Lorsque vous êtes des pièces d'impression 3D, que ce soit pour les prototypes ou les composants fonctionnels - la taille de la bonne taille est importante. Même une minuscule erreur de dimension peut casser un produit, retarder un projet, ou gaspiller de l'argent. C'est là que 3D Tolérances d'impression Entrez. Ce guide décompose quelles sont les tolérances, les facteurs clés qui les affectent, Comment les différentes technologies d'impression 3D s'empilent, et des conseils pratiques pour vous assurer que vos pièces répondent à vos spécifications. Nous utiliserons de vraies données de leaders de l'industrie comme la technologie ZEMI pour garder les choses à la terre.
Que sont les tolérances d'impression 3D?
Commençons par les bases: tolérance Dans l'impression 3D est la différence autorisée entre les dimensions de votre modèle CAO (Ce que vous concevez) Et la partie physique (Ce que vous imprimez). Par exemple, Si vous concevez un boulon de 100 mm, Une tolérance de ± 0,2 mm signifie que le boulon imprimé peut être compris entre 99,8 mm et 100,2 mm et fonctionner toujours.
Contrairement à l'usinage CNC, qui a des normes de tolérance internationales claires, 3L'impression D n'a pas de règles mondiales 2021. Cela rend la compréhension Ce qui entraîne des tolérances Encore plus important - car il vous permet de prédire et de résoudre les problèmes avant qu'ils ne se produisent.
Chaque partie imprimée 3D a une certaine variation de tolérance. Le but n'est pas une tolérance zéro (ce qui est impossible et cher) Mais pour faire correspondre la tolérance aux besoins de votre projet. Un prototype de jouet peut avoir besoin de tolérances plus lâches qu'un composant de dispositif médical, par exemple.
Facteurs clés qui affectent les tolérances d'impression 3D
Quatre facteurs principaux déterminent la précision de vos pièces imprimées 3D. Décomposons chacun d'eux avec des exemples et des données pour montrer leur impact réel.
1. Rétrécissement des matériaux
Tous les matériaux d'impression 3D - des filaments thermoplastiques aux poudres métalliques - se sont chuchés lorsqu'ils refroidissent ou guérissent. Ce rétrécissement modifie la taille finale de la pièce, et le retrait inégal peut provoquer une déformation (pièces tordues ou pliées).
- Pourquoi ça arrive: Polymères (plastiques) rétrécir naturellement lorsqu'ils passent du liquide / fusion à solide. Les métaux diminuent aussi, mais à des taux différents des plastiques.
- Exemple du monde réel: Une partie du filament PLA pourrait rétrécir 1-2% Pendant le refroidissement, tandis qu'un métal comme l'acier inoxydable 17.4 pourrait rétrécir 5-7% Dans l'impression SLM. Si vous concevez un support en plastique de 200 mm, 2% Le rétrécissement le ferait de 196 mm - trop petit pour un ajustement serré.
- Risques de déformation: Pièces à géométries épaisses (comme un bloc solide de 10 mm) ou épaisseurs de mur inégales (Par exemple, 2mm dans une zone, 5mm dans un autre) sont plus susceptibles de se déformer. Bon marché, Les plastiques de basse qualité ont également un retrait imprévisible, les rendre mauvais pour des pièces précises.
2. Épaisseur de calque (Résolution)
Épaisseur de calque La hauteur de chaque couche ajoute-t-elle - considérez-vous comme les «pixels» de l'impression 3D. Il affecte directement la tolérance, surtout dans l'axe z (direction verticale).
- Comment cela affecte la précision: Couches plus minces (Par exemple, 0.02MM) Surfaces les plus lisses et tolérances plus étroites, Mais ils prennent plus de temps à imprimer. Couches plus épaisses (Par exemple, 0.3MM) sont plus rapides mais peuvent créer des bords «étagés» sur des pièces courbes (appelé le Effet d'escalier de couches), qui s'écartent de votre conception.
- Différences technologiques:
- Imprimantes FDM et SLA: L'épaisseur de la couche est réglable, afin que vous puissiez échanger la vitesse pour la précision. Une imprimante FDM de bureau pourrait avoir des hauteurs de calques incohérentes (conduisant à des erreurs de taille), tandis que les imprimantes FDM industrielles (comme ceux des stratasys) Maintenir un contrôle plus étanche.
