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3D打印尺寸精度的快速指南

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:3D打印商情

2019-09-29 09:09

  尺寸精度指的是打印物体与原始文件的尺寸和规格相匹配的程度。对于精确的零件,需要选择最适合设计的打印工艺和材料。

  影响尺寸精度的因素?

  3D打印是一个不完善的过程。设计对象、选择打印方式和选择制作对象的材料等方面都可以影响最终尺寸精度。设计完成后,3D打印服务可以采取措施确保最终产品尽可能准确。

  1、机器精度:机器精度是3D打印机一个极期重要的参数,可以通过这一参数判断哪一款打印机更精确。许多制造商提供标准的尺寸精度,就为了让客户能在性能良好的机器上制造出他们精心设计的零件。

  2、材料:为你需要打印的物件选择正确的材料将大大提高其打印精度。比如说,与柔性SLA树脂相比,标准SLA树脂具有更高尺寸精度。

  3、对象尺寸:通常情况下,小型物件的打印精度高于大型物件。较大的物体有更大的制造误差空间。

  4、翘曲和收缩:3D打印涉及的工艺极有可能使材料发生翘曲和收缩。大面积的材料、平坦的表面和无支撑的结构都有可能发生扭曲,这应该在最终设计中尽量避免。

  5、支撑结构:为了达到高精度,支撑结构的存在几乎是不可避免。但是,打印结束后去除这些支撑结构又会影响产品的表面光洁度,也算是有得有失了。

  6、后处理:在打印的最后阶段做出的处理可能会影响终端部件的精确性,有时需要适当的冷却程序以使物体保持所需的形状。

  常见打印工艺的尺寸精度

  3D打印工艺的选择大都是以实现特定目的为主。比如原型采用FDM工艺打印制成,复杂物体采用选择性激光烧结制成等等。选择工艺时应考虑尺寸精度。即使已经选择了打印方式,了解标准精度和常见的失败原因也将有助于设计过程。

  1、FDM

  熔融沉积建模(FDM)是最常见的3D打印工艺之一,常用于生产快速原型或功能部件。工业FDM打印的尺寸公差为±0.15%,下限为±0.2mm。

  FDM 3D打印通过加热喷嘴挤出热塑性塑料来创建物体。对象一次打印一层,这些层根据其尺寸和结构以不同的速度冷却。这可能导致最终物件的翘曲和微小变化,需要更高打印温度的材料,如ABS,具有更大的翘曲风险。

ABS材料与PLA相比,机械性能和热性能有所改善

  2、SLA

  立体光刻(SLA)打印可生成由固化树脂制成的光滑、视觉上精确的部件。工业SLA打印的尺寸公差为±0.15%,下限为±0.01 mm。

  用于SLA打印的树脂需要时间来完全硬化。当打印大的、无支撑的材料被打印出来时,它们可能在自身重量或周围层的重量下变形。在打印过程的最后阶段,当物件从打印床上剥离时,材料也可能发生翘曲。

SLA树脂材料打印的注塑模具的原型,具有高细节和光滑的表面

  3、SLS

  选择性激光烧结(SLS)是一种特别精确的工艺,通常用于生产复杂的几何形状。SLS打印的尺寸公差为±0.3%,下限为±0.3 mm。

  SLS打印使用激光将粉末层烧结在一起。尽管此过程比FDM更准确,但仍有可能层与层之间不会以相同的速率冷却。这可能导致翘曲,尤其是在较大的SLS部件中。解决方案通常是将物体留在粉末床上直至完全冷却。

SLS非常适合用耐久、耐化学腐蚀的工程热塑性塑料制造功能原型

  4、MJ(材料喷射)

  材料喷射是最精确的3D打印工艺。材料喷射的尺寸公差为±0.1%,下限为±0.05mm。

  在材料喷射过程中不涉及热量,因此不可能发生翘曲和收缩问题。但是,可能无法正确打印薄壁和极其详细的特征。由MJ制成的物体也不如用FDM制造的物体那般耐用。当暴露在高温或潮湿等环境条件下时,它们可能会发生翘曲。

  5、金属3D打印

  金属3D打印与其他3D打印过程非常相似。金属打印的尺寸公差为±0.1 mm。

  虽然有几种不同的金属3D打印技术,但最常见的是使用类似于选择性激光烧结的技术。将金属粉末加热并熔合成层,因为这些层可能在不同温度下冷却,所以翘曲是一贯存在的问题。金属打印需要支撑结构,并且通常使用基于热的应力消除处理来防止生产完成后的翘曲。

  提高尺寸精度的技巧

  通常,材料喷射(MJ)具有最高的尺寸精度。SLA对于小于1000立方厘米的零件具有高精度,而SLS对于大于1000立方厘米的零件具有高精度。对于大多数零件而言,FDM是一种相对准确且具有成本效益的解决方案,尤其是在遵循下限的情况下。

  选择正确的工艺之后,可以通过以下技巧提高最终产品的准确性:

  1、避免大型平面支撑结构:在创建设计时,请尽量避免使用大而平坦的表面,并使用支撑结构来支撑容易下垂的区域。

  2、多个连接小部件:当打印大型物体时,可以考虑打印一些小部件用于连接形成类似于支撑的结构。

  3、标准材料:除非需要特定的性能,否则请选择不易变形的标准材料。

  4、下限:注意所选工艺的下限。数字化设计时不应具有小于这些限制的任何特征或细节。

  5、校准和加工打印床:如果直接操作打印机,请确保在生产开始之前校准设备并处于正常工作状态。考虑使用加热打印床将物体保持在均匀的温度,直到打印完成。

  有关特定打印过程和设计注意事项的信息,请查看3D集线器知识库,以提高打印对象的准确性。在生产开始之前,通常可以通过3D打印服务提出对特定设计的要求。

  用于制造分析的3D集线器设计将使用选定的打印工艺自动检查任何设计的可行性。上传文件以查看其是否符合尺寸、细节和壁厚的要求。如果未列出任何标志,则可以使用该打印工艺的尺寸精度正常创建对象。