Znasz ten scenariusz? Projektujesz w programie CAD piękną obudowę z zatrzaskami. Model na ekranie wygląda perfekcyjnie, ściany stykają się co do ułamka milimetra. Zlecasz plik do druku, odbierasz gotowy detal, próbujesz go złożyć i… klops. Bolce nie wchodzą w otwory, a pokrywka nie chce zamknąć pudełka. To niekoniecznie wina źle skalibrowanej drukarki wykonawcy. Głównym winowajcą jest zazwyczaj fizyka, a dokładniej zjawisko skurczu materiału i brak uwzględnienia tolerancji wymiarowych na etapie projektowania.
Fizyki nie oszukasz – dlaczego plastik „maleje”?
Druk 3D w najpopularniejszej technologii FDM polega na topieniu plastiku, wyciskaniu go przez gorącą dyszę i błyskawicznym chłodzeniu. Pod wpływem temperatury materiał się rozszerza, a gdy stygnie (krzepnie) – kurczy się. Każdy materiał termoplastyczny ma inny współczynnik skurczu. Oznacza to, że jeśli wydrukujesz sześcian o boku równo 100 mm, po ostygnięciu może on mieć 99,5 mm, a nawet 98 mm.
Zjawisko to jest szczególnie uciążliwe przy pracy z materiałami inżynieryjnymi. Zwykłe PLA kurczy się niemal niedostrzegalnie, ale już ABS, Poliwęglan czy Nylon potrafią mocno zmienić swoje wymiary. Dlatego odpowiedni dobór materiału do druku 3D ma tak ogromne znaczenie nie tylko dla wytrzymałości, ale i dla dokładności wymiarowej detalu.
Szacunkowy skurcz popularnych materiałów
Aby łatwiej było Ci przewidzieć, jak zachowa się Twój model, przygotowaliśmy zestawienie popularnych filamentów wraz z ich orientacyjnym skurczem.
| Materiał | Średni skurcz (%) | Trudność w utrzymaniu wymiarów |
|---|---|---|
| PLA | 0,2% – 0,3% | Bardzo niska (wymiary zazwyczaj idealne) |
| PET-G | 0,4% – 0,6% | Niska (dobra stabilność wymiarowa) |
| ABS / ASA | 0,8% – 1,5% | Wysoka (wymaga zamkniętej komory i kompensacji) |
| Nylon (PA) | 1,0% – 2,0% | Bardzo wysoka (materiał mocno „ciągnie”) |
Złota zasada tolerancji: projektuj z luzem
W wirtualnym świecie CAD dwa elementy mogą zajmować dokładnie tę samą przestrzeń (0 mm luzu). W świecie rzeczywistym, by włożyć wałek o średnicy 10 mm w otwór, sam otwór musi być nieco większy. W druku 3D musimy na ten „luz” zostawić więcej miejsca niż w przypadku obróbki CNC.
Jeśli projektujesz elementy, które mają do siebie pasować (tzw. pasowanie suwliwe lub mieszane), przyjmij bezpieczną tolerancję na poziomie 0,2 mm z każdej strony (czyli otwór na wałek 10 mm powinien mieć średnicę 10,4 mm w projekcie). Jeśli części mają wchodzić ciasno, „na wcisk”, spróbuj zostawić luz wielkości 0,1 mm. Pamiętaj też o tzw. „stopie słonia” (rozpłaszczeniu pierwszej warstwy na stole roboczym), która często sprawia, że dolne krawędzie modelu są o ułamek milimetra szersze niż reszta.
Jak zlecać precyzyjne wydruki bez stresu?
Komunikacja między zlecającym a wykonawcą to klucz do sukcesu. Jeśli zależy Ci na tym, by konkretny otwór miał idealnie 5 mm pod śrubę, koniecznie napisz o tym w formularzu zamówienia na platformie Zlecenia3D.pl. Doświadczony operator drukarki może w programie tnącym (slicerze) zastosować funkcje takie jak kompensacja skurczu czy rozszerzanie otworów (XY hole compensation), aby zniwelować efekty fizyki przed puszczeniem wydruku.
Jeśli utknąłeś przy projektowaniu i nie jesteś pewien, jak przygotować model do druku, zachęcamy do dołączenia do naszej społeczności i dyskusji. Odwiedź nasz profil na Facebooku Zlecenia3D, gdzie specjaliści z branży chętnie podpowiadają, jak unikać podstawowych błędów konstrukcyjnych.
Najczęściej zadawane pytania (FAQ)
Dlaczego małe otwory pionowe zawsze wychodzą mniejsze niż w projekcie?
Kiedy drukarka nakłada gorącą ścieżkę plastiku po okręgu, napięcie powierzchniowe ciągnie miękki materiał do środka krzywizny. Efekt ten sprawia, że wewnętrzne średnice otworów „uciekają” i są zazwyczaj o 0,2 do 0,4 mm mniejsze. Najprostszą metodą jest zaprojektowanie nieco większego otworu z góry, lub – w przypadku części inżynieryjnych – wydrukowanie mniejszego otworu i rozwiercenie go wiertłem.
Czy mogę powiększyć gotowy model w programie o wartość skurczu?
Tak. Jeśli wiesz, że drukujesz z ABS, który ma średnio 1% skurczu, wykonawca może po prostu przeskalować Twój model w osiach X i Y do 101%. To najszybsza i najbardziej popularna metoda kompensacji w branży.
Czy grubość warstwy wpływa na dokładność wymiarową?
Grubość warstwy (np. 0,12 mm vs 0,28 mm) wpływa przede wszystkim na wymiar w osi Z (wysokość). Oś Z nie podlega aż tak silnemu skurczowi jak osie X i Y. Mniejsza warstwa zapewnia za to lepsze odwzorowanie krzywizn i gwintów, co pośrednio ułatwia spasowanie elementów.
Zaprojektowałem gwint, ale nie mogę wkręcić śruby. Dlaczego?
Drukowane gwinty wewnętrzne są bardzo narażone na niedokładności wynikające ze „stopy słonia” oraz zaciągania materiału wewnątrz otworu. Zamiast drukować małe gwinty (poniżej M6), w projektach funkcjonalnych znacznie lepiej sprawdza się zaprojektowanie gładkiego otworu i wtopienie w niego mosiężnej insertu (gwintu) za pomocą zwykłej lutownicy.
Czy technologia SLA (żywica) też ma problem ze skurczem?
Tak, żywice fotopolimerowe również kurczą się podczas utwardzania promieniami UV (zazwyczaj od 1% do 3%), a proces ten postępuje w trakcie ostatecznego naświetlania i mycia. Jednak z uwagi na znacznie wyższą rozdzielczość nałożenia na osi X/Y w SLA, uzyskanie założonych pasowań z zachowaniem odpowiednich tolerancji w projekcie (rzędu 0,05-0,1 mm) bywa tam dużo łatwiejsze niż w FDM.
