تنها به این دلیل که چاپگر سه بعدی در مشخصات پرینت از وضوح بالایی برخوردار است، به این معنی نیست که قطعات چاپ شده سه بعدی شما صحیح یا دقیق باشند.
درک معنای دقت صحیح (Accuracy)، دقت تکرارپذیر (Precision) و تلرانس برای دستیابی به عملکرد پرینت سه بعدی هدفمند برای هر کاربردی ضروری است. در این پست، معنی این اصطلاحات و نحوه تفکر درباره آنها را در زمینه چاپ سه بعدی بررسی خواهیم کرد.
تعریف دقت صحیح، دقت تکرارپذیر و تلرانس
بیایید با تعاریف شروع کنیم: تفاوت بین دقت صحیح، دقت تکرارپذیر و تلرانس در چیست؟ برای هر اصطلاح، از یک هدف – یک مثال معمول برای باز کردن این مفاهیم – برای کمک به تجسم معنی آن استفاده میکنیم.
دقت صحیح
دقت صحیح یعنی اندازه گیری چقدر به مقدار واقعی نزدیک است. در مورد یک هدف، مقدار واقعی مرکز هدف است. هرچه بیشتر به مرکز هدف نزدیک شوید، دقت صحیح بیشتر خواهد بود. در دنیای چاپ سه بعدی، مقدار واقعی برابر با ابعادی است که در CAD طراحی می کنید. تنظیمات چاپ سه بعدی به طراحی دیجیتال چقدر نزدیک است؟
دقت تکرارپذیر
دقت تکرارپذیر، تکرارپذیری اندازه گیری را مورد سنجش قرار می دهد – تا چه اندازه گلوله های پرتاب شده به هدف نزدیک هستند؟ دقت تکرارپذیر تنها این سازگاری را اندازه گیری می کند. ممکن است هر بار در نزدیکی همان نقطه قرار بگیرند، اما لازم نیست که آن نقطه مرکز هدف باشد. در چاپ سه بعدی، این در نهایت به قابلیت اطمینان تبدیل میشود. آیا می توانید برای تولید نتایج مورد انتظار خود برای هر سری چاپ، به دستگاه خود اعتماد کنید؟
در اصطلاحات گسترده مهندسی، “دقت تکرارپذیر” به طور کلی تکرارپذیری را اندازه گیری می کند. هنگام مقایسه متریال چاپ سه بعدی، “دقیق” می تواند به متریالی اشاره کند که قادر به چاپ هندسه های بسیار پیچیده هستند. به عنوان مثال، Formlabs Grey Pro Resin و Rigid Resin دارای مدول یا سفتی بالای سبز هستند که امکان چاپ موفقیت آمیز ویژگی های ظریف و پیچیده را فراهم می کند.
تلرانس
دقیقاً چقدر نیاز است دقیق باشید؟ این مفهوم توسط تلرانس تعریف می شود و تلرانس نیز توسط شما معین میشود. چه مقدار آزادی عمل در برنامه خود دارید؟ واریانس قابل قبول نزدیک به اندازه گیری دقیق چیست؟ این به پروژه شما بستگی دارد، به عنوان مثال، قطعه ای با مجموعه مکانیکی دینامیک به تلرانس شدیدتری نسبت به چیزی شبیه یک محفظه پلاستیکی ساده نیاز دارد.
اگر تلرانس را تعریف می کنید، به احتمال زیاد دقت تکرارپذیر را نیز می خواهید، بنابراین فرض کنید که ما در حال اندازهگیری دقت تکرارپذیر پرتاب گلوله به مرکز هدف هستیم. پیش از این، تصاویر روی هدف را که در سمت راست تصویر قرار داشت، (نبود دقت تکرارپذیر) تعریف کردیم.
با این حال، اگر دامنه تلرانس شما نسبتاً گسترده باشد، ممکن است اشکالی نداشته باشد. گلوله ها در تصویر راست، به اندازه هدف سمت چپ نزدیک به هم نیستند، اما اگر دامنه دقت تکرارپذیر قابل قبول فاصله ۵/۲± حلقه ای باشد، در محدوده هستید.
به طور کلی، دستیابی و داشتن تلرانس های شدیدتر، به معنای بالاتر بودن هزینه های تولید و تضمین کیفیت است.
