K3D Тест точности
Зачем этот тест нужен?
В FDM 3D печати существует достаточно большое количество факторов, которое влияет на точность размеров получаемых моделей:
- Неправильно подобранное разрешение осей XY влияет на длину перемещений печатающей головки;
- Неправильно подобранный поток утолщает или утоньшает стенки, смещая их внешнюю поверхность относительно "правильного" положения;
- Слишком большой поток и/или пересечение между заполнением и периметрами может "выталкивать" периметры наружу;
- Влажный или бракованный пластик может начинать слегка пениться, увеличивая объём дорожек и приводя к смещению их внешней поверхности;
- Режим работы драйверов шагового двигателя может создавать отклонения от заданной траектории движения;
- Биение диаметра прутка может создавать локальные пере- и недоэкструзии, смещая внешнюю поверхность детали;
- Так как деталь выкладывается из горячего пластика и потом охлаждается, то на неё действует усадка материала, причём в сложной форме.
Это не все причины, которые могут повлиять на размеры деталей, но и этого уже достаточно, чтобы продемонстрировать, что "правильно" настроить свой принтер, чтобы он давал хорошую точность, совсем не легко, а часто даже невозможно. Слишком много факторов, взаимно влияющих друг на друга. Поэтому была придумана методика, которая не пытается исправить причины (для этого есть другие методики), а борется с их последствиями - отклонениями в размерах печатаемых моделей. Такой подход позволяет легко и быстро получить хорошую точность даже с не идеально настроенного принтера.
Основной принцип методики
Относительная погрешность
Рассмотрим на примере оси Х, по оси Y всё аналогично. Погрешность положения каждой стенки модели можно представить как состоящую из двух частей: постоянной (эквидистанта модели) и переменной (масштаб модели). На изображении выше зеленые размеры снимаются между двумя стенками, на которые постоянная часть погрешности действует в одном направлении. То есть, если представить снятый с модели размер \(X\) через истинный размер \(X_{0}\), поправку на масштаб \(\delta\), и эквидистанту \(\Delta\), то получится следующая формула:
То есть:
Так как и истинный, и полученный размер мы знаем, то можно легко вычислить масштаб по оси:
Абсолютная погрешность
Голубые размеры снимаются между стенками, которые смещены эквидистантой в разные стороны. То есть на них влияет и масштаб, который мы вычислили ранее, и удвоенный размер эквидистанты:
Так как масштаб истинный и снятый с модели размеры мы знаем, плюс уже вычислили масштаб, то можно расчитать величину абсолютной погрешности (эквидистанты):
Естественно, этот метод является весьма грубым, и не может дать идеальную точность после проведения калибровки. Но он даёт значительное уменьшение погрешностей, чего для практических целей достаточно.
Инструкция по использованию
Подготовка
Для использования этой методики необходимо 2 файла: модель и таблица. Их можно найти странице релизов. Обратите внимание, что таблица подготовлена в LibreOffice и может некорректно работать в других офисных пакетах.
Также для снятия размеров нужен штангенциркуль, желательно от 150мм и с ценой деления 0.01 - 0.02 мм. Можно использовать штангенциркули с ценой деления больше или размером меньше, но результат будет хуже.
Печать детали
Модель заводится в слайсер и печатается с обычными для вас настройками, кроме одного исключения - шов надо выровнять по ребру на специальном углублении под него. Иначе шов может вносить значительную ошибку в измерения.
Ввод данных
В первую очередь стоит ввести масштаб модели в таблице на странице ввод. Если вы не изменяли его, то оставьте 100%.
Далее, на том же листе располагаются поля для ввода размеров, а также схема как их снимать. Поля имеют проверку данных, так что, если они подсвечиваются красным, то что-то не так с размером или форматом ввода. Например, размер слишком большой или маленький, или в качестве разделителя использована точка, а не запятая.
На данном этапе значения в колонке проверочная печать не заполняются
Анализ данных
На странице Анализ можно найти информацию касатетельно абсолютных и относительных отклонений и снятых с напечатанной модели (1 столбик), и теоретически рассчитанных размеров после калибровки (2 столбик).
Если теоретический результат оказывается плохим и вас не устраивает, то можно попробовать заново снять размеры с модели. Если это не помогает, то, скорее всего, у принтера есть проблемы с механикой или серьезные проблемы с настройками. Тогда для начала следует заняться поиском и исправлением этих проблем, и только потом вовзращаться к тестам точности.
Использование результатов
В таблице на странице Вывод можно найти данные, которые необходимо будет ввести в слайсер в соотвествующие поля. К сожалению, приходится "крутить" неудобные для изменения параметры - масштаб по осям X и Y. Альтернативного варианта на данный момент нет, так же как и нельзя эти масштабы использовать для изменения разрешения осей.
Проверочная печать
Для целей проверки, что калибровка сработала верно, и анализа, на какую точность можно расчитывать от этого принтера при текущих настройках, можно сделать проверочную печать. Для неё стоит ввести параметры с листа Вывод в слайсер, и нарезать ту же модель с теми же настройками. Данные вводятся на листе Ввод, анализ производится на листе Анализ в 3 колонке.
Как пользоваться этой методикой?
По моим тестам, результаты этой калибровки не сбиваются, если изменять скорость печати, ширину линий и толщину слоя, количество периметров, тип и плотность заполнения. Но сбиваются, если использовать другой пластик или допустить дефекты печати, например, переэкструзию. Так что перепроводить калибровку следует только при смене типа пластика, или, если вы вынужденно печатаете с какими-то дефектами, например, намеренно допускаете переэкструзию для герметичности деталей.
Если возникли проблемы
Если у вас возникли проблемы с работой этой методики, то лучше всего будет написать свой вопрос в общий чат K3D с тегом @dmitry_sorkin.