Допуски, зазоры и посадки в FDM-печати

Если вал в CAD равен отверстию по номинальному размеру, это ещё не означает, что детали соберутся.

Для FDM нужно различать:

• точность — насколько полученный размер близок к заданному;

• допуск — какой диапазон размера допустим;

• зазор — предусмотренное расстояние между деталями;

• посадку — как именно детали должны соединяться.

И главное: универсального зазора для FDM нет.

После CAD модель проходит через:

• slicing;

• построение траекторий;

• экструзию;

• охлаждение;

• усадку;

• возможный warping.

Поэтому два номинально одинаковых размера в CAD не гарантируют одинакового поведения в реальной сборке.

Фраза:

у принтера допуск ±X

слишком упрощает задачу.

Допуск — это требование к детали.

Производственный процесс либо способен стабильно обеспечить его в конкретной геометрии, либо нет.

Подробнее понятия accuracy, repeatability и tolerance разобраны в статье от чего зависит точность 3D-печати.

Необходимый зазор меняется в зависимости от:

• размера детали;

• материала;

• ориентации;

• сопла;

• ширины линии;

• калибровки;

• типа посадки.

Одна найденная компенсация не обязательно одинаково работает для:

• вал / отверстие;

• паз / язычок;

• крышка / корпус;

• скользящая направляющая;

• защёлка.

Причина в том, что геометрия формируется разными траекториями и испытывает разный тип контакта.

Отверстие может иметь систематическое отклонение, отличающееся от наружного габарита.

На него влияют:

• внутренние периметры;

• tessellation;

• ориентация;

• overhang;

• усадка.

Поэтому коррекцию наружного размера нельзя автоматически применять ко всем отверстиям.

Размер в плоскости стола и размер по высоте формируются разными механизмами.

То же относится к:

• вертикальному отверстию;

• горизонтальному отверстию;

• поверхности на support;

• зоне первого слоя.

Первый слой может расширять нижнюю геометрию.

Это особенно критично для:

• нижнего паза;

• крышки;

• посадочного выступа;

• защёлки.

Поэтому сопряжение, расположенное непосредственно у стола, иногда требует отдельного конструктивного решения.

Для ответственного сопряжения полезнее выполнить небольшой эксперимент, чем спорить об одной универсальной цифре.

Нужно понять, что требуется:

• свободное движение;

• скольжение;

• плотная посадка;

• натяг;

• защёлкивание.

Не меняйте PLA на PETG посреди калибровки и не переносите найденный результат автоматически на другой полимер.

Тест должен печататься так же, как будущая функциональная зона.

Нужно сохранить:

• принтер;

• сопло;

• профиль;

• высоту слоя;

• параметры периметров.

Вместо полной детали можно создать маленький тестовый образец.

Например:

• ряд отверстий и штифтов;

• несколько пазов;

• короткий участок направляющей.

Размер или зазор меняется последовательно от варианта к варианту.

Не обязательно использовать универсальный фиксированный шаг — достаточно небольших контролируемых изменений.

Иначе результат калибровки потеряет смысл.

Не только измерьте детали, но и проверьте реальную функцию:

• ход;

• усилие;

• люфт;

• сборку.

Именно на это сопряжение и этот производственный процесс.

Не превращайте локальный результат в универсальное правило для всех моделей.

PLA, PETG, ABS, ASA и PA отличаются:

• усадкой;

• жёсткостью;

• температурным поведением.

Поэтому найденная посадка на одном материале не обязана повториться на другом.

Если окончательный размер действительно критичен, иногда рациональнее сразу спроектировать припуск и довести элемент после печати.

Например:

• сверлением;

• развёрткой;

• механической обработкой.

Это особенно полезно для:

• подшипников;

• валов;

• точных отверстий.

Если реально критичны два отверстия, нет смысла без необходимости требовать такой же допуск от:

• наружного корпуса;

• декоративной поверхности;

• ненагруженной стенки.

Чем точнее определены функциональные зоны, тем рациональнее можно выстроить производство.

Для FDM посадку подбирают не по таблице «правильных зазоров», а через контролируемый процесс:

конкретное сопряжение → материал → ориентация → профиль → тестовый образец → проверка функции → корректировка.