Dokładność wymiarowa i skurcz w druku 3D — 6 przyczyn złych wymiarów

Objaw: gotowa część nie zgadza się z modelem. Śruba nie wchodzi w otwór, czop nie trafia w gniazdo, dwie drukowane osobno połówki nie pasują do siebie, a suwmiarka pokazuje kilka dziesiątych milimetra różnicy tam, gdzie model miał okrągłe wymiary. Sam wydruk wygląda przy tym poprawnie: warstwy równe, powierzchnia gładka.

Dokładność wymiarowa w druku FDM to suma kilku niezależnych błędów, z których każdy działa w innym kierunku. Tworzywo kurczy się przy stygnięciu, więc część chce być mniejsza. Nadmiar materiału rozpycha ścianki na zewnątrz, więc rośnie w drugą stronę. Otwory wychodzą ciaśniejsze niż w modelu niezależnie od jednego i drugiego. Dlatego pierwszym krokiem nigdy nie jest przeskalowanie modelu, tylko ustalenie, który z tych mechanizmów dominuje.

Najczęstsze przyczyny i rozwiązania

1. Skurcz materiału podczas stygnięcia

Każde tworzywo termoplastyczne zajmuje w stanie stopionym więcej miejsca niż po zastygnięciu. Skala zjawiska różni się między materiałami i to dlatego duża część z ABS wychodzi zauważalnie mniejsza niż ta sama część z PLA. Błąd kumuluje się wraz z wymiarem: na 10 mm jest niedostrzegalny, na 200 mm zmienia pasowanie.

Jak sprawdzić: wydrukuj sześcian kalibracyjny i zmierz go w trzech osiach. Jeżeli wszystkie wymiary są proporcjonalnie mniejsze, a błąd rośnie wraz z długością, masz do czynienia ze skurczem, a nie z błędem ekstruzji.

Co zrobić: tam, gdzie liczy się dokładność, wybieraj materiał o najmniejszej skłonności do odkształceń — czyli PLA i jego odmiany. Przy ABS, ASA i PC/ABS przygotuj się na kompensację: zmierz własną, wydrukowaną część, policz stosunek wymiaru rzeczywistego do modelowego i wprowadź go jako współczynnik skalowania w slicerze. Rób to osobno dla XY i dla Z, bo skurcz nie jest równomierny.

Materiał Porima	Skłonność do wypaczania	Stół	Komora	Dysza
PLA i odmiany PLA	brak	0–60 °C	otwarta	200–260 °C zależnie od odmiany
PLA/CF	niska	50–70 °C	otwarta	220–250 °C
PETG i PETG Transparent	brak	60–80 °C	otwarta	240–260 °C
HIPS	niska	80–110 °C	otwarta	230–270 °C
HT PETG	średnia	100–120 °C	zalecany klej do stołu	270–300 °C
PA (nylon)	średnia	90–120 °C	zamknięta i grzana	260–290 °C
ASA	średnia	90–120 °C	zamknięta, 50 °C	250–280 °C
ABS	wysoka	80–110 °C	zamknięta, 50 °C	250–280 °C
ABS/CF	wysoka	80–110 °C	zamknięta, 50 °C	260–280 °C
PC/ABS	wysoka	100–120 °C	zamknięta, 50 °C	260–290 °C

Źródło: oficjalna tabela danych technicznych FDM producenta Porima. Producent podaje skłonność do wypaczania w skali opisowej i nie publikuje procentowej wartości skurczu — dlatego kompensację trzeba wyznaczyć pomiarem własnej części. Pełne zestawienie: tabela temperatur druku.

2. Stopa słonia zniekształca pomiar przy podstawie

Pierwsze warstwy dociskane do gorącego stołu rozpływają się na boki i tworzą rozszerzenie u podstawy. Pomiar wykonany właśnie w tym miejscu będzie zawyżony, choć reszta wydruku jest w wymiarze. Stąd klasyczna pomyłka: ktoś zmniejsza przepływ w całym modelu, żeby naprawić coś, co dzieje się wyłącznie na dole.

Jak sprawdzić: zmierz ten sam wymiar tuż nad stołem oraz w połowie wysokości części. Różnica między tymi pomiarami to właśnie stopa słonia.

Co zrobić: mierz zawsze w środkowej części wydruku, a stopę zwalczaj u źródła: obniż temperaturę stołu w granicach zakresu materiału, popraw kalibrację pierwszej warstwy i włącz kompensację elephant's foot w slicerze. Dopiero po jej usunięciu zabieraj się za korektę wymiarów.

3. Nadmiar lub niedomiar ekstruzji

Przepływ zmienia wymiary zewnętrzne i wewnętrzne w przeciwne strony. Za dużo materiału: bryła rośnie, a otwory się zwężają. Za mało: dzieje się odwrotnie, tyle że dochodzą widoczne braki. Ta asymetria to najlepszy test diagnostyczny, jaki masz pod ręką.