چگونه می توان دقت صحیح و دقت تکرارپذیر را در چاپ سه بعدی درک کرد
هنگام تفکر در مورد دقت صحیح و دقت تکرارپذیر در چاپ سه بعدی، فاکتورهای مختلفی باید در نظر گرفته شوند، اما شناسایی نیازهای خاص خود نیز اهمیت دارد.
به عنوان مثال، یک چاپگر سه بعدی دقیق اما ناصحیح ممکن است بهترین انتخاب برای برخی از برنامه ها باشد. دستگاه مدل سازی تحت رسوب ذوب شده با هزینه کم (FDM) قطعات کم دقتی تولید می کند، اما برای یک مربی که برای اولین بار به دانش آموزان در مورد چاپ سه بعدی آموزش می دهد، منطبق شدن دقیق مدل با طرح CAD دانش آموز، ممکن است چندان مهم نباشد.
با این حال، دانستن اینکه چاپگر به طور مداوم همانطور که وعده داده شده کار خواهد کرد و کیفیت مورد انتظار را در حد تلرانس های مورد نظر کاربر تولید می کند، می تواند برای یک تجربه موفق بسیار مهم باشد.
در اینجا چهار عامل مهم در تعیین دقت صحیح و دقت تکرارپذیر چاپگر سه بعدی وجود دارند:
فناوری چاپ سه بعدی
چاپ سه بعدی یک فرآیند افزودنی است، بنابراین قطعات به صورت لایه به لایه ساخته می شوند. هر لایه فرصتی برای عدم دقت صحیح ایجاد می کند و فرایند به وجود آمدن لایه ها بر میزان دقت یا تکرارپذیری دقت صحیح هر لایه تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، در چاپ سه بعدی FDM، لایه ها توسط یک نازل اکسترود می شوند که فاقد کنترل و توانایی دستیابی به جزئیات پیچیده ای است که سایر فرآیندهای چاپ سه بعدی می توانند ارائه دهند.
از آنجا که لایه ها اکسترود شده اند، قطعات FDM ممکن است عدم دقت صحیح در مورد مشخصه های پیچیده را نشان دهند. (قطعه FDM در سمت چپ، قطعه SLA در سمت راست).
در چاپ سه بعدی استریولیتوگرافی (SLA)، مواد رزینی مایع توسط لیزر بسیار دقیقی برای تشکیل هر لایه مورد تابش قرار می گیرند که می توانند به جزئیات بسیار دقیق تری دست یابند و برای دستیابی مکرر به نتایجی با کیفیت بالا قابل اطمینان تر هستند.
به طور مشابه، چاپ سه بعدی پخت لیزری انتخابی (SLS) متکی به دقت تکرارپذیر لیزر است تا پودر نایلون را به قطعات جامد تبدیل کند.
مشخصات چاپگر سه بعدی به تنهایی دقت صحیح ابعادی نهایی را نشان نمی دهد. یکی از برداشت های اشتباه رایج از دقت صحیح برای فن آوری های مختلف چاپ سه بعدی، توصیف وضوح XY به عنوان دقت تکرارپذیر ابعادی است.
برای چاپگرهای پردازش دیجیتالی نور (DLP)، وضوح XY، اندازه پیکسل پیش بینی شده می باشد. بسیاری از سیستمهای چاپگر سه بعدی از این اندازه پیکسل پیش بینی شده یا وضوح XY به عنوان عدد دقت صحیح کلی استفاده می کنند – به عنوان مثال، اندازه پیکسل پیش بینی شده ۷۵ میکرون را گرفته و مدعی می شوند که دقت صحیح دستگاه ۷۵± میکرون است.
با این حال، این داده ها هیچ تاثیری در دقت صحیح قطعه چاپ شده ندارند. بسیاری از منابع خطا وجود دارند که هنوز در دقت صحیح، از اجزای سازنده و کالیبراسیون تا متریال و پس پردازش تأثیر دارند.
متریال
همچنین بسته به نوع استفاده از متریال برای چاپ و خصوصیات مکانیکی این مواد، دقت صحیح ممکن است متفاوت باشد که همچنین می تواند بر تاب برداشتن چاپ تأثیر بگذارد.
مدول بالای سبز Formlabs Rigid Resin یا مدول پیش از پخت، به این معنی است که می تواند قطعات بسیار نازک را با دقت تکرارپذیر و احتمال نقص کمتری چاپ کند.
