Für die meisten Verwendungszwecke des 3D-Drucks sind Maßgenauigkeit und Toleranzen bei unseren Modellen nicht von großer Bedeutung, vor allem, wenn Sie 3D-Druck für cool aussehende Modelle oder zur Dekoration verwenden.

Wenn Sie hingegen funktionale Teile herstellen wollen, die eine hohe Maßgenauigkeit und Präzision erfordern, müssen Sie mehrere Schritte unternehmen, um dieses Ziel zu erreichen.

SLA-3D-Drucker haben in der Regel die beste Auflösung, was sich in besserer Maßgenauigkeit und Toleranzen niederschlägt, aber auch ein gut abgestimmter FDM-Drucker kann hervorragende Ergebnisse erzielen. Kalibrieren Sie Ihre Druckgeschwindigkeit, Temperatur und Flussraten, um die beste Maßgenauigkeit zu erzielen. Achten Sie darauf, Ihren Rahmen und Ihre mechanischen Teile zu stabilisieren.

Im weiteren Verlauf dieses Artikels werden wir uns noch eingehender mit der bestmöglichen Maßhaltigkeit befassen, also lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren.

Welche Faktoren beeinflussen die Maßgenauigkeit beim 3D-Druck?

Bevor ich auf die Faktoren eingehe, die sich auf die Maßgenauigkeit Ihrer 3D-gedruckten Teile auswirken, möchte ich kurz erläutern, was genau Maßgenauigkeit ist.

Sie bezieht sich einfach darauf, wie gut ein gedrucktes Objekt mit der Größe und den Spezifikationen der Originaldatei übereinstimmt.

Im Folgenden finden Sie eine Liste der Faktoren, die sich auf die Maßhaltigkeit von 3D-Drucken auswirken.

• Maschinengenauigkeit (Auflösung)
• Druckmaterial
• Objektgröße
• Auswirkungen der ersten Schicht
• Unter- oder Überextrusion
• Drucktemperatur
• Durchflussmengen

Wie man die besten Toleranzen & Maßgenauigkeit erhält

Der 3D-Druck erfordert ein hohes Maß an Genauigkeit beim Drucken spezieller Teile. Wenn Sie jedoch mit hoher Maßgenauigkeit drucken möchten, helfen Ihnen die folgenden Faktoren zusammen mit den genannten Schritten, dieses Ziel zu erreichen.

Maschinengenauigkeit (Auflösung)

Wenn Sie versuchen, Ihre Maßgenauigkeit zu verbessern, sollten Sie sich zunächst die tatsächliche Auflösung Ihres 3D-Druckers ansehen. Die Auflösung gibt an, wie hoch die Qualität Ihrer 3D-Drucke sein kann, gemessen in Mikrometern.

In der Regel sehen Sie die XY-Auflösung und die Auflösung der Ebenenhöhe, was bedeutet, wie präzise jede Bewegung entlang der X- oder Y-Achse sein kann.

Es gibt einen Mindestwert, um den sich Ihr Druckkopf kalkuliert bewegen kann. Je niedriger dieser Wert ist, desto genauer ist die Maßgenauigkeit.

Wenn es nun an den eigentlichen 3D-Druck geht, können wir einen Kalibrierungstest durchführen, mit dem Sie herausfinden können, wie gut Ihre Maßhaltigkeit ist.

Ich würde empfehlen, sich einen XYZ-Kalibrierungswürfel mit 20 mm Kantenlänge auszudrucken (von iDig3Dprinting auf Thingiverse) und dann die Abmessungen mit einem hochwertigen Messschieber zu messen.

Der Kynup Digitaler Messschieber aus Edelstahl ist einer der am besten bewerteten Messschieber auf Amazon, und das aus gutem Grund: Er ist sehr genau, bis zu einer Genauigkeit von 0,01 mm, und sehr benutzerfreundlich.

Nach dem 3D-Druck und der Messung Ihres Kalibrierungswürfels müssen Sie, je nach Maß, Ihre Schritte/mm direkt in der Firmware Ihres Druckers anpassen.

