Techniek5 min lezen
Passingen en toleranties bij 3D printen
Dit is de vraag waar de meeste eerste ontwerpen op stranden. Het model klopt tot op de honderdste millimeter, de print komt binnen, en het gat is te klein of de pen past niet. Dat is geen fout in de print maar een eigenschap van het proces, en je lost hem op in het ontwerp en niet in de instellingen.
Het korte antwoord
Reken op een afwijking van ongeveer twee tienden millimeter. Een gat komt er kleiner uit dan getekend en een pen dikker, dus wie precies op maat tekent krijgt een verbinding die klemt. Houd 0,2 millimeter speling aan voor iets dat moet passen en 0,4 voor iets dat moet bewegen.
Waarom de maat verschuift
Een FDM-printer legt een rups gesmolten kunststof neer die daarna afkoelt en krimpt. Aan de binnenkant van een bocht wordt die rups iets in elkaar gedrukt, aan de buitenkant iets uitgerekt. Het gevolg is systematisch: gaten worden kleiner dan getekend, uitwendige vormen iets groter.
Hoeveel precies hangt af van het materiaal. PLA krimpt het minst en is daarmee het maatvastst. PETG krimpt wat meer, ABS en ASA het meest, tot ongeveer een half procent over de lengte. Bij een onderdeel van twintig millimeter merk je dat nauwelijks, bij tweehonderd millimeter gaat het om een millimeter.
Een tweede oorzaak is de vorm van de nozzle-baan zelf. Een gat wordt opgebouwd uit rechte stukjes rond een cirkel, en die liggen per definitie binnen die cirkel. Hoe kleiner het gat, hoe groter dat effect naar verhouding.
Hoeveel speling houd je aan
Voor een passing die vast moet zitten en die je er met wat kracht in duwt: 0,1 millimeter speling in diameter. Voor een passing die met de hand in elkaar moet gaan en er weer uit moet kunnen: 0,2 millimeter. Voor iets dat moet draaien of schuiven: 0,4 millimeter.
Die waarden gelden op de diameter en niet op de straal, dus verdeel ze niet over twee kanten. Een as van 10 millimeter in een gat dat moet draaien, tekent je als een gat van 10,4.
Gaat er een gekochte onderdeel in, zoals een lager, een magneet of een stuk buis, meet het dan zelf na met een schuifmaat in plaats van de catalogusmaat te gebruiken. Een magneet die als 10 millimeter verkocht wordt, meet vaak 9,9 of 10,1, en dat is precies de orde van grootte waar het hier over gaat.
Wat je in je ontwerp kunt doen
Teken een kleine afschuining aan de rand van een gat. Een kantje van een halve millimeter onder 45 graden vangt de eerste laag op, die altijd iets uitzakt, en maakt het invoeren een stuk makkelijker.
Vermijd passingen in het horizontale vlak waar mogelijk. Een gat dat verticaal in het onderdeel staat, wordt netjes rond. Een gat dat horizontaal door het onderdeel loopt, wordt aan de bovenkant altijd wat druppelvormig omdat de printer daar over lucht heen moet.
Zit je op een maat die echt moet kloppen, maak dan het passende deel apart en ruim opgezet, en boor het daarna op maat. Een geprint gat van 9,5 millimeter dat je met een boor van 10 opruimt, is nauwkeuriger dan elk geprint gat.
Wanneer printen niet de juiste techniek is
Vraagt je onderdeel om een tolerantie van vijf honderdsten of minder, dan is FDM-printen het verkeerde gereedschap. Dat is geen kwestie van betere instellingen; het proces haalt het gewoon niet.
In dat geval zijn er twee wegen. Frezen levert die nauwkeurigheid wel, tegen een hogere prijs en een langere levertijd. Of je print het onderdeel met overmaat op de kritische vlakken en werkt die na met een boor, een ruimer of een tap. Dat tweede is vaak verrassend goed te doen en kost een fractie.
Kort samengevat
Teken niet op maat maar met speling: 0,1 voor vast, 0,2 voor passend, 0,4 voor bewegend. Meet gekochte onderdelen zelf na. En zit er een maat tussen die echt moet kloppen, laat dan dat ene vlak nabewerken in plaats van te hopen dat de printer het haalt. Twijfel je, zet de kritische maat in je aanvraag; dan kijken we mee voordat we printen.
Vragen hierover die we vaker krijgen
Kunnen jullie de tolerantie garanderen?
Wij houden ongeveer twee tienden millimeter aan als realistische afwijking, en dat halen we in de praktijk ruim. Een harde garantie op een specifieke maat geven we niet: dat hangt af van de vorm, de stand op de plaat en het materiaal. Staat er een maat die echt moet kloppen, zet hem dan in je aanvraag.
Welk materiaal is het maatvastst?
PLA. Het krimpt het minst tijdens het afkoelen en vervormt het minst na het printen. Voor een onderdeel waar de maten tellen en dat niet warm of nat wordt, is PLA daarmee de beste keuze.
Mijn vorige print paste wel en deze niet. Hoe kan dat?
Meestal door een andere stand op de printplaat, waardoor het gat nu horizontaal loopt in plaats van verticaal. Ook een ander materiaal kan het verschil maken, want ABS en ASA krimpen meer dan PLA. Bestel je hetzelfde onderdeel opnieuw, houd dan hetzelfde materiaal aan.