باز هم، همه چیز به برنامه شما بستگی دارد. به عنوان مثال، در چاپ سه بعدی دندان، دقت صحیح بسیار مهم است. با این حال اگر در حال چاپ یک مدل مفهومی هستید، ممکن است هدف شما تنها دریافت یک حس کلی برای یک محصول فیزیکی باشد و دقت صحیح، اهمیت کمتری خواهد داشت.
حاشیه ها، سطوح قالب و نقاط تماس چاپ شده در Formlabs Dental Model Resin هنگام چاپ روی تنظیمات چاپ ۲۵ میکرونی، دقت صحیح ۳۵ ± میکرون از مدل دیجیتال، بیش از ۸۰ درصد نقاط سطح دارند. دقت صحیح سراسری در یک قوس کامل در هنگام چاپ در ۲۵ یا ۵۰ میکرون، در حدود ۱۰۰ میکرون از ۸۰ درصد سطح است.
پخت نهایی
غالباً، قطعات پس از پرینت سه بعدی نیاز به پخت نهایی دارند و پخت نهایی باعث جمع شدگی می شود. این برای هر قطعه ای که با فرایندهای چاپ سه بعدی SLA یا DLP مبتنی بر رزین تولید می شوند طبیعی است و بسته به چاپگر ممکن است لازم باشد در طراحی ها مورد توجه قرار گیرد. PreForm، نرم افزار رایگان آمادهسازی فایل چاپی Formlabs، به طور خودکار این جمع شدگی را جبران می کند تا اطمینان حاصل کند که پرینتهای پخت نهایی از نظر ابعاد نسبت به طرح های اصلی CAD دقیق هستند.
نظام
دستیابی به یک چاپ سه بعدی موفق، نیاز به توجه کل فرایند نسبت به چاپگر دارد.
نرم افزار آماده سازی چاپ، متریال و ابزارهای پس پردازش همه می توانند به نتایج نهایی کمک کنند. به طور کلی، سیستم های یکپارچه ای که برای کار با یکدیگر طراحی شده اند، نتایج قابل اطمینان تری را ایجاد می کنند.
تلرانس گذاری در چاپ سه بعدی
بر خلاف کار با دستگاه که قطعات تدریجا برای تلرانس شدیدتر تصحیح می شوند، چاپ سه بعدی دارای یک مرحله تولید خودکار است. در حالی که سطوح پیچیده هزینه ای را به فرآیندی مانند برش CNC می افزایند، پیچیدگی در چاپ سه بعدی اساساً رایگان است، اگرچه تلرانس یک قطعه چاپ شده سه بعدی را نمی توان به طور خودکار بدون دسته بندی مجدد روش های کاهشی فراتر از آنچه چاپگر می تواند تولید کند، تصحیح نمود.
اگر پیچیدگی های انبوه مانند بریدگی لبه جوش و سطوح پیچیده دارید و لزوماً به دقت تکرارپذیر سطح بالاتر از ۰۰۵/۰ ± در (ماشین کاری استاندارد) نیازی ندارید، چاپ سه بعدی گزینه بسیار خوبی است. تلرانس فراتر از ماشین کاری استاندارد، باید به صورت کاهشی، چه از طریق پایان دستی و چه ماشین کاری، در قطعات چاپ شده سه بعدی و قطعات CNC حاصل شود.
SLA بالاترین تلرانس را در فناوری های چاپ سه بعدی موجود تجاری دارد. در مقایسه با دقت صحیح ماشینکاری، تلرانس چاپ سه بعدی SLA چیزی بین ماشین کاری استاندارد و ماشین کاری عالی است.
به طور کلی، متریال SLA سازگارتر زون تلرانس گسترده تری از مواد سخت تر دارند. هنگام چاپ قطعات برای مجموعه ها به طور خاص، طراحی برای تلرانس مناسب و تناسب، زمان پس پردازش و سهولت مونتاژ را کاهش می دهد و هزینه متریال تکراری را می کاهد.
درباره چاپگرهای سه بعدی بیشتر بیاموزید
در ارزیابی پرینترهای سه بعدی، خصوصیات زیادی وجود دارند که باید مورد توجه قرار گیرند – آیا قطعات شما باید ایزوتروپ باشند؟ قطعات شما (و بنابراین، متریال) به چه خصوصیات مکانیکی نیاز دارند؟ یکی از بهترین راهها برای شروع، مشاهده قطعات چاپی واقعی است. یک نمونه رایگان از Formlabs از متریال مختلف انتخاب کنید تا خودتان کیفیت SLA را ببینید.
بدون دیدگاه