دقت پرینترهای سه بعدی حاصل همگرایی کالیبراسیون دقیق مکانیکی، پایداری حرارتی متریال و محاسبات ریاضی در نرمافزار اسلایسر است. به منظور دستیابی به بالاترین تلرانس ابعادی، باید متغیرهایی نظیر لرزش نازل، رزولوشن لایهها و انقباض فیلامنت را در تعادل نگه دارید. در یک کلام، دقت بالا در گرو تکرارپذیری استپر موتورها و تنظیم بهینه پارامترهای محیطی است که انحرافات هندسی را به حداقل میرساند. این مقاله از مجله دیجی کارتریج، تمام آن چیزی است که برای درک کیفیت خروجی در تولید افزایشی نیاز دارید.
- بررسی دقت هندسی در تکنولوژیهای مختلف
- عوامل مکانیکی موثر بر پایداری ابعادی
- متغیرهای شیمیایی؛ انقباض متریال و پایداری حرارتی
- بهینهسازی نرمافزاری برای دقت پرینترها
- کالیبراسیون دقیق در تولید
- روشهای پیشرفته برای افزایش دقت پرینترهای سه بعدی
- تاثیر رطوبتسنجی متریال بر پایداری ابعادی
- سخن پایانی
- سوالات متداول
بررسی دقت هندسی در تکنولوژیهای مختلف
دقت پرینترهای سه بعدی در سیستمهای FDM با SLA یا SLS تفاوت ماهوی دارد. در حالی که در FDM ما با قطر نازل و حرکت مکانیکی تسمهها درگیر هستیم، در رزینیها طول موج نور و پیکسلهای نمایشگر تعیینکننده هستند.
نقش رزولوشن لایهها و میکرواستپینگ
بسیاری از افراد بر این باورند که رزولوشن همان دقت است، اما این یک باور اشتباه است. رزولوشن لایهها یا همان ضخامت لایه (Layer Height) تنها روی سطح صافی تاثیر دارد، اما دقت پرینترهای سه بعدی به طور مستقیم به گامهای استپر موتور و توانایی برد کنترلر در پردازش دقیق کدها (G-code) وابسته است. استفاده از درایورهای با کیفیت که از میکرواستپینگ 1/256 پشتیبانی میکنند، لرزش را حذف کرده و تکرارپذیری را تضمین مینماید.
این مقاله را از دست ندهید: آشنایی با 7 روش کسب درآمد از پرینتر سه بعدی
عوامل مکانیکی موثر بر پایداری ابعادی
در صورتی که بدنه پرینتر شما صلبیت لازم را نداشته باشد، تمام تنظیمات نرمافزاری بیفایده خواهد بود:
- لقی تسمهها (Backlash): کوچکترین شل بودن در تسمههای GT2 باعث میشود دایرهها به شکل بیضی چاپ شوند.
- کالیبراسیون محورهای X، Y و Z: تنظیم دقیق گام بر میلیمتر نخستین قدم برای رسیدن به دقت پرینترهای سه بعدی در مقیاس صنعتی است.
- لرزش نازل و پدیده Ghosting: وقتی سرعت پرینت بالا میرود، اینرسی هد باعث ایجاد موج در سطوح صاف میشود.
متغیرهای شیمیایی؛ انقباض متریال و پایداری حرارتی
هر مادهای ضریب انبساط حرارتی خاص خود را دارد. دقت پرینترهای سه بعدی زمانی به چالش کشیده میشود که فیلامنت ABS حین خروج از نازل منقبض شده و منجر به پدیده Warping یا بلند شدن لبهها از روی صفحه داغ میشود.
