Haben Sie schon einmal etwas Großartiges am Computer entworfen, es 3D-gedruckt und dann festgestellt, dass es nicht ganz perfekt war? Vielleicht war ein Teil einen Bruchteil eines Millimeters zu breit oder zu schmal?
Dabei geht es um etwas, das man Toleranzen nennt. Lassen Sie sich von diesem technischen Begriff nicht einschüchtern!
Dieses einfache, aber entscheidende Konzept erklärt, warum gedruckte Objekte nicht immer perfekt mit ihren digitalen Entwürfen übereinstimmen.
Stellen Sie sich vor, Sie backen Kekse. Selbst wenn Sie jedes Mal denselben Ausstecher verwenden, wird jeder Keks etwas anders sein. Manche gehen im Ofen vielleicht etwas mehr auseinander, während andere etwas fluffiger bleiben.
3D-Drucktoleranzen funktionieren genauso! Sie repräsentieren diese erwarteten, winzigen Unterschiede zwischen Ihrem perfekten digitalen Entwurf und dem realen gedruckten Objekt.
Der Drucker gibt immer sein Bestes, aber gelegentlich kann ein 10-mm-Block stattdessen 9,8 mm oder 10,2 mm messen. Und das ist in der Welt des 3D-Drucks völlig normal!
Inhalt:
Was um Himmels willen sind Toleranzen?
Teile, die zusammenpassen: 3D-Druck-Passtoleranzen
Wie messen wir diese winzigen Unterschiede? (3D-Drucktoleranzen in mm)
Warum der Drucker und das Kunststoffmaterial wichtig sind: FDM-3D-Drucktoleranzen & ABS-Toleranzen
Superstarker Metalldruck: 3D-Metalldrucktoleranzen
Das Problem mit Löchern: 3D-Druck-Toleranzen für Löcher
Wie Sie für den Erfolg konstruieren: 3D-Druck-Konstruktionstoleranzen
So erzielen Sie die besten Ergebnisse: 3D-Druck-Besttoleranzen
Was um Himmels willen sind Toleranzen?
Betrachten Sie Toleranz als einen "perfekt erwarteten Fehler". Es ist der Spielraum, den der Drucker haben darf, während er dennoch ein großartiges Druckergebnis liefert.
Ingenieure drücken dies mit dem ±-Symbol aus. Zum Beispiel bedeutet eine Toleranz von ±0,2 mm, dass Ihr gedrucktes Objekt 0,2 Millimeter größer oder kleiner als konstruiert sein kann und dennoch perfekt funktioniert.
Wenn Sie also einen 10 mm langen Stift konstruieren, kann Ihr Drucker erfolgreich einen herstellen, der zwischen 9,8 mm und 10,2 mm misst!
Teile, die zusammenpassen: 3D-Druck-Passtoleranzen
3D-Druck-Passtoleranzen konzentrieren sich auf die Herstellung von Teilen, die miteinander verbunden werden. Denken Sie an Ihre Schuhe. Ihr Fuß muss hineinpassen, aber er sollte nicht so eng sein, dass es unangenehm ist, oder so locker, dass er abfällt.
Eine Spielpassung ist wie Ihr Fuß in einem lockeren Hausschuh – es gibt reichlich Platz zum Hinein- und Herausgleiten.
Eine Übermaßpassung (oder Presspassung) ist wie das Hineinzwängen Ihres Fußes in einen Stiefel, der eine Nummer zu klein ist. Diese enge Passung erzeugt einen kräftigen, sicheren Halt.
Eine Übergangspassung ist eng, wie ein perfekter Schuh. Es braucht vielleicht einen kleinen Schubs, um hineinzukommen.
Wenn Sie Teile konstruieren, die ineinander einrasten, müssen Sie diese winzigen Größenunterschiede einplanen.
Wie messen wir diese winzigen Unterschiede? (3D-Drucktoleranzen in mm)
Wir messen diese unglaublich kleinen Abweichungen in Millimetern (mm). Um den Maßstab zu verstehen: Ein einzelner Millimeter entspricht ungefähr der Dicke einer handelsüblichen Kreditkarte.
Wenn wir 3D-Druck-Toleranzen in mm angeben, definieren wir den akzeptablen Abweichungsbereich. Ein üblicher Standard für viele Desktop-Drucker liegt bei etwa ±0,5 mm. Das entspricht in etwa der Breite der Spitze eines gespitzten Bleistifts!