Jak sprawdzić: wydrukuj prostopadłościan z otworem o znanej średnicy i zmierz oba wymiary. Jeżeli bryła jest za duża, a otwór za mały, przyczyną jest nadmierny przepływ. Jeżeli oba są za małe, szukaj skurczu albo kalibracji osi.

Co zrobić: koryguj mnożnik przepływu małymi krokami, po jednym albo dwóch punktach procentowych, i po każdej zmianie drukuj ten sam wzorzec. Sprawdź też szerokość ekstruzji perymetru zewnętrznego — to ona odpowiada za wymiar gotowej części bardziej niż jakiekolwiek inne ustawienie.

4. Otwory drukują się mniejsze, niż są w modelu

To nie jest usterka, tylko konsekwencja geometrii. Drukarka aproksymuje okrąg wielobokiem, którego odcinki biegną po cięciwach, a nie po łuku, a ciśnienie w dyszy dodatkowo dociska materiał do wnętrza otworu. Im mniejsza średnica, tym proporcjonalnie większy błąd — dlatego problem zauważa się zwykle przy otworach pod śruby M3.

Co zrobić: włącz kompensację otworów w slicerze — Hole horizontal expansion w Curze, X-Y hole compensation w PrusaSlicerze i OrcaSlicerze. Wartość ustal pomiarem na własnej płytce testowej z kilkoma otworami. Parametr działa niezależnie od kompensacji konturu zewnętrznego, więc jedno nie zastępuje drugiego. Przy otworach krytycznych wymiarowo pewniej jest wydrukować je z zapasem i rozwiercić.

5. Rozjechana kalibracja kroków i błędna średnica filamentu

Jeśli ekstruder podaje inną ilość materiału, niż zakłada slicer, wszystkie pozostałe kompensacje liczysz na złej podstawie. Ta sama zasada dotyczy średnicy filamentu wpisanej w profilu: to od niej slicer wylicza objętość. Sprawdź też kroki osi X i Y, zwłaszcza po wymianie paska.

Jak sprawdzić: odmierz na filamencie 100 mm od wlotu ekstrudera, zleć ekstruzję 100 mm i zmierz, ile faktycznie zostało pobrane. Średnicę filamentu zmierz suwmiarką w kilku miejscach i uśrednij. Filamenty Porima produkowane są w tolerancji ±0,03 mm, więc duży rozrzut na jednej szpuli sam w sobie jest sygnałem.

Co zrobić: skoryguj kroki ekstrudera zgodnie z wynikiem pomiaru i wpisz w slicerze zmierzoną średnicę filamentu zamiast okrągłego 1,75 mm. Kalibrację powtórz po każdej wymianie ekstrudera lub hotendu.

6. Rozszerzalność cieplna materiałów drukowanych w komorze

ABS, ASA, PC/ABS i nylon drukuje się w zamkniętej, nagrzanej komorze, więc część zmierzona zaraz po druku jest jeszcze rozszerzona cieplnie. Przy PLA zjawisko jest znacznie mniejsze, bo drukarka pracuje bliżej temperatury otoczenia.

Co zrobić: mierz części po całkowitym wystudzeniu, najlepiej po kilku godzinach i w tej samej temperaturze, w której będą użytkowane. Jeżeli wyznaczasz współczynnik kompensacji dla ABS albo ASA, wykonaj wszystkie pomiary w identycznych warunkach, inaczej wyliczysz korektę z rozrzuconych danych.

Czego drukarka FDM nie zagwarantuje

Druk warstwowy ma wbudowaną anizotropię: dokładność w osi Z zależy od wysokości warstwy i zawsze będzie inna niż w płaszczyźnie XY. Gwintów, pasowań ciasnych i powierzchni ślizgowych nie da się uzyskać samą kompensacją w slicerze i nie warto na to tracić czasu. Uczciwe podejście wygląda tak: wymiary krytyczne projektuj z naddatkiem i wykańczaj obróbką, otwory pod łożyska rozwiercaj, gwinty nacinaj albo stosuj wtapiane wkładki. Współczynnik kompensacji wyznaczony dla jednego materiału nie przenosi się przy tym na inny, a przy tworzywach pracujących w wysokiej temperaturze — HT PETG ma deklarowaną odporność 125 °C, PA 150 °C — wymiar potrafią zmienić same warunki użytkowania. Obie wartości pochodzą z własnego oznaczenia producenta, nie z badania według normy.

Powiązane problemy

• Stopa słonia — pierwsza rzecz do wykluczenia przy każdym pomiarze suwmiarką.
• Over-extrusion — nadmiar materiału powiększa bryłę i zwęża otwory.
• Under-extrusion — działa dokładnie odwrotnie i również psuje pasowanie.
• Warping — skurcz, który zdążył oderwać wydruk od stołu, zmienia też jego wymiary.
• Przesuwanie warstw — mechaniczna przyczyna błędu wymiaru w płaszczyźnie XY.
• Szczeliny w cienkich ściankach — szerokość ekstruzji decyduje o wymiarze cienkich elementów.
• Ślady po podporach — szlifowanie takich śladów zabiera materiał i zmienia wymiar.