مدیریت دمای محفظه
برای متریالهای مهندسی، داشتن یک محفظه بسته و گرم، مهم است. ثبات دمایی موجب میشود تنشهای داخلی قطعه آزاد نشود و تلرانس ابعادی در تمام جهات حفظ گردد. طبق مقالات علمی انجام شده، نوسان دمایی بیش از 5 درجه سانتیگراد میتواند تا 0.2 میلیمتر خطا در قطعات بزرگ ایجاد نماید.
| تکنولوژی چاپ | متوسط تلرانس (mm) | عامل اصلی محدودکننده | بهترین کاربرد |
| FDM (ترموپلاستیک) | 0.1 تا 0.3 | قطر خروجی نازل و انقباض | قطعات صنعتی و کاربردی |
| SLA (رزینی) | 0.01 تا 0.05 | دقت اپتیکال و رزولوشن LCD | جواهرسازی و دندانپزشکی |
| SLS (پودری) | 0.05 تا 0.1 | توزیع حرارتی در بستر پودر | قطعات پیچیده بدون ساپورت |
بهینهسازی نرمافزاری برای دقت پرینترها
نرمافزار اسلایسر (Slicer) جایی است که هندسه به دستورات حرکتی تبدیل میشود. تنظیماتی مانند Wall Thickness (ضخامت دیواره) و میزان Infill به طور مستقیم بر استحکام و به تبع آن بر تغییر شکل قطعه اثر میگذارند.
جبرانسازی ابعادی
یکی از ترفندهای حرفهای برای ارتقای دقت پرینترهای سه بعدی، استفاده از قابلیت جبرانسازی افقی است. اگر سوراخهای قطعه شما همیشه کوچکتر از فایل طراحی در میآیند، با این تنظیم میتوانید خطای ناشی از پهن شدن متریال ذوب شده را جبران نمایید.
کالیبراسیون دقیق در تولید
دستیابی به حداکثر پتانسیل دستگاه، فراتر از زیبایی بصری است. در اینجا به برخی از مزایای مهم اشاره میکنیم:
- اعتبار برند در خروجی نهایی: خروجی صیقلی و دقیق، امضای حرفهای بودن شما در بازار خدمات پرینت است.
- مونتاژ بدون نقص: قطعاتی که باید در هم چفت شوند (مثل پیچ و مهره)، تنها با رعایت دقیق تلرانس هندسی قابل استفاده هستند.
- کاهش ضایعات متریال: با حذف خطاهای ابعادی، دیگر نیازی به تکرار چاپ قطعات معیوب نخواهید داشت که این امر هزینههای تولید را به شدت کاهش میدهد.
- عمر طولانی قطعات مکانیکی: دستگاهی که کالیبره باشد، فشار کمتری به موتورها و بلبرینگها وارد مینماید.
روشهای پیشرفته برای افزایش دقت پرینترهای سه بعدی
در صورتی که به دنبال رکوردهای جدید در دقت هستید، باید به جزئیات میکروسکوپی دقت نمایید. استفاده از ریلهای حرکتی (Linear Rails) به جای چرخهای V-Slot، لرزشهای ناخواسته را در سرعتهای بالا حذف میکند. از سوی دیگر، کالیبراسیون Flow Rate (نرخ جریان) متناسب با هر برند فیلامنت، از تزریق اضافی متریال که منجر به از بین رفتن گوشههای تیز میشود، جلوگیری میکند.
چرا صد در صد دقت ممکن نیست؟
در دنیای فیزیک، پدیدهای به نام انحراف تصادفی وجود دارد. حتی در گرانترین دستگاههای تولید افزایشی، خطای کوانتومی و نویزهای الکترونیکی وجود دارند. هدف ما در بحث دقت پرینترهای سه بعدی، نه حذف کامل خطا، بلکه رساندن آن به زیر آستانه حساسیت کاربرد قطعه است. برای مثال، در یک قطعه دکوری خطای 0.5 میلیمتر اهمیتی ندارد، اما در یک ایمپلنت پزشکی، 0.01 میلیمتر هم مهم است.
تاثیر رطوبتسنجی متریال بر پایداری ابعادی
بسیاری از کاربران از تاثیر مخرب رطوبت بر دقت پرینترهای سه بعدی غافل هستند. پلیمرها مواد هیگروسکوپیک هستند، یعنی رطوبت محیط را میبلعند و این یعنی فاجعه برای دقت.
