Tại sao các lỗ in 3D luôn quá nhỏ (và cách khắc phục dung sai lỗ)

1.Bí ẩn chung: Tại sao vít M3 từ chối lắp

Mọi nhà sản xuất đã từng mở chương trình CAD đều trải qua tình huống chính xác này: Bạn thiết kế một tấm gắn chức năng trong Fusion 360, chỉ định cẩn thận lỗ 3,0mm cho vít đầu ổ cắm M3, gửi nó đến máy in đã hiệu chỉnh của bạn và đợi ba giờ.

Quá trình in hoàn tất. Bạn lấy thước cặp kỹ thuật số của mình: kích thước bên ngoài của tấm là cố định (50,02mm trên hộp 50mm). Bạn lấy vít M3 của mình để bắt vít nó xuống... và vít không chịu lọt vào lỗ. Khi bạn đo lỗ bằng thước cặp, số đo là 2,72mm!

Phản ứng đầu tiên của bạn là đổ lỗi cho việc hiệu chỉnh máy in hoặc lấy máy khoan không dây để khoan nó. Nhưng đây không phải là lỗi hiệu chuẩn. Máy in 3D thu nhỏ các lỗ tròn bên trong một cách có hệ thống do ba thực tế vật lý và hình học giao nhau.

2.Nguyên nhân cốt lõi 1: Lỗi hợp âm đa giác STL

Phần mềm CAD hiểu được các vòng tròn toán học thực sự (x² + y² = r²). Nhưng định dạng tệp STL tiêu chuẩn không thể biểu thị các đường cong. Nó chuyển đổi mọi cung thành một chuỗi các đoạn thẳng phẳng (dây) được nối với nhau bằng các đỉnh.

Bởi vì các dây thẳng đó cắt ngang bên trong hình tròn thực, nên đường kính nội tiếp của đa giác được in nhỏ hơn về mặt toán học so với hình tròn mà bạn đã mô hình hóa bằng CAD!

Một lỗ 3mm được cắt bằng cài đặt lưới thô có thể chỉ có 12 đến 16 đoạn phẳng, ngay lập tức làm giảm 0,15mm đường kính khe hở có thể sử dụng.

Cách khắc phục: Xuất các tệp biểu diễn ranh giới hiện đại như STEP (.step) hoặc 3MF (.3mf). Các máy cắt hiện đại như OrcaSlicer, Bambu Studio và PrusaSlicer có thể cắt các đường cong STEP gốc bằng cách sử dụng các lệnh cung tròn thực sự (G2/G3) thay vì các đường thẳng có cạnh.

3.Nguyên nhân cốt lõi 2: Ứng suất vòng polyme và sự co nhiệt

Khi máy in của bạn đặt trên một bức tường chu vi hình tròn, nó sẽ đùn ra một hạt nhựa nóng chảy theo một vòng tròn liên tục. Bởi vì vòi phun đang chuyển động, hạt nóng chảy đó bị kéo căng dọc theo chu vi giống như một sợi dây cao su bị căng.

Khi hạt tròn đó nguội đi từ 220°C đến nhiệt độ phòng, nó sẽ co lại. Trong vật lý, điều này được gọi là ứng suất vòng: một vòng tròn nguội dần co lại về phía tâm của chính nó.

Chu vi bên ngoài co lại vào trong (làm cho các bức tường bên ngoài nhỏ hơn một chút, chúng ta có thể dễ dàng bù lại bằng tốc độ dòng chảy). Nhưng chu vi lỗ bên trong CŨNG co lại về phía trung tâm, hạn chế lỗ mở và làm cho nó chặt hơn đáng kể.

4.Nguyên nhân cốt lõi 3: Định tâm đường chạy dao Slicer & Góc vòi phun

Bộ cắt của bạn tính toán đường chạy dao dọc theo đường tâm chính xác của hạt chu vi. Ở lỗ bên trong, chu vi bên trong của hạt đó về mặt vật lý ngắn hơn chu vi bên ngoài. Nhưng vòi phun đang bơm ra một lượng nhựa không đổi!

Phần nhựa dư thừa dọc theo bán kính chật hẹp bên trong không có nơi nào để đi nên nó tụ lại và ép vào trong khoảng trống rỗng của lỗ.

Hơn nữa, tốc độ in cao khiến nhựa nóng chảy nhớt bị cắt góc: sức căng bề mặt kéo hạt chặt hơn quanh chỗ uốn cong bên trong trước khi quạt làm mát có thể làm hạt cứng lại tại chỗ.

5.Sửa lỗi Slicer: Bù lỗ X-Y (Cài đặt kỳ diệu)

KHÔNG chia tỷ lệ toàn bộ mô hình của bạn lên 101% để sửa các lỗ nhỏ! Việc mở rộng quy mô sẽ mở rộng các bức tường bên ngoài, mở rộng khoảng cách giữa các bu lông và làm hỏng đồ đạc với các bộ phận giao phối.

Thay vào đó, hãy sử dụng công cụ phẫu thuật tích hợp trong máy cắt của bạn: Bù lỗ X-Y (được gọi là 'Mở rộng lỗ theo chiều ngang' trong Cura).

Cài đặt này yêu cầu máy cắt không chạm vào tất cả các bức tường bên ngoài, trong khi đặc biệt chỉ mở rộng các lỗ hình tròn và khe bên trong đã đóng.

Độ lệch cơ bản đã được thử nghiệm (vòi 0,4mm):

• PLA: Đặt Bù lỗ X-Y thành +0,10mm đến +0,15mm.

• PETG: Đặt ở +0,15mm đến +0,20mm (PETG có độ phồng khuôn cao hơn).

• ABS / ASA / Nylon: Đặt ở mức +0,18mm đến +0,25mm (độ co nhiệt cao hơn).

Sử dụng Công cụ tính toán dung sai lỗ của chúng tôi để tạo ra các offset CAD hoặc máy cắt chính xác cho bất kỳ kích thước bu lông và loại phù hợp nào.

6.Kỹ thuật dây buộc: Khe hở trực tiếp so với hạt dao đặt nhiệt

Nếu bạn đang lắp ráp các bộ phận cần chịu tải trọng cơ học, hãy chọn chiến lược tạo lỗ một cách khôn ngoan:

1. Đóng các lỗ hở: Sử dụng khi vít máy cần đi qua một bộ phận không có khoảng trống để kẹp vào đai ốc ở phía bên kia.

2. Lỗ trống: Sử dụng cho lắp ráp chung nơi các bộ phận cần căn chỉnh dễ dàng mà không bị ràng buộc.

3. Miếng đệm đặt nhiệt bằng đồng thau (Tiêu chuẩn vàng): Không chạm ren vào nhựa mềm—chúng sẽ bong ra sau 3 chu kỳ. Thay vào đó, hãy tạo mô hình một lỗ hình trụ thuôn nhọn, chèn một miếng đệm bằng đồng có khía bằng mỏ hàn ở nhiệt độ 240°C và tận hưởng các đường ren máy kim loại trên kim loại tồn tại mãi mãi.