Diese Präzisionsmaschinen erreichen eine unglaubliche Genauigkeit und arbeiten innerhalb von Toleranzen von nur ±0,1 mm. Das ist dünner als ein menschliches Haar! Zum Vergleich: Es entspricht etwa der Größe eines winzigen Ameiseneis.
Warum der Drucker und das Kunststoffmaterial wichtig sind: FDM-3D-Drucktoleranzen & ABS-Toleranzen
Der häufigste Druckertyp (FDM) funktioniert wie eine superpräzise Heißklebepistole. Er drückt geschmolzenes Plastik Schicht für Schicht heraus. Da er mit heißem, klebrigem Plastik arbeitet, das abkühlt und schrumpft, ist es schwierig, perfekt zu sein. FDM-3D-Druck-Toleranzen sind normalerweise etwas lockerer.
Verschiedene Druckmaterialien verhalten sich unterschiedlich. ABS-Kunststoff – dasselbe haltbare Material, das in LEGO-Steinen verwendet wird – neigt dazu, beim Abkühlen erheblich zu schrumpfen und sich zu verziehen.
Dieses natürliche Schrumpfen macht es schwieriger, konsistente Maße zu erreichen. Daher müssen die Toleranzen beim 3D-Druck von ABS diese zusätzliche Kontraktion berücksichtigen.
Stellen Sie es sich wie die Arbeit mit Keksteig vor, von dem Sie wissen, dass er auseinanderläuft – Sie verteilen die Teigklumpen natürlich weiter auseinander auf dem Backblech, um das auszugleichen!
Superstarker Metalldruck: 3D-Metalldrucktoleranzen
Ja, Sie können Metall im 3D-Druckverfahren herstellen! Dabei werden Laser verwendet, um Metallpulver zusammenzuschmelzen. Es ist erstaunlich, aber das Metall wird extrem heiß und kann sich beim Abkühlen verziehen, genau wie ein Stück Papier sich kräuselt, wenn Sie es in die Nähe einer Glühbirne halten. Die Toleranzen beim 3D-Metalldruck sind normalerweise sehr eng (wie ±0,1 mm), aber Ingenieure müssen äußerst geschickt sein, um die Hitze zu kontrollieren und Verzug bei Teilen wie Raketentriebwerken oder medizinischen Implantaten zu verhindern.
Das Problem mit Löchern: 3D-Druck-Toleranzen für Löcher
Löcher sind dafür bekannt, dass sie zu klein gedruckt werden. Warum? Stellen Sie sich vor, Sie zeichnen einen Kreis mit einem dicken Marker statt mit einem dünnen Bleistift. Das Loch wird ein wenig ausgefüllt. Genau das passiert beim 3D-Druck. Das geschmolzene Plastik neigt dazu, nach innen durchzuhängen, wodurch Löcher kleiner werden. Daher machen Designer bei den Toleranzen für Löcher im 3D-Druck das Loch in ihrem Design oft ein wenig größer (wie zusätzliche 0,2 mm), damit es in der exakten gewünschten Größe gedruckt wird.
Wie Sie für den Erfolg konstruieren: 3D-Druck-Konstruktionstoleranzen
Sie können auch ein kluger Designer sein! Die Verwendung von Toleranzen im 3D-Druckdesign bedeutet, Ihre Designs druckerfreundlicher zu gestalten.
Fügen Sie abgeschrägte Kanten (Fasen) hinzu, damit Teile leichter einrasten.
Erwarten Sie nicht, dass Dinge perfekt scharfkantig sind; sie werden normalerweise ein winziges bisschen abgerundet sein.
Denken Sie daran, dass Ihr Drucker vielleicht seine eigene Persönlichkeit und kleine Eigenheiten hat!
So erzielen Sie die besten Ergebnisse: 3D-Druck-Besttoleranzen
Was sind also die besten Toleranzen beim 3D-Druck? Es gibt keine magische Zahl. Es geht darum, die konsistentesten Ergebnisse aus Ihrem Drucker herauszuholen. Um das Beste aus Ihrer Maschine herauszuholen, müssen Sie:
Kalibrieren Sie ihn: Stellen Sie sicher, dass alle Riemen gespannt sind und die richtige Menge Plastik extrudiert wird.
Langsamer drucken: Langsamer zu drucken gibt dem Drucker mehr Zeit, um präzise zu sein.
Verwenden Sie gute Materialien: Billiger Kunststoff kann Unebenheiten und Dickenschwankungen aufweisen, die die Präzision ruinieren.
Die "beste" Toleranz ist eine, auf die Sie sich bei jedem Druck verlassen können!