- Imprimantes SLS et DMLS: L'épaisseur de la couche est souvent prédéfinie par le fabricant (Par exemple, 0.08MM pour SLS), La tolérance est donc plus cohérente.
3. Taille minimale de la fonctionnalité
Taille minimale de la fonctionnalité est le plus petit détail que l'imprimante peut imprimer de manière fiable - comme un petit trou, un mur mince, ou petit texte. Si votre conception a des fonctionnalités plus petites que celle-ci, La pièce aura des problèmes de tolérance.
- Ce qui le motive:
- FDM: Diamètre de la buse (Par exemple, Une buse de 0,4 mm peut imprimer des murs aussi minces que 0,4 mm, Mais 0,8 mm est plus sûr pour la précision).
- SLA / SLS / DMLS: Diamètre du faisceau laser (Par exemple, Un laser de 0,05 mm peut imprimer des détails plus fins qu'un laser de 0,1 mm).
- Exemple: Si vous concevez un trou de 0,3 mm dans une partie FDM avec une buse de 0,4 mm, L'imprimante remplira probablement le trou ou le rendra trop grand - en faisant la fonction de la partie (comme un trou de vis manquant).
4. Taille de construction
Taille de construction est la taille maximale de la pièce que l'imprimante peut gérer. Les parties plus grandes ont des tolérances plus lâches car elles prennent plus de temps à refroidir / guérir, conduisant à plus de retrait et de déformation.
- Effet de temps de refroidissement: Un support aérospatial de 500 mm dans l'impression FDM pourrait prendre 8+ heures à imprimer. Pendant ce temps, Les couches inférieures se refroidissent complètement tandis que les couches supérieures sont encore fondues - créant un stress qui déforme la pièce.
- Impact de la structure de support: De grandes pièces ont besoin de plus de support (Par exemple, Une grande colonne de 300 mm a besoin d'un support pour rester debout). La suppression des supports peut rayer la pièce ou supprimer le matériau, Changer ses dimensions. Par exemple, Un bord supporté peut perdre 0,5 mm de matériau lorsque les supports sont décollés.
Tolérances de la technologie d'impression 3D
Toutes les technologies d'impression 3D n'ont pas les mêmes tolérances. Vous trouverez ci-dessous un tableau détaillé des spécifications clés pour les technologies les plus courantes, Utilisation des données de la technologie ZEMI. Cela vous aidera à choisir la bonne technologie pour vos besoins de tolérance.
| Technologie | Plage de tolérance | Volume de construction (Max.) | Épaisseur de calque | Taille minimale de la fonctionnalité | Mieux pour |
| Fusion multi-jet HP en nylon (mjf) | ± 0,3% (± 0,2 mm par 100 mm) | 380 x 284 x 380 mm (recommandé: 356 x 280 x 356 mm) | ~ 0,08 mm | Min.: 0.5MM; Recommandé: 0.7MM | Pièces en plastique fonctionnelles (Par exemple, engrenages, enclos) |
| Frittage laser (SLS) | ± 0,3% (± 0,3 mm par 100 mm) | 350 x 350 x 400 mm | ~ 0,1 mm (1.5mm pour les pièces imperméables) | Min.: 0.6MM; Recommandé: 1.0MM | Prototypes durables, production à faible volume |
| Durcissement de la lumière en résine (Sla) | ± 0,2% (± 0,2 mm par 100 mm) | 736 x 635 x 533 mm (varie selon le matériau) | ~ 0,02 mm | Min.: 0.5MM; Recommandé: 0.8MM | Pièces de haute précision (Par exemple, bijoux, modèles dentaires) |
| FDM (Thermoplastique) | ± 0,3% (± 0,3 mm par 100 mm) | 914 x 610 x 914 mm (varie selon le matériau) | 0.05-0,3 mm | Min.: 0.4MM; Recommandé: 0.8MM | Grosses pièces, composants mécaniques (Par exemple, supports) |
| Frittage laser en métal (GDT) | ± 0,2% (± 0,1 à 0,2 mm par 100 mm) | 276 x 276 x 350 mm | 0.02–0,08 mm (varie selon le matériau) | Extérieur: 0.75MM; De construction: 1.5MM | Pièces métalliques à haute résistance (Par exemple, composants aérospatiaux) |
Exemple: Choisir la technologie pour les besoins de tolérance
Si vous avez besoin d'une partie médicale de 200 mm avec une tolérance de ± 0,3 mm:
- Sla (± 0,2 mm par 100 mm) vous donnerait ± 0,4 mm pour 200 mm - assez.
