3D print toleranties in verbindingen
- Posted on
- By Ewoud
- Posted in Toleranties
Indien u iets gaat ontwerpen waarbij onderdelen in elkaar moeten passen dient u in uw ontwerp hier rekening mee te houden en 3d print toleranties toevoegen. Hoe kunt u het beste een passing ontwerpen, wat voor type passingen en verbindingen zijn er?
Nauwkeurigheid en precisie van 3D printers
Bij het maken van 3D prints zal een model wat precies 10mm groot moet zijn altijd iets afwijken. Soms is deze afwijking zeer klein (10.000001mm) maar er zal altijd een afwijking zijn. Hiervoor detineren we 2 begrippen: Nauwkeurigheid en Precisie.
Met Nauwkeurigheid of accuratesse wordt de afwijking tussen de ontworpen maat, en de daadwerkelijk geprinte maat.
Bij een ontworpen blokje van 10mm groot komt een 3D printje van 10.07mm uit de printer, is de absolute fout een 0.07mm. Indien bij de volgende 3D print met dezelfde instellingen een blokje wordt geprint van 9.93mm is de absolute fout van dit blokje een -0.07mm. De gemiddelde fout kan je berekenen door alle fouten bij elkaar op te tellen en te delen door het aantal metingen. De nauwkeurigheid is dus een maat voor de gemiddelde absolute fout.
LET OP dat dus een printer die een blokje van 10mm moet printen, en 5x een 9.5mm uitkomt, 5x een 10mm print en 5x een 10.5mm print, deze machine dus erg nauwkeurig is, maar niet precies!
Precisie, herhaalnauwkeurigheid of reproduceerbaarheid is een maat voor hoe nauwkeurig een 3D printer telkens dezelfde resultaten genereerd. Stel een 3D printer moet een blokje van 10mm moet printen, en de eerste print is een 11.00mm, de 2e print een 11.01mm en de 3e print een 10.99mm. In dit geval is de nauwkeurigheid erg laat, hij wijkt 1mm af. Echter maakt de machine telkens dezelfde onnauwkeurigheid bijna exact hetzelfde. De precisie is gedefineerd als de gemiddelde afwijking van de metingen, ten opzichte van de gemiddelde waarde.
Eerst berekenen we dus dat de gemiddelde waarde een (11.00+11.01+19.99)/3 een 11.00mm is. Vervolgens is de afwijking een 0.01+ 0.00 + -0.01 = 0. Deze machine is dus erg precies, maar zeer onnauwkeurig.
Over het algemeen zijn 3D printer precies, maar onnauwkeurig. Dit wil dus zeggen dat 3D printers heel consequent een kleine fout printen.
Type verbindingen
Indien u een design maakt waarbij meerdere 3D objecten in elkaar gemaakt moeten worden kunt u kiezen uit de volgende opties:
–krachtenverbinding
-Vormverbinding
-Materiaal versmelting
Krachtenverbinding is een manier van het vastmaken van meerdere objecten aan elkaar. Een goed voorbeeld hiervan is het verbinden met een bout en een moer van 2 objecten. Zodra die vast is gedraaid, duwt een kracht beide objecten tegen elkaar aan.
Vormverbinding is bij 3D printen een veel gebruikte verbinding. Dit komt omdat complexe vormen goed mogelijk zijn, en vaak geen extra tijd/ kosten met zich mee brengen bij de productie. Wel dient er goed over nagedacht te worden bij het ontwerpen en de keuze van productietechniek en de kwaliteit daarvan. Een goed voorbeeld van een Vormverbinding is een knoop in een touw of een klinknagel.
Materiaal versmelting is een makkelijke manier van het vastmaken van 2 onderdelen. De 2 3D geprinte onderdelen worden simpelweg aan elkaar gelijmd. Dit kan met een lijm welke goed hecht met beide oppervlaktes en een vaste verbinding maakt. Maar ook met een lijm welke het materiaal van de onderdelen doet oplossen, en wanneer het oplosmiddel in de lijm verdampt, de 2 materialen aan elkaar gesmolten zijn. Er is dan geen lijm meer aanwezig, dit is allemaal verdampt.
3D Designen voor verbindingen
Bij het designen moet je 2 mogelijkheden uit elkaar houden: een verbinding waarbij onderdelen in elkaar moeten passen. en verbindingen waar onderdelen tegen elkaar aan komen. Indien 3D geprinte onderdelen slechts tegen elkaar aan komen, en aan elkaar gelijmd moeten worden, zodra de verbindingen in elkaar moeten passen moet je in de 3d print toleranties goed rekening houden. De hoeveelheid tolerantie die je moet houden hangt erg af van het type printproces en de kwaliteit. Helaas kunnen we je dan ook niet direct zeggen welke hoeveelheid goed is. Voor FDM printen is 0.2mm vaak een goede startwaarde, voor SLA kan dit kleiner zijn zoals 0.1mm. Dit zijn echter startwaarden.