如何在你的3D打印作品中获得最佳尺寸精度

Roy Hill 26-08-2023
Roy Hill

对于3D打印的大多数用途来说,尺寸精度和公差在我们的模型中并没有巨大的意义,特别是如果你是为看起来很酷的模型或装饰进行3D打印。

另一方面,如果你想创建需要高尺寸精度和准确度的功能部件,那么你想采取一些步骤来达到目的。

SLA 3D打印机通常具有最好的分辨率,这转化为更好的尺寸精度和公差,但经过良好调整的FDM打印机仍然可以做得很好。 校准你的打印速度、温度和流速以获得最佳的尺寸精度。 确保稳定你的框架和机械部件。

本文的其余部分将对获得最佳尺寸精度进行一些额外的详细说明,所以继续阅读以了解更多。

    哪些因素会影响你在3D打印中的尺寸精度?

    在谈到影响3D打印部件尺寸精度的因素之前,让我先谈谈尺寸精度到底是什么。

    它只是指印刷品与原始文件的尺寸和规格的匹配程度。

    以下是对3D打印件的尺寸精度有影响的因素清单。

    • 机器精度(分辨率)
    • 印刷材料
    • 物体大小
    • 第一层的影响
    • 挤压不足或过度挤压
    • 印刷温度
    • 流速

    如何获得最佳公差& 尺寸精度

    3D打印在打印专门的零件时需要有很好的精度。 然而,如果你想以高水平的尺寸精度进行打印,以下因素将帮助你达到这个目的,同时也是提到的步骤。

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    机器精度(分辨率)

    当你试图提高你的尺寸精度时,你要看的第一件事是你的3D打印机所限制的实际分辨率。 分辨率归结为你的3D打印的质量可以达到多高,以微米为单位。

    你通常会看到XY分辨率和图层高度分辨率,这意味着沿X或Y轴的每个运动可以有多精确。

    在计算中,你的打印头能移动多少是有一个最小值的,所以这个数字越低,尺寸精度越高。

    现在,当涉及到实际的3D打印时,我们可以运行一个校准测试,你可以用它来计算出你的尺寸精度有多好。

    我建议自己打印一个XYZ 20毫米的校准立方体(由Thingiverse上的iDig3Dprinting制作),然后用一副高质量的卡尺测量尺寸。

    不锈钢的Kynup数字卡尺是亚马逊上评价最高的卡尺之一,这是有原因的。 它们非常精确,精确度可达0.01毫米,而且非常方便使用。

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    一旦你3D打印并测量了你的校准立方体,根据测量结果,你将需要直接在打印机的固件中调整你的步骤/毫米。

    你需要的计算和调整如下:

    E = 预期尺寸

    O = 观察到的尺寸

    S = 当前每毫米的步骤数

    然后:

    (E/O) * S = 你每毫米的新步数

    如果你的数值在19.90-20.1毫米之间,那么你就处于一个非常好的空间。

    All3DP介绍说:

    • 大于+/- 0.5毫米是不好的
    • 小于+/- 0.5毫米是平均水平
    • 小于+/- 0.2毫米为好
    • 小于+/- 0.1毫米是非常好的。

    根据需要进行调整,你应该更接近你的目标,即获得最佳的尺寸精度。

    • 使用在XY轴和Z轴上具有高分辨率(低微米)的3D打印机
    • SLA 3D打印机通常比FDM打印机具有更好的尺寸精度
    • 在Z轴方面,你可以得到一直到10微米的分辨率
    • 我们通常看到3D打印机的分辨率为20微米至100微米

    印刷材料

    根据你打印的材料,冷却后可能会有收缩,这将降低你的尺寸精度。

    如果你正在改变材料,并且不习惯收缩的程度,那么你要进行一些测试,以弄清如何在你的印刷品中获得最佳的尺寸精度。

    现在,你可以去找:

    • 如果你使用不同的材料,再次进行校准立方体测试以检查收缩水平
    • 根据所提到的印刷品的收缩程度,缩放你的印刷品。

    物体大小

    同样,物体的大小也很重要,因为大型物体往往会产生复杂的问题,而在这种大型物体中,不准确的情况有时会很严重。

    • 选择较小的物体,或将你的大物体分成较小的部分。
    • 将较大的物体分离成较小的部分,可以提高每个部分的尺寸精度。

    检查部件的运动

    机器的不同部分在3D打印过程中发挥着作用,所以在你去打印之前,每个部分都需要检查。

    • 检查所有的张紧带,并将其拧紧,以确保安全。
    • 确保你的线性杆和导轨都是直的。
    • 你还应该确保你的3D打印机得到良好的维护,并在线性杆&螺丝上使用一点油。

