چگونگی تشخیص و تقویت تلرانس پرینتر سه بعدی

مقدمه

در دنیای پرینت سه‌بعدی، دقت یکی از مهم‌ترین عوامل موفقیت در ساخت قطعات است. مخصوصاً زمانی که قطعات باید به‌صورت دقیق در کنار یکدیگر قرار بگیرند، حتی یک میلی‌متر انحراف می‌تواند باعث اختلال در عملکرد نهایی شود. در این میان، مفهوم تلرانس (Tolerance) به ما کمک می‌کند تا این انحراف‌های احتمالی را بشناسیم و در طراحی و تولید لحاظ کنیم. شناخت و بهبود تلرانس پرینتر سه‌ بعدی، نه‌تنها باعث افزایش کیفیت قطعات نهایی می‌شود، بلکه از اتلاف زمان، مواد و هزینه نیز جلوگیری می‌کند. در این مقاله با مفهوم تلرانس، روش‌های اندازه‌گیری آن، و راهکارهای بهینه‌سازی دقت در پرینت سه‌بعدی آشنا می‌شوید.

تلرانس پرینترهای سه بعدی، در پرینت قطعات با دقت بالا بسیار مهم است. در ادامه می آموزید چگونه تلرانس پرینتر سه بعدی را شناسایی و تقویت کنید. تلرانس ها میزان انحراف ممکن یا قابل قبول از یک مقدار خاص را معین می کنند. این می تواند در هر حوزه ای باشد؛ یکی از این حوزه ها که احتمالا با آن آشنا هستید؛ بسته بندی مواد غذایی است. یک بسته ی بزرگ آجیل ممکن است برچسبی با عدد 1000 گرم +/- 5 گرم باشد. +/- 5 گرم تلرانس داشته باشد؛ که میزان انحراف قابل قبول را توصیف می کند.

در پرینت سه بعدی، مانند هر فرآیند تولید دیگر، ماشین ها دارای تلرانس خاصی هستند. به این معنا که پرینت ها ممکن است کمی از ابعاد واقعی منحرف شوند. تلرانس بیشتر نشان می دهد که دقت ابعادی به طور مداوم بیشتر است.

نگاره 1) تلرانس میزان انحرافات ابعادی را مشخص می کند

تلرانس چه اهمیتی دارد؟

هنگام ساخت قطعاتی که باید در کنار یکدیگر قرار بگیرند، تلرانس پرینت سه بعدی بسیار مهم است. به طور خاص، با پرینت سه بعدی FDM، باید مراقب باشید؛ زیرا تلرانس ها زیاد هستند.

نگاره 2 ) تلرانس پرینتر سه بعدی نکته ی کلیدی در پرینت قطعات متصل است

اگر تلرانس پرینتر خود را می دانید، می توانید قطعات را با در نظر گرفتن فاصله های مناسب طراحی کنید. قطعات باید با فاصله کافی بین آنها ایجاد شوند تا انحرافات احتمالی ابعادی مانعی ایجاد نکند.

آزمایش تلرانس

نگاره 3) تست دقت ابعاد

برای آزمایش تلرانس های پرینتر سه بعدی، ابتدا پرینتر و اکسترودر آن را کالیبره کنید. یک ابزار مفید برای این منظور، مکعب کالیبراسیون است.

سه تا پنج عدد از این آزمایش های دقت ابعادی یا مکعب های کالیبراسیون را پرینت کنید.

هر یک از پرینت ها را در یک مکان اندازه گیری کنید. به جهت مدل توجه کنید. اندازه گیری های خود را برای هر یک از 3 جهت (X ، Y و Z) ثبت کنید.

برای هر جهت، کوچکترین اندازه ی به دست آمده را از بزرگترین اندازه کم کنید. این عدد، جهت طراحی قطعات با فاصله ی اطمینان به کار می آید. تلرانس پرینتر شما +/- نصف این مقدار خواهد بود.

مثال: ممکن است برای ابعاد Y مکعب کالیبراسیون 20.1 ، 20.0 و 19.9 میلی متر به دست آورید. فاصله ی اطمینان شما 20.1-19.9 = 0.2 میلی متر و تلرانس شما +/- 0.1 میلی متر خواهد بود.

تست مستقیم فاصله ی اطمینان (Clearances)

نگاره 4) تست فاصله ی اطمینان (Clearances)

از سوی دیگر، می توانید مستقیما فاصله ی اطمینان (Clearances) را تست کنید. این تنها در صورتی مفید است که قطعات پرینت سه بعدی متصل با یکدیگر داشته باشید.

Angus Deveson در کانال یوتیوب Maker’s Muse آزمایش های فاصله ی اطمینان (Clearances) بسیار مفیدی قرار داده است که یکی به صورت رایگان و دیگری به قیمت 2 دلار.

با استفاده از این ابزار می توانید میزان فاصله ها را در طرح های خود تنظیم کنید.

تقویت تلرانس پرینتر سه بعدی

نگاره 5) کالیبراسیون صحیح می تواند تلرانس را تقویت کند

همیشه جا برای رشد وجود دارد. موارد زیر را می توانید برای بهبود تلرانس پرینتر خود امتحان کنید:

• اجزای حرکت را بررسی کنید. خرابی اجزا باعث می شود پرینتر شما دقت کمتری داشته باشد. اطمینان حاصل کنید که کمربندهای پرینترتان محکم هستند و حداقل میزان ساییدگی روی میله ها یا یاتاقان ها وجود دارد. در غیر این صورت، قطعات را محکم یا تعویض کنید. با سازنده پرینتر خود مشورت کنید.
• از فیلامنت های بهتر استفاده کنید. فیلامنت های ارزان معمولاً دارای تلرانس ضعیفی هستند، که باعث بی نظمی در اکستروژن و متعاقبا سطوح نامنظم در پرینت می شود.
• قبل از آزمایش مجدد تلرانس، پرینتر و اکسترودر را به درستی کالیبره کنید. اگر تلرانس شما با اندازه قطعه متفاوت است، ممکن است نشان از کالیبراسیون ضعیف پرینتر داشته باشد. برای اندازه گیری دقیق این تفاوت، سعی کنید از یک مکعب کالیبراسیون استفاده کنید.

نگاره 6) تلرانس پرینتر سه بعدی

در نهایت، بهتر ات از بهترین متریال ها به خصوص برای پرینت FDM استفاده کنید، فیلامنت های موجود را بررسی کنید. علاوه بر این، با مسلط شدن به  نحوه ی استفاده از سازه های ساپورت، می توانید به ساختارهای مکانیکی پیچیده تری دست پیدا کنید.

جمع‌بندی

تلرانس در پرینترهای سه‌بعدی نقش بسیار مهمی در دقت نهایی قطعات ایفا می‌کند، به‌ویژه زمانی که بخش‌هایی از یک سازه باید با دقت در کنار هم قرار بگیرند. آگاهی از تلرانس پرینتر و آزمون‌هایی مانند مکعب کالیبراسیون یا تست‌های Clearances کمک می‌کند تا بتوانید قطعات دقیق‌تر و با کیفیت‌تری طراحی و چاپ کنید. برای بهبود این دقت، باید اجزای مکانیکی پرینتر را بررسی، از فیلامنت باکیفیت استفاده و کالیبراسیون دستگاه را به‌درستی انجام دهید.
با رعایت این نکات، می‌توانید سطح اطمینان بیشتری در طراحی و چاپ قطعات حساس داشته باشید و از قابلیت‌های پرینت سه‌بعدی حداکثر بهره را ببرید.