- FDM (± 0,3 mm par 100 mm) vous donnerait ± 0,6 mm - trop lâche.
Donc Sla est le meilleur choix ici.
Comment le post-traitement affecte les tolérances
Post-traitement (les étapes que vous prenez après l'impression) peut corriger ou ruiner la tolérance. Voici comment les processus courants ont un impact sur la précision:
- Suppression de support: La plupart des technologies (FDM, Sla, GDT) Utiliser les supports. Les retirer avec une pince ou un couteau peut gratter la pièce ou laisser des lacunes. Par exemple, Une partie SLA avec des supports sur son bord peut perdre 0,2 mm de matériel lorsque les supports sont coupés.
- Ponçage / polissage: Le ponçage peut lisser les surfaces mais également éliminer le matériau. Si vous poncez trop une partie en plastique de 10 mm, Cela pourrait devenir 9,8 mm - de tolérance.
- Revêtement / peinture: Revêtements (comme l'époxy) ou peindre ajouter l'épaisseur. Une partie métallique de 50 mm avec un revêtement de 0,1 mm devient 50,2 mm - bon si vous avez besoin d'un ajustement plus serré, Mais mauvais si vous avez besoin de précision.
- Traitement thermique (pour les métaux): Les pièces SLM / DMLS ont souvent besoin d'un traitement thermique pour réduire le stress. Cela peut provoquer un léger retrait (Par exemple, 0.5% pour l'aluminium alsimg), Vous devrez donc ajuster votre conception pour en tenir compte.
Perspective de la technologie Yigu sur les tolérances d'impression 3D
À la technologie Yigu, Nous savons que les tolérances réalisent ou rompent des projets d'impression 3D. Notre conseil? Commencez par la conception «tolérance-première»: Faites correspondre votre matériel, technologie, et post-traitement à vos besoins de précision. Par exemple, Si vous imprimez un capteur automobile de haute précision, Utiliser SLA (tolérance étroite) avec une épaisseur de couche de 0,02 mm et des supports minimaux. Pour les grands supports industriels, FDM fonctionne - Choisissez simplement un matériau à faible shrinkage comme Ultem 1010. Nous recommandons également d'abord de tester les petits prototypes: Une pièce de test de 50 mm vous permet d'ajuster les tolérances avant d'imprimer des composants pleine grandeur. Avec notre réseau de fabricants, Nous aidons les clients à équilibrer la tolérance, coût, et vitesse pour obtenir des pièces qui fonctionnent à chaque fois.
FAQ:
1. Puis-je obtenir une tolérance zéro dans l'impression 3D?
Non - tolérance nul (correspondant parfaitement à votre modèle CAO) est impossible dans l'impression 3D. Même les meilleures technologies (comme SLA ou SLM) avoir de petites variations. Plutôt, Concentrez-vous sur la «tolérance fonctionnelle»: la tolérance que votre part a besoin pour fonctionner. Par exemple, Une roue jouet peut avoir besoin de ± 1 mm, Alors qu'un implant médical a besoin de ± 0,1 mm.
2. Comment ajuster ma conception pour tenir compte du retrait des matériaux?
La plupart des logiciels d'impression 3D (comme la fusion 360 ou simplifier3d) vous permet d'étendre votre modèle pour compenser le retrait. D'abord, Trouvez le taux de retrait de votre matériel (Par exemple, 2% pour PLA). Puis à l'échelle de votre modèle CAO par 102% (100% + 2%) Avant d'imprimer. Par exemple, Une partie PLA de 100 mm à l'échelle de 102 mm se rétrécira à ~ 100 mm après refroidissement.
3. Quelle technologie convient le mieux aux tolérances serrées (± 0,1 mm par 100 mm)?
GDT (métal) et Sla (résine) sont les meilleurs choix. SLM a une tolérance de ± 0,1 à 0,2 mm par 100 mm, Le rendre idéal pour les pièces métalliques comme les composants aérospatiaux. Le SLA a une tolérance de ± 0,2 mm par 100 mm, qui est idéal pour les pièces en plastique de haute précision comme les modèles dentaires. Évitez les imprimantes FDM de bureau pour des tolérances étroites - ils ont souvent des hauteurs de couche incohérentes et un retrait de matériau.