Exatidão, precisão e tolerância na impressão 3D

O fato de uma impressora 3D ter "alta resolução" entre suas especificações não significa que todas as peças impressas em 3D serão exatas e precisas. Compreender o significado de exatidão, precisão e tolerância é essencial para obter um bom resultado em qualquer impressão 3D. Abaixo detalhamos o que cada um desses termos significa no contexto da impressão 3D.

Precisão

Entendemos exatamente o quão perto uma medição está de seu valor real. Se dermos um exemplo como alvo, um tiro será mais preciso quanto mais próximo estiver do centro do alvo. Na impressão 3D, o verdadeiro valor serão as dimensões projetadas no desenho CAD. Portanto, a precisão de uma peça impressa em 3D será maior quanto mais ela se assemelhar ao seu desenho digital.

Precisão

A precisão mede a repetibilidade de uma medição. Seguindo o exemplo do alvo, os tiros podem sempre impactar próximo ao mesmo ponto (o que seria preciso), embora esse ponto possa não ser o centro do alvo. No contexto da impressão 3D, isso se traduz em confiabilidade para produzir os resultados esperados em cada impressão. No campo da engenharia, ao comparar diferentes materiais de impressão 3D, o termo "precisão" é usado para se referir à capacidade de um material imprimir geometrias muito complexas.

Imagem 1:Exemplo de diferenças entre exatidão e precisão. Fonte:Formlabs

Tolerância

A tolerância define a precisão necessária em uma determinada impressão 3D. A tolerância é definida pelo usuário e dependerá de cada aplicação específica. Um componente de montagem mecânica, por exemplo, exigirá tolerâncias mais rígidas do que a impressão 3D de uma caixa de plástico.

Voltando ao exemplo do alvo, no exemplo da esquerda os disparos estão muito próximos e podemos defini-los como precisos, enquanto no exemplo da direita estão mais afastados e podemos dizer que não são precisos. Agora, se definirmos como tolerância uma faixa aceitável de precisão a uma distância de 3 anéis, então os tiros estariam dentro das especificações.

Imagem 2:Tolerância é a faixa aceitável de precisão. Fonte:Formlabs

Precisão e precisão na impressão 3D

Ao escolher uma impressora 3D, é muito importante identificar necessidades específicas. Para isso, é fundamental entender os conceitos de exatidão e precisão.

Uma impressora 3D imprecisa e precisa pode ser a melhor opção para determinadas aplicações. Por exemplo, uma impressora 3D FDM de baixo custo produzirá peças menos precisas, mas para uso educacional onde os alunos estão aprendendo sobre impressão 3D, pode não ser importante que as dimensões da peça impressa correspondam exatamente às do projeto CAD. No entanto, será importante ter certeza de que a impressora 3D funcionará de maneira consistente conforme o esperado, dentro das tolerâncias que o usuário precisa, para obter uma experiência bem-sucedida.

Pelo contrário, para aplicações na indústria, seguramente é necessária uma impressora 3D que garanta exatidão e boa exatidão com tolerâncias muito estritas.

Existem quatro fatores principais que determinam a exatidão e a precisão de uma impressora 3D:

1. Tecnologia de impressão 3D

A impressão 3D é um processo aditivo em que as peças são construídas em camadas e cada camada apresenta um risco de imprecisão. Além disso, o processo pelo qual as camadas são formadas afeta o nível de precisão (repetibilidade) das camadas. Em uma impressão 3D FDM as camadas são extrudadas por um bico (bico) que não tem capacidade de atingir detalhes complexos, enquanto na impressão 3D estereolitográfica (SLA), o material de resina líquida é curado com um laser de alta precisão para formar cada camada, sendo capaz de obter detalhes muito mais finos e confiáveis ​​quando se trata de obter repetidamente resultados de alta qualidade.

Imagem 3:Diferença entre peça impressa em FDM (esquerda) e SLA (direita). Fonte:Formlabs

As especificações da impressora 3D por si só não representam a precisão dimensional final. Um erro comum é a descrição da resolução XY como precisão dimensional. Para impressoras de processamento de luz digital (DLP), a resolução XY é o tamanho de pixel projetado. Muitos sistemas de impressora 3D usam esse tamanho de pixel projetado ou resolução XY como a figura de precisão geral (por exemplo, pegando um tamanho de pixel projetado de 75 mícrons e declarando que a precisão da máquina é de ± 75 mícrons). No entanto, esses dados não têm implicações na precisão de uma peça impressa. Existem muitas fontes de erro que podem afetar a precisão, desde os componentes até a calibração, bem como os seguintes fatores que analisaremos (materiais e pós-processamento). Resumindo, a melhor forma de avaliar uma impressora 3D é inspecionar peças reais contra peças teóricas.

2. Materiais

As propriedades do material usado para impressão 3D também podem afetar a probabilidade de deformação de uma impressão. Como indicamos anteriormente, tudo depende das necessidades de cada aplicação. Na impressão 3D odontológica, a precisão em relação ao design 3D será essencial, por isso existem produtos específicos para essas aplicações que garantem um resultado muito preciso. Pelo contrário, para a impressão 3D de um protótipo não funcional, onde o objetivo pode ser simplesmente ter uma ideia geral do produto físico, a precisão será menos importante.

3. Pós-processado

Normalmente, as peças impressas em 3D com resina requerem um processo de cura pós-impressão, no qual a peça pode se contrair. Isso deve ser levado em consideração no projeto, considerando a referida contração para garantir que a peça resultante após o processo de cura seja dimensionalmente precisa em relação ao projeto CAD original.

4. Ecossistema

Conseguir uma impressão 3D bem-sucedida requer prestar atenção não apenas à impressão 3D em si, mas a todo o processo como um todo. O design, o software de laminação, os materiais, a temperatura, as ferramentas de pós-processamento… tudo influencia o resultado final.