    改善你的第一层

    第一层就像考试中的第一道题,如果顺利的话,一切都会保持正常。 同样,如果处理不当的话,你的第一层会对打印模型的尺寸精度产生长久的影响。

    如果你把喷嘴放得太高或太低,就会影响到层的厚度,大大影响打印效果。

    在管理尺寸精度的同时,你需要做的是:

    • 确保你的喷嘴离床面有一段距离,以获得一个完美的第一层。
    • 我肯定会测试一下你的第一层,以及它们是否出来得好。
    • 适当调平你的床,并确保它在加热时是水平的,这样你就可以考虑到任何翘曲。
    • 使用玻璃床以获得非常平整的表面

    印刷温度

    温度在获得所需精度方面起着重要作用。 如果你在高温下打印,你可能会看到更多的材料出来,而且需要更多的时间来冷却。

    这可能会影响你的印刷品的尺寸精度,因为前一层没有冷却的印刷品可能会受到下面一层的影响。

    • 运行温度塔,找到你的最佳温度,减少印刷缺陷
    • 通常略微降低你的印刷温度(大约5°C)就能起到作用。
    • 你要使用尽可能低的温度,不要导致挤压不足。

    这将给你的图层提供适当的冷却时间,你将得到一个平滑和适当的尺寸精度。

    在设计的同时进行补偿

    在你设定了机器的尺寸精度后,你应该走上正轨,但在某些情况下,你可能得到的尺寸并不像你想象的那样精确。

    我们能做的是考虑到某些部件设计上的不准确性,并在3D打印之前对这些尺寸进行修改。

    这只有在你设计自己的零件时才会发生作用,但你可以通过一些YouTube教程或只是花时间自己学习设计软件来学习如何对现有设计进行调整。

    • 检查你的机器的印刷能力,并根据它来设置你的设计。
    • 如果你的3D打印机只能打印到某个分辨率,你可以将重要部分的尺寸增加一点
    • 缩放其他设计师的模型,以适应你的机器的公差能力。

    调整流速

    从喷嘴出来的长丝数量与你的图层得到有效沉积和冷却的程度成正比。

    如果流速比最佳流速慢,就会留下缝隙,如果流速高,就会在各层上看到过多的材料,如水泡和斑点。

    • 尝试为印刷过程找到合适的流速。
    • 使用流速测试,以较小的间隔进行调整,然后看看哪个流速能给你带来最好的结果。
    • 在提高流速的同时要始终注意过度挤压,在降低流速的同时要注意挤压不足。

    这一设置对于打击3D打印中的挤压不足或过度挤压是非常好的,这无疑会对你的尺寸精度产生负面影响/。

    Cura中的横向扩展

    Cura中的这一设置允许你在X/Y轴上调整3D打印的尺寸。 如果你的3D打印的孔太大,你可以在水平偏移上应用一个正值来补偿。

    反之亦然,对于较小的孔,你应该对你的水平偏移量应用一个负值来进行补偿。

    这种设定所发挥的主要作用是:

    • 它补偿了冷却时收缩时发生的尺寸变化。
    • 它可以帮助你获得你的3D打印模型的确切尺寸和准确尺寸。
    • 如果打印模型较小,比保持一个正值,如果它是大的,就选择一个较小的值。

    Roy Hill

    Roy Hill is a passionate 3D printing enthusiast and technology guru with a wealth of knowledge on all things related to 3D printing. With over 10 years of experience in the field, Roy has mastered the art of 3D designing and printing, and has become an expert in the latest 3D printing trends and technologies.Roy holds a degree in mechanical engineering from the University of California, Los Angeles (UCLA), and has worked for several reputable companies in the field of 3D printing, including MakerBot and Formlabs. He has also collaborated with various businesses and individuals to create custom 3D printed products that have revolutionized their industries.Aside from his passion for 3D printing, Roy is an avid traveler and an outdoor enthusiast. He enjoys spending time in nature, hiking, and camping with his family. In his spare time, he also mentors young engineers and shares his wealth of knowledge on 3D printing through various platforms, including his popular blog, 3D Printerly 3D Printing.