Die Berechnungen und Anpassungen, die Sie benötigen, gehen wie folgt:

E = erwartete Dimension

O = beobachtete Dimension

S = aktuelle Anzahl der Schritte pro mm

dann:

(E/O) * S = Ihre neue Anzahl von Schritten pro mm

Wenn Sie einen Wert zwischen 19,90 und 20,1 mm haben, dann sind Sie in einem sehr guten Bereich.

All3DP beschreibt das:

• Größer als +/- 0,5 mm ist schlecht
• Weniger als +/- 0,5 mm ist durchschnittlich
• Weniger als +/- 0,2 mm ist gut
• Weniger als +/- 0,1 mm ist fantastisch

Nehmen Sie die erforderlichen Anpassungen vor, und Sie sollten Ihrem Ziel, die beste Maßgenauigkeit zu erreichen, näher kommen.

• Verwenden Sie einen 3D-Drucker mit einer hohen Auflösung (weniger Mikrometer) in der XY- und Z-Achse
• SLA-3D-Drucker haben in der Regel eine bessere Maßhaltigkeit als FDM-Drucker
• Auf der Z-Achse sind Auflösungen bis hinunter zu 10 Mikrometern möglich.
• Üblicherweise sehen wir 3D-Drucker mit Auflösungen von 20 bis 100 Mikrometern.

Druckmaterialien

Je nach dem Material, mit dem Sie drucken, kann es nach dem Abkühlen zu einer Schrumpfung kommen, die die Maßgenauigkeit beeinträchtigt.

Wenn Sie das Material wechseln und nicht an den Grad der Schrumpfung gewöhnt sind, sollten Sie einige Tests durchführen, um herauszufinden, wie Sie die beste Maßgenauigkeit für Ihre Drucke erhalten.

Jetzt können Sie sich entscheiden:

• Führen Sie erneut einen Kalibrierungswürfeltest durch, wenn Sie ein anderes Material verwenden, um die Schrumpfungswerte zu überprüfen.
• Skalieren Sie Ihren Druck je nach dem Grad der Schrumpfung des genannten Drucks.

Objektgröße

Auch die Größe des Objekts ist von Bedeutung, da große Objekte oft komplexe Probleme aufwerfen und bei solch großen Objekten manchmal Ungenauigkeiten auftreten.

• Greifen Sie zu kleineren Objekten, oder teilen Sie Ihr größeres Objekt in kleinere Teile auf.
• Die Aufteilung des größeren Objekts in kleinere Teile erhöht die Maßgenauigkeit der einzelnen Teile.

Bewegung der Komponenten prüfen

Verschiedene Teile der Maschine spielen eine Rolle im 3D-Druckprozess, so dass jedes Teil vor dem Druck geprüft werden muss.

• Prüfen Sie alle Spannriemen und spannen Sie sie sicherheitshalber nach.
• Vergewissern Sie sich, dass Ihre linearen Stangen und Schienen alle gerade sind.
• Sie sollten auch darauf achten, dass Ihr 3D-Drucker gut gewartet wird, und ein wenig Öl für die linearen Stangen und Schrauben verwenden.

Verbessern Sie Ihre erste Schicht

Die allererste Schicht ist wie die erste Frage in der Prüfung: Wenn sie gut läuft, ist alles in Ordnung. Genauso kann Ihre erste Schicht das Druckmodell in Bezug auf die Maßhaltigkeit nachhaltig beeinflussen, wenn sie nicht richtig behandelt wird.

Wenn Sie die Düse zu hoch oder zu niedrig eingestellt haben, wirkt sich dies auf die Dicke der Schichten aus und beeinträchtigt den Druck drastisch.

Was Sie neben der Verwaltung der Maßgenauigkeit tun müssen, ist:

• Achten Sie darauf, dass Ihre Düse einen guten Abstand zum Bett hat, um eine perfekte erste Schicht zu erhalten.
• Ich würde auf jeden Fall die ersten Schichten ausprobieren und schauen, ob sie gut werden.
• Richten Sie Ihr Bett richtig aus und stellen Sie sicher, dass es während des Erhitzens eben ist, damit Sie eventuelle Verformungen berücksichtigen können.
• Verwenden Sie ein Glasbett für eine sehr flache Oberfläche

Drucktemperatur

Die Temperatur spielt eine wichtige Rolle bei der Erzielung der gewünschten Genauigkeit. Wenn Sie bei einer hohen Temperatur drucken, tritt möglicherweise mehr Material aus, und es dauert länger, bis es abgekühlt ist.

