คำว่า ‘ความเที่ยงตรง’ มักสับสนกับ ‘ความแม่นยำ’ และ ‘ความละเอียด’ ในการอธิบายมาตรฐานความเที่ยงตรง ในบริบททางวิศวกรรมหลายอย่าง เช่น ในการพิมพ์ 3D ‘ความเที่ยงตรง’ อาจหมายถึงความแม่นยำของชิ้นส่วนหรือความละเอียดของเครื่องจักร

‘ความเที่ยงตรง’ มักจะถูกใช้เป็นการวัดความสามารถในการทำซ้ำในผลลัพธ์ที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น: บางสิ่งอย่างสม่ำเสมอสามารถให้ผลลัพธ์เดียวกันได้อย่างไร ในโลกของการผลิต คำว่า ‘ความเที่ยงตรง’ อาจหมายถึงความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนที่ตรงตามเกณฑ์ความคลาดเคลื่อน นอกจากนี้ ความแม่นยำของเครื่องจักรไม่สามารถวัดและวัดปริมาณได้เหมือนกับความแม่นยำของชิ้นส่วนที่ผลิตได้

แล้วเราจะคิดและวัดความแม่นยำในการพิมพ์ 3D ได้อย่างไร? ต่อไปนี้เป็นสามวิธีในการกำหนดความแม่นยำในการพิมพ์ 3D รวมถึงปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความแม่นยำของการพิมพ์ 3D การแลกเปลี่ยนที่มาพร้อมกับคำจำกัดความของความแม่นยำ และข้อควรพิจารณาในการเลือกเครื่องพิมพ์ 3D

กำหนดความแม่นยำในการพิมพ์ 3D

เนื่องจากคำว่า ‘ความเที่ยงตรง’ สามารถให้คำจำกัดความได้หลายแบบ ต่อไปนี้เป็นวิธีการต่าง ๆ หลายวิธีในการนิยามความแม่นยำในการพิมพ์ 3D:

ความสามารถในการทำซ้ำของชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3D: ‘ความเที่ยงตรง’ ในที่นี้หมายถึงการวัดการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการทำซ้ำ เครื่องพิมพ์ 3D สามารถสร้างผลลัพธ์เดียวกันได้อย่างสม่ำเสมอเพียงใด ในที่นี้ ‘ความเที่ยงตรง’ วัดจากความใกล้เคียงของการวัดชิ้นส่วนเดียวกันที่พิมพ์บนเครื่องเดียวกัน

Project DIAMOND เป็นเครือข่ายการผลิตแบบกระจายที่ใหญ่ที่สุดในโลก ประกอบด้วยเครื่องพิมพ์ 3D Markforged กว่า 300 เครื่อง เครือข่ายนี้เปิดใช้งานในปี 2022 เพื่อพิมพ์คลิปสายรัด Onyx กว่า 7,000 ชิ้นสำหรับชาวยูเครนที่ต้องการความช่วยเหลือ การทำซ้ำที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุเพื่อให้ประสบความสำเร็จตามขนาด

ความแม่นยำและความทนทานของมิติ: อย่างไรก็ตาม จากคำจำกัดความที่เรียกกันทั่วไปของคำว่า ‘ความเที่ยงตรง’ ซึ่งหมายถึงความแม่นยำและแน่นอน ความแม่นยำของชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3D ยังสามารถหมายถึงระดับของความแม่นยำและรายละเอียดที่สามารถทำได้ในวัตถุที่พิมพ์ วัตถุที่พิมพ์จะตรงกับการออกแบบหรือขนาดของไฟล์ดิจิทัลของคุณมากน้อยเพียงใด ความแม่นยำสูงกว่าหมายถึงวัตถุที่พิมพ์ใกล้เคียงกับข้อกำหนดที่ต้องการ

วิธีหนึ่งในการวัดความแม่นยำของมิติคือการใช้เกณฑ์ความคลาดเคลื่อน ซึ่งหมายถึงระดับความแปรผันหรือความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้จากขนาดหรือข้อกำหนดเฉพาะของวัตถุที่พิมพ์ มันแสดงถึงขอบของข้อผิดพลาดที่อนุญาตหรือช่วงที่วัตถุที่พิมพ์สามารถเบี่ยงเบนไปจากการออกแบบที่ตั้งใจไว้ในขณะที่ยังถือว่ายอมรับได้

