Точность 3D-принтера: слой, разрешение, допуск

Рекламные листки принтеров пишут: «точность 25 микрон», «разрешение 50 мкм». Для детали на столе это числа из трёх разных миров. Если их не различать, легко ошибиться с заказом.

Три разных числа

Высота слоя. Расстояние, на которое опускается платформа между слоями. Меньше слой — глаже вертикальные стенки и плавнее наклонные поверхности. У FDM типично 0,1–0,2 мм, у фотополимера 0,03–0,05 мм.

Разрешение в плоскости (XY). У FDM его определяет диаметр сопла (0,4 мм) и точность шаговых двигателей. У LCD-принтеров с фотополимером это размер пикселя экрана (например, 0,035–0,05 мм), у лазерных SLA — диаметр пятна лазера (0,08–0,15 мм).

Допуск размеров. Реальная разница между моделью и деталью. Она складывается из усадки материала, калибровки, температурных деформаций, погрешности постобработки. Это самое важное число для сборки.

Что реально ожидать

Как видно, смола точнее, но не на порядок. «Стоматологический» принтер с калибровкой для зубных моделей даёт ±0,05 мм на небольшой детали и держит это за счёт стабильности процесса и профиля смолы под конкретную задачу.

Почему отверстия получаются меньше

На FDM нить выдавливается круглым профилем и слегка «раздувается», стенки внутреннего отверстия сжимают его. Отверстие 5 мм обычно получается 4,7–4,9 мм. Поэтому в моделях для сборки отверстия делают на 0,2–0,3 мм больше нужного, а штыри — на столько же меньше. Мы закладываем это при подготовке.

Усадка фотополимера

Смола при отверждении уменьшается на 1–3 %. Производители профилей компенсируют её настройками, но при смене смолы или условий посадка гуляет. Деталь, которая вчера вошла плотно, сегодня может болтаться. Поэтому для ответственных посадок мы печатаем пробную деталь и меряем её.

Как проверить точность

1. Штангенциркулем измерьте 3–5 ключевых размеров.
2. Сравните с моделью, посчитайте отклонение в процентах.
3. Для отверстий используйте калибры или болты.
4. Посмотрите на плоскостность: положите деталь на стекло и проверьте щупом зазоры.
5. Для сборок напечатайте пробный комплект.

Влияющие факторы

• Температура и влажность. PLA слегка усаживается, нейлон впитывает воду и меняет размеры на 0,5–1 %.
• Ориентация. Вертикальные размеры точнее горизонтальных на FDM; на смоле иначе.
• Постобработка. Шлифовка и покраска добавляют 0,05–0,2 мм.
• Размер детали. Чем крупнее деталь, тем больше накопленная ошибка.

Пример: втулка с посадкой на вал

Нужна втулка с внутренним диаметром 8 мм под вал 8 мм. Печать на FDM с допуском ±0,2 мм даст отверстие 7,8–8,1 мм: вал может не войти или болтаться. Поэтому мы закладываем в модель отверстие 8,3 мм для свободной посадки или 8,1 мм для плотной, печатаем одну пробную втулку и меряем калибром. Если вал входит с лёгким усилием, запускаем серию; если нет, корректируем на 0,1 мм и повторяем. Для фотополимера процедура та же, только шаг поправки меньше: 0,05 мм.

Для деталей, где важна не посадка, а внешний вид (фигурки, украшения, макеты), строгий допуск не нужен: хватит стабильного масштаба. Поэтому в заказе стоит отметить, какие два-три размера критичны, а остальные можно оставить «как получится».

Что заказчику не нужно знать

Вам не обязательно разбираться в микронах. Достаточно описать, как деталь будет собираться и на что смотреть: «вал диаметром 8 мм должен входить от руки», «крышка защёлкивается без зазора», «фигурка должна стоять ровно». Перевод этого в допуски, зазоры и настройки печати — наша задача.

Если нужно сделать

Детали с жёсткими допусками и мелкой геометрией печатаем на странице Фотополимерная печать: слой 0,03–0,05 мм, пробная деталь перед серией. Для крупных рабочих деталей смотрите FDM, а подготовку модели с учётом допусков — 3D-моделирование.