تبخیر ناگهانی و حبابهای میکرونی
وقتی فیلامنت مرطوب وارد نازل 220 درجه میشود، آب داخل آن به بخار تبدیل شده و منجر به ایجاد انفجارهای میکرونی در خروجی میشود. این اتفاق نه تنها سطح قطعه را خراب میکند، بلکه باعث نوسان در نرخ جریان (Flow Rate) شده و ابعاد نهایی قطعه را از کالیبراسیون خارج میکند.
ثبات قطر فیلامنت (مثلا 1.75 میلیمتر با تلرانس 0و 0.02) به طور مستقیم با دقت پرینترهای سه بعدی گره خورده است. استفاده از درایر (Dryer) فعال حین پرینت این مشکل را حل میسازد.
استفاده از ابزارهای اندازهگیری دقیق
به منظور رسیدن به اوج دقت، شما باید بتوانید خطا را با اعداد واقعی لمس کنید. تکیه بر چشم غیرمسلح در دنیای مهندسی جایی ندارد.
کار با کولیس دیجیتال و میکرومتر
برای بررسی دقت پرینترهای سه بعدی، چاپ یک مکعب 20 در 20 میلیمتر کافی نیست. شما باید تست انحراف دایرهای انجام دهید.
- یک استوانه با قطر داخلی و خارجی مشخص چاپ کنید.
- با کولیس دیجیتال، قطر را در سه جهت مختلف اندازه بگیرید.
- میانگین اختلافات را در بخش Horizontal Expansion اسلایسر وارد نمایید.
دقت داشته باشید که انقباض متریال در محور Z همواره کمتر از محورهای X و Y است؛ چرا که لایهها روی هم فشرده میشوند. این یک نکته مهم در طراحی قطعات مکانیکی پیچیده است.
سخن پایانی
در نهایت، در این مقاله از مجله دیجی کارتریج دیدیم که دقت پرینترهای سه بعدی اکوسیستمی از مکانیک، شیمی مواد و هوش نرمافزاری است. برای اینکه همواره بهترین خروجی را بگیرید، کالیبراسیون دورهای محورها، شناخت رفتار حرارتی متریال و تسلط بر تنظیمات اسلایسر را در اولویت قرار دهید. شایان به ذکر است که حالا تفاوت بین یک آماتور و یک متخصص، در درک همین جزئیات میکرونی و توانایی کنترل انحرافات ابعادی است. برای خرید کارتریج 87a کلیک کنید.
سوالات متداول
چگونه متوجه شویم دقت پرینترهای سه بعدی ما کاهش یافته است؟
اگر قطعات چاپ شده دیگر به راحتی روی هم سوار نمیشوند یا دایرهها به شکل بیضی در میآیند، دستگاه شما دچار لقی مکانیکی یا کاهش تکرارپذیری شده است. تست چاپ مکعب کالیبراسیون بهترین روش برای سنجش سریع میزان انحراف در سه محور اصلی است.
آیا نوع نازل در دقت پرینترهای سه بعدی تاثیرگذار است؟
بله، قطر نازل به طور مستقیم بر رزولوشن افقی (XY) اثر میگذارد؛ نازلهای کوچکتر (مثل 0.2 میلیمتر) جزئیات ظریفتری چاپ میکنند اما زمان چاپ را افزایش میدهند. همچنین جنس نازل در پایداری نرخ جریان متریال موثر است.
تاثیر نرمافزار بر تلرانس ابعادی قطعه چقدر است؟
نرمافزار اسلایسر با تنظیم پارامترهایی مثل ضریب جریان و جبرانسازی دیوارها، میتواند تا 30 درصد خطاهای مکانیکی و انقباضی را پوشش دهد. تنظیم اشتباه سرعت و شتاب در اسلایسر، اصلیترین عامل ایجاد لرزش و کاهش دقت هندسی است.
منبع: eplus3d
دیدگاهتان را بنویسید