Dies kann die Maßhaltigkeit Ihrer Drucke beeinträchtigen, da die vorherige Schicht, die noch nicht abgekühlt ist, von der nachfolgenden Schicht beeinflusst werden kann.

• Führen Sie einen Temperaturturm durch und finden Sie Ihre optimale Temperatur, die Druckfehler reduziert.
• In der Regel hilft es, die Drucktemperatur leicht zu senken (etwa 5 °C).
• Sie sollten eine möglichst niedrige Temperatur verwenden, die nicht zu einer Unterextrusion führt.

So haben die Schichten ausreichend Zeit zum Abkühlen, und Sie erhalten eine gleichmäßige und angemessene Maßhaltigkeit.

Kompensieren beim Entwerfen

Nachdem Sie die Maßgenauigkeit der Maschine eingestellt haben, sollten Sie auf dem richtigen Weg sein, aber in einigen Fällen können Sie Maße erhalten, die nicht so genau sind, wie Sie dachten.

Wir können die Ungenauigkeit bestimmter Teile in Bezug auf das Design berücksichtigen und vor dem 3D-Druck Änderungen an diesen Abmessungen vornehmen.

Dies ist nur von Bedeutung, wenn Sie Ihre eigenen Teile entwerfen, aber Sie können lernen, wie Sie Anpassungen an bestehenden Entwürfen vornehmen können, indem Sie einige YouTube-Tutorials ansehen oder einfach Zeit damit verbringen, die Design-Software selbst zu erlernen.

• Prüfen Sie die Druckkapazität Ihres Geräts und stellen Sie Ihre Motive entsprechend ein.
• Wenn Ihr 3D-Drucker nur bis zu einer bestimmten Auflösung drucken kann, können Sie die Größe wichtiger Abschnitte ein wenig erhöhen
• Skalieren Sie die Modelle anderer Konstrukteure, um sie an die Toleranzkapazität Ihrer Maschinen anzupassen.

Durchflussrate einstellen

Die Menge des aus der Düse austretenden Filaments ist direkt proportional dazu, wie effektiv die Schichten aufgetragen und abgekühlt werden.

Wenn die Fließgeschwindigkeit langsamer als optimal ist, können Lücken entstehen, und wenn sie zu hoch ist, kann es zu übermäßigem Material auf den Schichten kommen, z. B. zu Klecksen und Pickeln.

• Versuchen Sie, die richtige Durchflussmenge für den Druckprozess zu finden.
• Passen Sie die Durchflussmenge in kleinen Schritten an, indem Sie einen Durchflusstest durchführen und dann sehen, welche Durchflussmenge die besten Ergebnisse liefert.
• Achten Sie immer auf Überextrusion, wenn Sie die Durchflussrate erhöhen, und auf Unterextrusion, wenn Sie die Durchflussrate verringern.

Diese Einstellung eignet sich hervorragend zur Bekämpfung von Unter- oder Überextrusion in Ihren 3D-Drucken, was sich definitiv negativ auf die Maßgenauigkeit auswirken kann.

Horizontale Erweiterung in Cura

Mit dieser Einstellung in Cura können Sie die Größe Ihres 3D-Drucks in der X/Y-Achse anpassen. Wenn Sie einen 3D-Druck mit zu großen Löchern haben, können Sie einen positiven Wert auf Ihren horizontalen Offset anwenden, um dies auszugleichen.

Umgekehrt sollten Sie bei kleineren Löchern einen negativen Wert auf Ihren horizontalen Versatz anwenden, um dies auszugleichen.

Die Hauptrolle, die diese Einstellung spielt, ist:

• Er gleicht die Größenänderung aus, die durch das Schrumpfen beim Abkühlen entsteht.
• Es hilft Ihnen, die exakte Größe und die genauen Abmessungen Ihres 3D-Druckmodells zu erhalten.
• Wenn das Druckmodell kleiner ist, sollten Sie einen positiven Wert wählen, wenn es groß ist, sollten Sie einen kleineren Wert wählen.