ความแม่นยำของเครื่องพิมพ์ 3D: อีกวิธีในการวัดความแม่นยำในการพิมพ์ 3D คือการวัดความแม่นยำของเครื่องพิมพ์ เมื่อพูดถึงความแม่นยำของตัวเครื่องจักรมากกว่าผลลัพธ์ คำพูดนี้ไม่ใช่มาตรวัดที่เฉพาะเจาะจงมากนัก แทนที่จะเป็นการผสมผสานระหว่างความสามารถของเครื่องในการพิมพ์ด้วยความแม่นยำ, ทำซ้ำได้ และมีความละเอียดสูง โดยพื้นฐานแล้ว ความแม่นยำของเครื่องจะขึ้นอยู่กับความสามารถในการพิมพ์ชิ้นส่วน

พิจารณาการวาดภาพเป็นอุปมาอุปไมย — ในขณะที่การขว้างพู่กันกว้าง ๆ อย่างรวดเร็วและจังหวะตามอำเภอใจจะมีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับการครอบคลุมพื้นที่ แปรงทาสีปลายแหลมที่ถือโดยมือของศิลปินที่ผ่านการฝึกอบรมสามารถเพิ่มรายละเอียดในระดับที่สูงกว่ามากได้

เครื่องพิมพ์ 3D เป็นแบบกว้างหรือแปรงปลายแหลมขึ้นอยู่กับตัวแปร 2 ตัวของกายวิภาคของเครื่องพิมพ์ 3D เครื่องพิมพ์ 3D ประกอบด้วย 1.) tool tip เช่น หัวฉีด เลเซอร์ หรือคัตเตอร์ 2.) ระบบควบคุมการเคลื่อนไหวที่เคลื่อน tool tip ไปตามแกนต่าง ๆ

หากคุณกำลังพิมพ์บนเครื่องจักรที่เหมือนกัน 2 เครื่อง แต่เครื่องหนึ่งมีขนาดหัวฉีดกว้าง 0.4 มม. และอีกเครื่องหนึ่งมีหัวฉีดกว้าง 0.25 มม. เครื่องที่มีหัวฉีดขนาด 0.25 มม. จะถือว่าแม่นยำกว่า ด้วยขนาดหัวฉีดที่เท่ากัน เครื่องจักรที่มีระบบควบคุมการเคลื่อนไหวที่สามารถทำงานในการเคลื่อนที่ทีละน้อยผ่านแกน X, Y และ Z จึงถือว่ามีความแม่นยำมากกว่า สำหรับภาพรวมของบทบาทของการพิมพ์ 3D โปรดอ่านบทความของเราเกี่ยวกับวิธีการทำงานของเครื่องพิมพ์ 3D

ระบบควบคุมการเคลื่อนไหวของเครื่องพิมพ์ 3D Markforged

ปัจจัยใดบ้างที่ส่งผลต่อความแม่นยำในการพิมพ์ 3D

ความแม่นยำในการพิมพ์ 3D สามารถได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย ได้แก่:

ความละเอียด: ความละเอียดของเครื่องพิมพ์ 3D จะกำหนดระดับของรายละเอียดที่สามารถทำได้ มักจะวัดในแง่ของความสูงของเลเยอร์หรือขนาดคุณสมบัติขั้นต่ำที่เครื่องพิมพ์สามารถผลิตซ้ำได้ ความสูงของเลเยอร์ที่เล็กลงหรือขนาดคุณลักษณะขั้นต่ำโดยทั่วไปจะส่งผลให้มีความแม่นยำสูงขึ้น

การปรับเทียบ: การปรับเทียบเครื่องพิมพ์ 3D อย่างเหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพิมพ์ที่แม่นยำ การสอบเทียบเกี่ยวข้องกับการปรับพารามิเตอร์ต่าง ๆ เช่น ความสูงของหัวฉีด, การปรับระดับเตียง และอัตราการอัดรีดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการตกตะกอนของวัสดุอย่างแม่นยำ

ความเสถียรทางกลไก: ความเสถียรและความแข็งแกร่งของโครงและส่วนประกอบของเครื่องพิมพ์ 3D อาจส่งผลต่อความแม่นยำ เครื่องพิมพ์ที่สร้างมาอย่างดีและทนทานมีโอกาสน้อยที่จะเกิดการสั่นสะเทือนหรือโยกเยกระหว่างการพิมพ์ ส่งผลให้งานพิมพ์มีความแม่นยำมากขึ้น

คุณสมบัติของวัสดุ: แม้ว่ากระบวนการพิมพ์จะแม่นยำ แต่ผลลัพธ์ของชิ้นส่วนอาจได้รับผลกระทบจากคุณสมบัติของวัสดุ เช่น อัตราการหดตัว, คุณสมบัติทางความร้อน และลักษณะการไหล การทำความเข้าใจและการคำนึงถึงคุณสมบัติเหล่านี้สามารถช่วยให้ได้ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำมากขึ้น

