Para a maior parte das utilizações da impressão 3D, a precisão dimensional e as tolerâncias não têm grande importância nos nossos modelos, especialmente se estiver a imprimir em 3D para modelos ou decoração com um aspecto interessante.

Por outro lado, se pretender criar peças funcionais que exijam uma elevada exactidão e precisão dimensional, terá de tomar uma série de medidas para o conseguir.

As impressoras 3D SLA têm normalmente a melhor resolução, o que se traduz numa melhor precisão dimensional e tolerâncias, mas uma impressora FDM bem afinada pode também ser excelente. Calibre a velocidade de impressão, a temperatura e as taxas de fluxo para obter a melhor precisão dimensional. Certifique-se de que estabiliza a estrutura e as peças mecânicas.

O resto deste artigo abordará alguns pormenores adicionais sobre como obter a melhor precisão dimensional, por isso continue a ler para saber mais.

Que factores afectam a sua precisão dimensional na impressão 3D?

Antes de passar aos factores que afectam a precisão dimensional das suas peças impressas em 3D, deixe-me esclarecer o que é exactamente a precisão dimensional.

Refere-se simplesmente à forma como um objecto impresso corresponde ao tamanho e às especificações do ficheiro original.

Segue-se uma lista de factores que têm impacto na precisão dimensional das impressões 3D.

• Precisão da máquina (resolução)
• Material de impressão
• Tamanho do objecto
• Impacto da primeira camada
• Subextrusão ou sobreextrusão
• Temperatura de impressão
• Caudais

Como obter as melhores tolerâncias & Precisão dimensional

A impressão 3D requer um bom nível de precisão ao imprimir peças especializadas. No entanto, se pretender imprimir com uma precisão dimensional de alto nível, os seguintes factores ajudá-lo-ão a chegar lá, juntamente com os passos mencionados.

Precisão da máquina (Resolução)

A primeira coisa que deve ter em conta quando está a tentar melhorar a sua precisão dimensional é a resolução real a que a sua impressora 3D está limitada. A resolução resume-se à qualidade das suas impressões 3D, medida em microns.

Normalmente, verá a resolução XY e a resolução da altura da camada, que se traduzem na precisão de cada movimento ao longo do eixo X ou Y.

Há um mínimo de quanto a cabeça de impressão se pode mover de forma calculada, pelo que quanto mais baixo for esse número, mais exacta será a precisão dimensional.

Agora, no que diz respeito à impressão 3D propriamente dita, podemos efectuar um teste de calibração que pode ser utilizado para descobrir a qualidade da sua precisão dimensional.

Recomendo que imprima um cubo de calibração XYZ de 20 mm (feito por iDig3Dprinting no Thingiverse) e depois meça as dimensões com um par de paquímetros de alta qualidade.

Os calibradores digitais Kynup em aço inoxidável são um dos calibradores com melhor classificação na Amazon, e por boas razões. São muito precisos, até uma precisão de 0,01 mm e muito fáceis de utilizar.

Depois de imprimir em 3D e medir o seu cubo de calibração, dependendo da medida, terá de ajustar os passos/mm directamente no firmware da impressora.

Os cálculos e ajustamentos necessários são os seguintes:

E = dimensão prevista

O = dimensão observada

S = número actual de passos por mm

então:

(E/O) * S = o seu novo número de passos por mm

Se tiver um valor entre 19,90 - 20,1 mm, então está num espaço muito bom.

A All3DP descreve-o:

• Mais de +/- 0,5 mm é mau
• Menos de +/- 0,5 mm é a média
• Menos de +/- 0,2 mm é bom
• Menos de +/- 0,1 mm é fantástico

Faça os ajustes necessários e deverá estar mais perto do seu objectivo de obter a melhor precisão dimensional.

• Utilizar uma impressora 3D com alta resolução (inferior a microns) no eixo XY e no eixo Z
• As impressoras 3D SLA têm normalmente uma melhor precisão dimensional do que as impressoras FDM
• Em termos do eixo Z, é possível obter resoluções até 10 microns
• Normalmente vemos impressoras 3D com resoluções de 20 microns até 100 microns

Materiais de impressão

Dependendo do material com que está a imprimir, pode haver retracção após o arrefecimento, o que diminuirá a sua precisão dimensional.

Se estiver a mudar de material e não estiver habituado aos níveis de encolhimento, deve efectuar alguns testes para descobrir como obter a melhor precisão dimensional nas suas impressões.

Agora, pode optar por:

• Efectuar novamente um teste do cubo de calibração se estiver a utilizar um material diferente para verificar os níveis de retracção
• Dimensione a sua impressão em função do nível de encolhimento da referida impressão.

Tamanho do objecto

Da mesma forma, o tamanho do objecto é significativo porque os objectos grandes criam frequentemente problemas complexos e a imprecisão é por vezes galopante nesses objectos grandes.

