Как задать допуски при 3D печати на 3D принтере

Как задать допуски при 3D печати на 3D принтере

В мире 3D-печати допуски играют ключевую роль. Они определяют, насколько точно конечная деталь соответствует проектным размерам и функциональным требованиям. Зачастую именно неправильное задание допусков становится причиной несовместимости деталей, недостаточной прочности конструкции и необходимости повторной печати.

Эта статья подробно объяснит, как правильно задавать допуски при 3D-печати, рассмотрит основные ошибки, даст советы по настройке параметров принтера и проектированию моделей.

Что такое допуски и зачем они нужны в 3D-печати

Допуски — это допустимые отклонения фактических размеров детали от проектных значений. В 3D-печати они особенно важны, поскольку физическое поведение напечатанных деталей не всегда точно соответствует цифровой модели.

Например, если для отверстия под ось задан диаметр 10 мм без учета допусков, на практике оно может оказаться чуть меньше или больше из-за расширения пластика во время печати. В результате ось либо не войдет, либо будет болтаться.

Типы допусков

Допуски играют большую роль в высокоточных деталях, которые предназначены для сборки и механизмов. Никто не будет спорить, что точность размеров для вазы или контейнера не будут играть настолько большой роли, как при печати движущихся деталей какого-либо механизма или частей сборной модели.

В зависимости от назначения деталей существуют три основных типа подгонки:

Таким образом, необходимо давать тот или иной допуск, в зависимости от того, какой тип соединения используется и как будет использоваться та или иная деталь.

Факторы, влияющие на точность 3D-печати

1. Программные ошибки

На этапе подготовки модели к печати (нарезке) могут возникать ошибки из-за низкого разрешения файлов формата STL. Круглые поверхности превращаются в многогранники, что снижает точность размеров.

Чтобы этого избежать:

• Используйте высокое разрешение при экспорте моделей.
• Проверяйте модель на наличие ошибок с помощью программ вроде Meshmixer или Netfabb.

2. Машинные погрешности

Точность работы принтера зависит от его механической конструкции и калибровки:

• Натяжение ремней: слабые ремни приводят к люфтам и искажениям формы.
• Калибровка: неправильные настройки приводят к отклонениям размеров.
• Ортогональность осей: при перекосах детали теряют геометрическую точность.

3. Свойства материала

Разные материалы имеют различную склонность к усадке и деформации при охлаждении, что очень важно учитывать при проектировании и 3Д печати:

• PLA обеспечивает более стабильные размеры, но хрупок.
• ABS склонен к усадке и требует компенсации в допусках.
• PETG — хороший компромисс между прочностью и точностью.

Выбирая конкретный материал для 3Д печати нужно обязательно учитывать его характеристики и усадку. Можно напечатать пробные изделия, те же калибровочные кубики, чтобы оценить соответствие настроек и особенности материала.

Как правильно задавать допуски при проектировании для 3D-печати

1. Определите тип соединения

Для каждого соединения выберите подходящий тип подгонки:

• Посадка с зазором: добавьте 0,5–0,8 мм к диаметру отверстия относительно вала.
• Переходная посадка: оставьте зазор 0,1–0,3 мм.
• Посадка с натягом: уменьшите размер отверстия на 0,1–0,2 мм по сравнению с валом.

2. Учитывайте направление печати

Из-за особенностей FDM-печати допуски по оси Z (вертикальной) обычно менее точны, чем по осям X и Y.

Совет:

• Проектируйте критически важные размеры в горизонтальной плоскости.
• Используйте каплевидные отверстия вместо полностью круглых для вертикальных цилиндрических деталей.

Корректируйте размеры для компенсации усадки

Для материалов с высокой усадкой (например, ABS) увеличьте размеры модели на 1–2%.

Калибровка принтера для улучшения допусков

Проверка и настройка шагов двигателя экструдера (E-steps)

Правильная настройка количества подаваемой нити критически важна для точности размеров.

Как проверить:

• Отмерьте 100 мм нити перед экструдером.
• Запустите подачу на 100 мм через программное обеспечение.
• Измерьте фактическую подачу. Если она отличается, скорректируйте значение E-steps в прошивке.

Калибровка первого слоя

Первый слой задает основу для всей детали. Если он слишком сплющен, появляется эффект «слоновьей ноги», когда нижняя часть детали расширяется.

Советы:

• Настройте высоту сопла для ровного и плотного, но не сплющенного слоя.
• Используйте калибровочные тесты, такие как First Layer Test.

Проверка и натяжение ремней

Ремни должны быть натянуты так, чтобы при нажатии на них пальцем они слегка прогибались. Слишком слабые ремни вызывают люфт, а слишком тугие — повышенный износ.

Программные решения для точной настройки допусков

Слайсеры предлагают разные функции, которые помогают в повышении точности размеров. В частности, такие возможности предлагает Cura, то у большинства современных программ есть аналогичный функционал.

Практические тесты для проверки допусков

1. Калибровочные кубы и котики

Распечатайте тестовые кубы размером 20x20x20 мм или модель Calibration Cat. Измерьте размеры и определите фактические отклонения. Желательно распечатать не менее трех одинаковых моделей и выполнить их высокоточные замеры. Это позволит провести несложные вычисления и выяснить величину допусков для вашего принтера и конкретного материала. Это позволит изначально заложить эти данные при проектировании и отправке на печать.

2. Тесты на зазоры

Попробуйте тесты от Maker’s Muse или zapta на Thingiverse для проверки минимальных допустимых зазоров. Аналогичных текстов много и можно опробовать разные варианты, чтобы подобрать наиболее подходящий для вас. Инструменты позволяют определить, какие зазоры вы можете использовать в своих проектах.

Постобработка для достижения точных размеров

Даже при идеальных настройках иногда требуется дополнительная обработка:

• Шлифование: помогает убрать излишки материала.
• Сверление: расширяет отверстия до требуемого диаметра.
• Удаление опор: уменьшает деформации поверхности.

Учтите, что иной раз лучше просверлить отверстие, чем удалять опоры кусачками, так как последнее оставляет больше неточностей. Также нужно принимать во внимание, что постобработка – это всегда уменьшение, то есть она уменьшает размеры и важно не переборщить.

Заключение

Правильная настройка допусков при 3D-печати — это ключ к созданию качественных и функциональных деталей. Следуя советам, вы сможете минимизировать ошибки, улучшить подгонку элементов и получить более точные отпечатки.

Экспериментируйте, проверяйте и совершенствуйте свои навыки для достижения профессиональных результатов!