Přesnost a tolerance 3D tisku

Co reálně čekat

U běžného dílu z běžného materiálu se pohybujeme v tolerancích okolo dvou desetin milimetru u malých rozměrů a zhruba dvou promile u rozměrů větších. Na dílu o délce 200 mm to tedy znamená odchylku kolem čtyř desetin.

Tyto hodnoty nejsou zaručené pro každý tvar a materiál. PLA drží rozměry nejlépe, protože se smršťuje málo. PETG o něco hůř. ASA a ABS se smršťují znatelně víc a u velkých dílů se to projeví. Kompozity s uhlíkovými vlákny jsou naopak rozměrově velmi stálé, což je jeden z důvodů, proč po nich saháme u přípravků.

Pokud má díl jeden nebo dva rozměry, které musí sedět opravdu přesně, řekněte nám které. Umíme je vytáhnout jako kritické a ošetřit je, i kdyby to mělo znamenat dokončení obráběním. Bez té informace vyrobíme celý díl se stejnou péčí všude.

Proč se rozměr mění

Materiál se nanáší roztavený a pak tuhne. Při tuhnutí se smršťuje. Kolik toho ubere, závisí především na složení materiálu, ne na teplotě trysky. PLA se smršťuje málo, PETG o něco víc, ASA a ABS znatelně. Kompozity s uhlíkovými vlákny drží rozměr nejlépe, právě proto po nich saháme u přípravků.

Smrštění se navíc neprojeví rovnoměrně. Dlouhý rozměr se zkrátí víc než krátký, a díl uchycený k podložce se v rozích rád zvedne. U velkých plochých desek z ASA nebo ABS je to nejčastější příčina neshody rozměru.

V praxi to řešíme volbou materiálu, orientací dílu, uzavřenou komorou u materiálů náchylných ke kroucení a u velkých dílů i rozdělením na části, které se pak spojí.

Proč jsou otvory vždycky menší

Kruhový otvor se tiskne jako mnohoúhelník složený z krátkých rovných úseků, které leží vždy uvnitř kruhu. K tomu se přidá smrštění a mírné roztečení materiálu do prostoru otvoru. Výsledek je, že díra vyjde menší, typicky o jednu až tři desetiny milimetru.

Je to předvídatelná chyba, takže se s ní dá počítat. Postupy jsou tři:

• Navýšit průměr v modelu o známou hodnotu podle materiálu.
• Vytisknout menší a dovrtat na přesný rozměr. Je to nejpřesnější cesta a u hřídelí, ložisek a čepů ji volíme skoro vždy.
• Nechat to na nás. Napište, co má do otvoru přijít, a vůli nastavíme.

Svislé otvory vycházejí přesněji než otvory ležící ve vodorovné rovině, protože ty se navíc tisknou přes převis a v horní části se deformují do tvaru slzy.

Sloní noha a první vrstva

První vrstva je přitlačená k podložce, aby se dobře uchytila. Tím se ale roztlačí do stran a díl je u dna nepatrně širší. Tomu se říká sloní noha a projeví se řádově v desetinách milimetru.

Pokud má díl dosedat spodní plochou nebo se zasouvat do otvoru, počítáme s tím a spodní vrstvu upravujeme. U přesných dosedacích ploch je nejjistější dno lehce přebrousit nebo plochu obrobit.

Přesnost není ve všech směrech stejná

V rovině podložky, tedy v osách X a Y, je přesnost dána mechanikou stroje a je vysoká. Ve svislé ose je rozměr násobkem výšky vrstvy, takže výška dílu vždy skončí na nejbližším násobku. Při vrstvě 0,2 mm nelze mít díl vysoký 10,15 mm.

To samo o sobě nevadí, ale je dobré o tom vědět, když má díl zapadnout do sestavy na výšku. Řešením je jemnější vrstva v kritické oblasti, nebo přebroušení.

Přesnost versus pevnost

Někdy jdou tyto dva požadavky proti sobě. Nejpřesnější orientace nemusí být nejpevnější, protože pevnost určuje směr vrstev vůči zatížení. Díl uložený tak, aby měl hezký otvor, může být zároveň uložený tak, že se v místě zatížení rozdělí mezi vrstvami.

Proto se u funkčních dílů ptáme, kudy působí síla. Když to víme, zvolíme kompromis vědomě a řekneme vám, čeho jsme se museli vzdát.

Když tisk na přesnost nestačí

Jsou případy, kdy tolerance v desetinách nestačí. Uložení valivého ložiska, těsnicí plocha, dosedací plocha přírubového spoje, přesné vedení. Tam saháme po dokončovacích operacích.

• Dovrtání a vystružení otvorů na přesný průměr.
• Přebroušení dosedacích ploch.
• Zažehlené kovové vložky tam, kde má být přesný závit.
• Obrobení kritické plochy na tištěném polotovaru.

Pokud je takových ploch na dílu hodně, vyplatí se zvážit, jestli není lepší celý díl obrobit. Srovnání najdete v článku 3D tisk, obrábění, nebo vstřikování.

Jak postupovat, když na přesnosti záleží

Osvědčený postup je jednoduchý. Vyrobíme jeden kus, pošleme ho nebo předáme, vy ho vyzkoušíte v místě, kde má pracovat, a pokud je potřeba, upravíme. Teprve pak jde do výroby série.

U dílu, který má někam zapadnout, je tohle rychlejší a levnější než jakékoliv dohadování nad výkresem. Vzorek obvykle stojí zlomek ceny série a ušetří celou špatně vyrobenou dávku.