• Opte por objectos mais pequenos ou divida o objecto maior em partes mais pequenas.
• A separação do objecto maior em partes mais pequenas aumenta a precisão dimensional de cada parte.

Verificar o movimento dos componentes

As diferentes partes da máquina desempenham um papel no processo de impressão 3D, pelo que cada uma delas precisa de ser verificada antes de se iniciar a impressão.

• Verifique todas as correias de tensão e aperte-as para ter a certeza.
• Certifique-se de que as barras lineares e as calhas estão todas direitas.
• Deve também certificar-se de que a sua impressora 3D está bem conservada e utilizar um pouco de óleo nas hastes lineares e nos parafusos.

Melhore a sua primeira camada

A primeira camada é como a primeira pergunta nos exames; se correr bem, tudo ficará bem. Da mesma forma, a sua primeira camada pode ter um impacto duradouro no modelo de impressão em termos de precisão dimensional, se não for tratada correctamente.

Se mantiver o bocal demasiado alto ou demasiado baixo, isso terá impacto na espessura das camadas, afectando drasticamente a impressão.

O que é necessário fazer para gerir a precisão dimensional é:

• Certifique-se de que o bico está a uma boa distância da cama para obter uma primeira camada perfeita
• Eu testaria definitivamente as suas primeiras camadas e veria se ficariam bem
• Nivele correctamente a sua cama e certifique-se de que está nivelada enquanto aquecida, para que possa ter em conta qualquer deformação
• Utilizar uma base de vidro para uma superfície muito plana

Temperatura de impressão

A temperatura desempenha um papel importante na obtenção da precisão pretendida. Se estiver a imprimir a uma temperatura elevada, poderá verificar que sai mais material e que demora mais tempo a arrefecer.

Isto pode afectar a precisão dimensional das suas impressões, uma vez que a camada anterior que não arrefeceu pode ser afectada pela camada seguinte.

• Execute uma torre de temperatura e encontre a sua temperatura ideal que reduz as imperfeições de impressão
• Normalmente, uma ligeira redução da temperatura de impressão (cerca de 5°C) resolve o problema
• O objectivo é utilizar a temperatura mais baixa possível que não resulte em subextrusão.

Isto dará tempo suficiente para que as suas camadas arrefeçam e obterá uma precisão dimensional suave e adequada.

Compensar durante a concepção

Depois de ter definido a precisão dimensional da máquina, deve estar no bom caminho, mas em alguns casos pode obter dimensões que não são tão precisas como pensava.

O que podemos fazer é ter em conta a imprecisão de certas peças em termos de design e fazer alterações a essas dimensões antes de as imprimir em 3D.

Isto só entra em jogo se estiver a desenhar as suas próprias peças, mas pode aprender a fazer ajustes aos desenhos existentes com alguns tutoriais do YouTube ou simplesmente passar algum tempo a aprender o software de desenho.

• Verifique a capacidade de impressão da sua máquina e defina os seus desenhos de acordo com essa capacidade.
• Se a sua impressora 3D só pode imprimir até uma determinada resolução, pode aumentar um pouco o tamanho das secções importantes
• Dimensione os modelos de outros projectistas para os adaptar à capacidade de tolerância das suas máquinas.

Ajustar o caudal

A quantidade de filamento que sai do bocal é directamente proporcional à eficácia com que as camadas são depositadas e arrefecem.

Se a taxa de fluxo for mais lenta do que o ideal, pode deixar lacunas e, se for elevada, pode assistir-se a um excesso de material nas camadas, como manchas e borbulhas.

• Tente encontrar o caudal correcto para o processo de impressão.
• Ajuste em pequenos intervalos utilizando um teste de caudal e veja qual o caudal que lhe dá melhores resultados
• Tenha sempre em atenção a sobreextrusão ao aumentar o caudal e a subextrusão ao diminuir o caudal.

Esta definição é óptima para combater a subextrusão ou a sobreextrusão nas suas impressões 3D, o que pode afectar negativamente a sua precisão dimensional/

Expansão horizontal em Cura

Esta definição no Cura permite-lhe ajustar o tamanho da sua impressão 3D no eixo X/Y. Se tiver uma impressão 3D com orifícios demasiado grandes, pode aplicar um valor positivo ao seu desvio horizontal para compensar.

Ao contrário, para furos mais pequenos, deve aplicar um valor negativo ao seu desvio horizontal para compensar.

O principal papel desempenhado por esta definição é:

• Compensa a alteração de tamanho que ocorre quando o produto encolhe à medida que arrefece.
• Ajuda-o a obter o tamanho exacto e as dimensões precisas do seu modelo de impressão 3D.
• Se o modelo de impressão for mais pequeno, mantenha um valor positivo e, se for grande, opte por um valor mais pequeno.