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ: การออกแบบวัตถุที่กำลังพิมพ์อาจส่งผลต่อความแม่นยำได้เช่นกัน คุณลักษณะต่าง ๆ เช่น ระยะยื่น, สะพาน และรายละเอียดที่ซับซ้อนอาจต้องการโครงสร้างรองรับเพิ่มเติมหรือเทคนิคการพิมพ์เฉพาะเพื่อรักษาความแม่นยำในระหว่างกระบวนการพิมพ์ ซึ่งอาจส่งผลต่อความแม่นยำของชิ้นส่วนที่พิมพ์

ขั้นตอนหลังการประมวลผล: ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3D จำนวนมากต้องการขั้นตอนหลังการประมวลผลจำนวนหนึ่งหลังจากกระบวนการผลิต เช่น การถอดโครงสร้างรองรับหรือการขัด ซึ่งอาจส่งผลต่อความแม่นยำของส่วนสุดท้าย

การแลกเปลี่ยนเพื่อความแม่นยำในการพิมพ์ 3D

สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าการพิมพ์ 3D ให้มีความแม่นยำสูงอาจต้องใช้การแลกเปลี่ยน

ตัวอย่างเช่น หากความสามารถของเครื่องเป็นตัวแปรควบคุม การพิมพ์ที่มีความแม่นยำสูงมักจะต้องลดความเร็วในการพิมพ์ลง การใช้ปลายเครื่องมือขนาดเล็กทำให้งานพิมพ์มีความละเอียดสูงขึ้น แต่เป็นผลให้ต้องฝากวัสดุในอัตราที่ช้าลง

การพ่นตัวประสานโลหะเช่นเดียวกับ Markforged PX100 เป็นข้อยกเว้นอย่างหนึ่งของกฎทั่วไปที่ว่าความแม่นยำจะขัดขวางความเร็ว เนื่องจากกระบวนการนี้สามารถให้ชิ้นงานที่แม่นยำได้รวดเร็วมาก: โดยใช้หัวหลายหัวเพื่อพ่นวัสดุเข้าเล่มพร้อม ๆ กันในสถานที่ต่าง ๆ หลายแห่งในเวลาเดียวกัน ดังนั้น งานประกอบชิ้นเดียวสามารถให้ชิ้นส่วนที่แม่นยำได้หลายสิบหรือหลายร้อยชิ้น

การพิมพ์ 3D ที่แม่นยำยังต้องการการพิจารณาการออกแบบใหม่ที่ไม่เคยคำนึงถึงมาก่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการออกแบบที่ซับซ้อน คุณลักษณะที่ละเอียดหรือซับซ้อนอาจจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนเพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพในระหว่างกระบวนการพิมพ์

เทคโนโลยี Binder jetting เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่แม่นยำและทำซ้ำได้ด้วยความละเอียดสูง

ความแม่นยำและข้อควรพิจารณาในการเลือกเครื่องพิมพ์ 3D

เมื่อนึกถึงความแม่นยำในการพิมพ์ 3D เป็นความสามารถในการทำซ้ำของความแม่นยำของชิ้นส่วน ความแม่นยำมีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานด้านการผลิตใด ๆ ผู้ใช้ควรมองหาแพลตฟอร์มการพิมพ์ 3D ที่เชื่อถือได้โดยมีประวัติการพิมพ์ที่ประสบความสำเร็จภายในระยะขอบที่ยอมรับได้

เมื่อพิจารณาถึงการแลกเปลี่ยนในด้านความเร็วและความสามารถของวัสดุ ระดับความแม่นยำที่จำเป็นสำหรับเครื่องพิมพ์ 3D ของคุณจะขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันเฉพาะขององค์กรของคุณ ตัวอย่างเช่น ในขณะที่การพิมพ์ 3D ด้วยเรซินเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมสำหรับการสร้างคุณสมบัติที่ดี แต่จะไม่ได้ชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงเท่ากับเทอร์โมพลาสติกอุตสาหกรรมประสิทธิภาพสูง ซึ่งเป็นตัวเลือกที่เหนือกว่าสำหรับการผลิตเครื่องมือหรือฟิกซ์เจอร์ที่แข็งแรงอย่างรวดเร็ว

สำหรับการพิมพ์โลหะ 3D การพ่นสารเข้าเล่มเป็นทางเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับความแม่นยำโดยไม่สูญเสียความเร็ว สามารถผลิตชิ้นส่วนที่แม่นยำได้อย่างรวดเร็วด้วยการทำซ้ำในขณะที่ใช้พลังงานน้อยลง (ซึ่งส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานต่อชิ้นส่วนลดลง) ซึ่งทำให้แพลตฟอร์มเช่น Markforged PX100 เป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่งสำหรับการผลิตโลหะที่แม่นยำตามขนาด