Menguasai Akurasi, Presisi, dan Toleransi dalam Pencetakan 3D

Fakta bahwa mesin pencetak 3D memiliki "resolusi tinggi" di antara spesifikasinya tidak berarti semua bagian yang dicetak 3D akan akurat dan presisi. Memahami makna akurasi, presisi dan toleransi sangat penting untuk mencapai hasil yang baik dalam pencetakan 3D apa pun. Di bawah ini kami uraikan apa arti setiap istilah ini dalam konteks pencetakan 3D.

Akurasi

Kami memahami tepat seberapa dekat suatu pengukuran dengan nilai sebenarnya. Jika kita berikan contoh sebagai target, sebuah tembakan akan semakin akurat semakin dekat dengan tengah target. Dalam pencetakan 3D, nilai sebenarnya akan menjadi dimensi yang dirancang dalam desain CAD. Oleh karena itu, akurasi sebuah bagian yang dicetak 3D akan semakin besar semakin mirip dengan desain digitalnya.

Presisi

Akurasi mengukur repeatabilitas suatu pengukuran. Mengikuti contoh target, tembakan mungkin selalu mengenai titik yang sama (yang akan akurat), meskipun titik itu mungkin bukan tengah target. Dalam konteks pencetakan 3D, ini diterjemahkan menjadi keandalan untuk menghasilkan hasil yang diharapkan dalam setiap cetakan. Di bidang teknik, saat membandingkan berbagai material pencetakan 3D, istilah "presisi" digunakan untuk merujuk pada kemampuan material untuk mencetak geometri yang sangat kompleks.

Gambar 1: Contoh perbedaan antara akurasi dan presisi. Sumber: Formlabs

Toleransi

Toleransi mendefinisikan seberapa akurat sesuatu perlu dicetak dalam pencetakan 3D tertentu. Toleransi ditetapkan oleh pengguna dan akan bergantung pada setiap aplikasi tertentu. Sebuah komponen rangkaian mekanis, misalnya, akan memerlukan toleransi yang lebih ketat daripada pencetakan 3D casing plastik.

Kembali ke contoh target, dalam contoh di kiri tembakan sangat dekat satu sama lain dan kita dapat mendefinisikannya sebagai akurat, sementara dalam contoh di kanan mereka lebih jauh satu sama lain dan kita bisa mengatakan bahwa mereka tidak akurat. Sekarang, jika kita mendefinisikan toleransi sebagai rentang presisi yang dapat diterima jarak 3 cincin, maka tembakan akan berada dalam spesifikasi.

Gambar 2: Toleransi adalah rentang akurasi yang dapat diterima. Sumber: Formlabs

Akurasi dan presisi dalam pencetakan 3D

Saat memilih mesin pencetak 3D, sangat penting untuk mengidentifikasi kebutuhan spesifik. Untuk ini, penting untuk memahami konsep akurasi dan presisi.

Mesin pencetak 3D yang tidak akurat namun presisi mungkin merupakan opsi terbaik untuk beberapa aplikasi. Misalnya, mesin pencetak 3D FDM dengan biaya rendah akan menghasilkan bagian yang kurang akurat, tetapi untuk penggunaan pendidikan di mana siswa belajar tentang pencetakan 3D, mungkin tidak penting bahwa dimensi bagian yang dicetak cocok persis dengan desain CAD. Namun, akan penting untuk yakin bahwa mesin pencetak 3D akan bekerja secara konsisten seperti yang diharapkan, dalam toleransi yang dibutuhkan oleh pengguna, untuk mencapai pengalaman yang sukses.

Di sisi lain, untuk aplikasi di industri, mesin pencetak 3D yang menjamin akurasi dan akurasi yang baik dengan toleransi yang sangat ketat pasti diperlukan.

Ada empat faktor besar yang menentukan akurasi dan presisi mesin pencetak 3D:

1. Teknologi pencetakan 3D

Pencetakan 3D adalah proses aditif di mana bagian dibangun lapis demi lapis, dan setiap lapisan berisiko ketidakakuratan. Selain itu, proses dengan cara lapisan terbentuk mempengaruhi tingkat akurasi (repeatabilitas) lapisan. Dalam cetakan 3D FDM lapisan diekstrusi oleh nozel yang tidak memiliki kemampuan untuk mencapai detail yang kompleks, sedangkan dalam pencetakan 3D litografi batu (SLA), material cair resin dikeringkan dengan laser yang presisi tinggi untuk membentuk setiap lapisan, mampu mencapai detail yang jauh lebih halus dan andal ketika berkaitan dengan mencapai hasil berkualitas tinggi berulang kali.

Gambar 3: Perbedaan antara bagian yang dicetak FDM (kiri) dan SLA (kanan). Sumber: Formlabs

Spesifikasi mesin pencetak 3D sendiri tidak mewakili akurasi dimensi akhir. Kesalahan umum adalah deskripsi resolusi XY sebagai akurasi dimensi. Untuk mesin pencetak 3D pemrosesan cahaya digital (DLP), resolusi XY adalah ukuran piksel yang ditampilkan. Banyak sistem mesin pencetak 3D menggunakan ukuran piksel yang ditampilkan atau resolusi XY sebagai angka akurasi keseluruhan (misalnya, mengambil ukuran piksel yang ditampilkan sebesar 75 mikron dan menyatakan bahwa akurasi mesin adalah ± 75 mikron). Namun, data-data ini tidak memiliki implikasi pada akurasi bagian yang dicetak. Ada banyak sumber kesalahan yang dapat mempengaruhi akurasi, dari komponen hingga kalibrasi, serta faktor-faktor berikut yang akan kita analisis (material dan post-processing). Singkatnya, cara terbaik untuk mengevaluasi mesin pencetak 3D adalah memeriksa bagian nyata dibandingkan dengan teoretis.

2. Material

Properti material yang digunakan untuk pencetakan 3D juga dapat mempengaruhi probabilitas deformasi cetakan. Seperti yang kami sebutkan sebelumnya, semuanya bergantung pada kebutuhan setiap aplikasi. Dalam pencetakan 3D gigi, akurasi terhadap desain 3D akan sangat penting, jadi ada produk khusus untuk aplikasi ini yang menjamin hasil yang sangat akurat. Di sisi lain, untuk pencetakan 3D prototipe non-fungsional, di mana tujuannya mungkin hanya untuk memiliki ide umum tentang produk fisik, akurasi akan kurang penting.

3. Post-processing

Biasanya, bagian yang dicetak 3D dengan resin memerlukan proses pemanas setelah pencetakan, di mana bagian dapat menyusut. Hal ini harus dipertimbangkan dalam desain, mempertimbangkan penyusutan ini untuk memastikan bahwa bagian yang dihasilkan setelah proses pemanasan secara dimensi akurat terhadap desain CAD asli.

4. Ekosistem

Mencapai pencetakan 3D yang sukses memerlukan perhatian tidak hanya pada pencetakan 3D itu sendiri, tetapi pada seluruh proses sebagai kesatuan. Desain, perangkat lunak laminasi, material, suhu, alat post-processing... semuanya mempengaruhi hasil akhir.