打印技术的准确性

并非所有 3D 打印技术在打印具有预期尺寸的零件方面都具有相同的精度。尽管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影响。

FDM

聚合物挤出 3D 打印技术中的熔融沉积建模,精度适中,最常用于原型制作。在桌面形式中,它在一定程度上是最实惠的 3D 打印技术,尽管它也用于专业甚至工业环境。

桌面 FDM 3D 打印机的精度约为 ± 0.5 毫米。工业 FDM 打印机的精度在 ± 0.2 毫米左右。

树脂

SLA 和 DLP 等光聚合印刷技术使用激光或投影仪等光源固化感光树脂。这些高度精确的技术被个人和专业人士使用,有些机器的成本并不比 FDM 高多少。

台式树脂 3D 打印机的精度约为 ± 0.1 毫米。专业树脂3D打印机的精度在±0.01毫米左右。

SLS

选择性激光烧结是一种 3D 打印技术,它使用激光烧结粉末颗粒,通常是尼龙。 SLS 打印机是准确的,尽管它们的主要卖点是它们能够制造复杂的几何形状,因为它们不需要打印支撑结构。

SLS 3D打印机的精度在±0.3毫米左右。

粉床融合

SLM 等金属粉末熔融工艺使用激光熔化或烧结金属粉末颗粒。该技术是准确的,并且没有消费级版本。然而,金属增材制造通常需要大量的后处理。

粉末床融合3D打印机的精度在±0.1毫米左右。

材料喷射

虽然与同类技术相比不太常见,但材料喷射的 3D 打印过程非常精确,因为它不需要施加热量,而热量会导致像翘曲一样的变形。

材料喷射3D打印机的精度在±0.05毫米左右。

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、零件设计和打印参数对打印零件与原始设计的匹配程度也有很大影响。

  1. 打印机质量 :高端机和入门机质量差距很大。例如,SLA 3D 打印机通常比 FDM 打印机更准确,但成本极低的 SLA 机器生产的零件精度低于高端 FDM 打印机。
  2. 零件设计 :即使是最好的 3D 打印机也很难准确地 3D 打印设计不佳的零件。具有细长特征的部件——尤其是没有足够支撑的特征——难以打印,而非常大的部件也会带来问题。一般来说,设计不应包含小于打印机可以处理的特征。
  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的零件。非标准材料(如柔性 FDM 灯丝、高温灯丝或含有贵金属的合金)往往会牺牲印刷适性,以换取自身的独特优势。
  4. 打印参数 :除了校准(这对于制作准确的打印件至关重要)外,用户还可以修改他们的 3D 打印机设置以实现各种结果。一些参数配置的打印速度更快,而另一些参数配置的打印准确度更高。有关详细信息,请参阅下一部分。

如何提高 3D 打印精度

虽然您无法将廉价的 3D 打印机调整为制造工业级零件,但用户可以通过更改某些打印参数和采取其他重要步骤来获得更好的 3D 打印机精度。

翘曲和收缩如何影响准确性

大多数 3D 打印技术在打印过程中会产生少量变形,最常见的是翘曲和收缩。显示出翘曲和收缩迹象的零件的准确度会低于没有翘曲和收缩迹象的零件,因为变形最终会改变零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,对于关键部件,重要的是要尝试减轻这些不良影响。

应对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)、使用具有较低熔点的材料 (FDM)、使用较硬的材料(树脂)、将成品零件留在打印机中设定时间(SLS),或者简单地使用材料喷射等技术,在这种情况下不太可能发生变形。

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