3D 打印的准确性、精度和公差

3D 打印机在其规格中具有“高分辨率”这一事实并不意味着所有 3D 打印部件都将准确无误。了解准确度、精密度和公差的含义对于在任何 3D 打印中取得良好的效果至关重要。下面我们将详细说明这些术语在 3D 打印环境中的含义。

准确性

我们确切地了解测量与其真实值的接近程度。如果我们将一个例子作为目标，那么越接近目标的中心，射击就会越准确。在 3D 打印中，真实值将是 CAD 设计中的投影尺寸。因此，3D 打印件的精度越高，越像其数字设计。

精度

准确度衡量测量的可重复性。以目标为例，尽管该点可能不是目标的中心，但射击总是会在同一点附近发生影响（这将是准确的）。在 3D 打印的背景下，这转化为在每次打印中产生预期结果的可靠性。在工程领域，当比较不同的 3D 打印材料时，术语“精度”用于指代材料打印非常复杂的几何形状的能力。

图片 1：准确度和精确度之间的差异示例。资料来源：Formlabs

公差

公差定义了在给定的 3D 打印中它需要多精确。公差由用户定义，将取决于每个特定的应用程序。例如，机械装配部件需要比塑料外壳的 3D 打印更严格的公差。

回到目标的例子，在左边的例子中，射击彼此非常接近，我们可以将它们定义为准确的，而在右边的例子中，它们彼此远离，我们可以说它们不准确。现在，如果我们将 3 个环的距离定义为可接受的精度范围的公差，则镜头将在规格范围内。

图片 2：公差是可接受的精度范围。资料来源：Formlabs

3D 打印的准确度和精度

选择 3D 打印机时，确定具体需求非常重要。为此，理解准确性和精密度的概念是关键。

不准确和准确的 3D 打印机可能是某些应用程序的最佳选择。例如，低成本的 FDM 3D 打印机会生产精度较低的部件，但对于学生学习 3D 打印的教育用途，打印部件的尺寸是否与 CAD 设计的尺寸完全匹配可能并不重要。但是，重要的是要确信 3D 打印机将在用户需要的容差范围内按预期始终如一地工作，以获得成功的体验。

相反，对于工业应用来说，一台精度和精度都非常严格，公差非常严格的3D打印机肯定是必不可少的。

决定3D打印机准确度和精密度的主要因素有四：

1。 3D打印技术

3D 打印是一种增材工艺，零件是分层构建的，每一层都存在不准确的风险。此外，形成层的过程会影响层的精度水平（可重复性）。在 3D FDM 打印中，各层由喷嘴（nozzle）挤出，无法实现复杂的细节，而在 3D 立体光刻（SLA）打印中，液态树脂材料通过高精度激光固化形成每一层，被在反复获得高质量结果时，能够获得更精细、更可靠的细节。

图 3：FDM（左）和 SLA（右）打印件之间的区别。资料来源：Formlabs

3D打印机的规格本身并不代表最终的尺寸精度。一个常见的错误是将 XY 分辨率描述为尺寸精度。对于数字光处理 (DLP) 打印机，XY 分辨率是投影像素大小。许多 3D 打印机系统使用此投影像素大小或 XY 分辨率作为整体精度数字（例如，采用 75 微米的投影像素大小并声明机器的精度为 ± 75 微米）。然而，这些数据对打印件的准确性没有影响。从组件到校准，以及我们将分析的以下因素（材料和后处理），有许多误差源会影响精度。简而言之，评估 3D 打印机的最佳方法是将实际部件与理论部件进行检查。

2。材料

用于 3D 打印的材料的特性也会影响打印件变形的可能性。正如我们之前指出的，一切都取决于每个应用程序的需求。在牙科 3D 打印中，3D 设计的准确性至关重要，因此有针对这些应用的特定产品可保证非常准确的结果。相反，对于非功能性原型的 3D 打印，其目标可能只是对物理产品有一个大概的了解，准确度就不那么重要了。

3。后处理

通常，使用树脂的 3D 打印部件需要打印后固化过程，在该过程中部件会收缩。在设计中必须考虑到这一点，考虑到所述收缩以确保固化过程后生成的部件相对于原始 CAD 设计在尺寸上是准确的。

4。生态系统

实现成功的 3D 打印不仅需要关注 3D 打印本身，还需要关注整个过程。设计、层压软件、材料、温度、后处理工具……一切都会影响最终结果。