創建時間: 01/11/2019
精度是3D打印機的最重要的特點之一，尤其是以高精度著稱的SLA 3D打印機。如果SLA 3D打印機無法高精度地再現模型，那就意味著它連最基礎的任務都無法完成。然而要想達到高精度打印，也不是容易的。多種小因素都可能累積影響打印效果，使得成品與原型相距甚遠。
在我們開始之前，讓我們快速準確地清楚我們的準確性，并將其與相關的分辨率概念區分開來。在3D打印中，精度描述了零件與其預期形狀的差異程度。這可以是整個部分的總差異的平均值，也可以是差異最大的點。例如，可以掃描印刷部件并且發現其具有0.050mm的平均尺寸偏差（與原始模型的物理差異），并且最大偏差為0.15mm。這與分辨率不同，分辨率描述了打印機理論上可以根據其規格生成的細節級別。高分辨率并不總能轉化為高精度，而數字往往會產生誤導。高分辨率機器生產高度不準確的零件并不罕見。這就是為什么有經驗的制造商重視精度遠遠超過分辨率的原因，特別是在細節至關重讓我們仔細看看SLA 3D打印中導致不準確的十大原因。
決定精度的最大因素可能是打印機的機械控制水平，指的是多種機械控件的移動精度，包括振鏡和工作臺。如果這些無法完全按照軟件的指示移動，那么就會出現偏差。從用戶的角度來看，用戶無法對此作出任何改變，移動的精度取決于打印機零部件的質量和零件組裝情況。桌面級打印機因為不具有高端工業級打印機的質量，所以在這方面表現糟糕。低成本的工業級打印機通常也是通過使用廉價零部件來節省成本。低級零部件不僅僅在一開始就降低了打印機的機械控制性能，而且是隨著時間不斷老化。
打印不精確的具體特點取決于出現問題的零部件。比如，Z軸出現的誤差源與X軸和Y軸出現的不同。X軸和Y軸出現的誤差通常是掃描頭（將光束直射向打印層的具體位置）的問題引起的。這個零部件對精度非常關鍵，其移動的輕微誤差都可能造成重大偏差。Z軸的精度主要取決于工作臺逐層向下的移動（或是桌面級打印機中的向上移動）。工作臺的移動是由長的絲杠控制的，其移動的距離必須剛好能讓平臺在高度上精確地移動一層，通常是0.1mm。絲杠成型質量的小問題會體現在打印出的工件上，通常導致表面粗糙。工作臺一直保持絕對水平也是非常關鍵的。輕微的傾斜都會對精度造成不利影響，甚至導致整個工件的傾斜。
2.打印變形
因為SLA打印機使用的是樹脂材料，而不是熔化的熱塑性塑料，所以打印時材料的收縮和變形效果比FDM打印技術小很多。但是并不意味著SLA沒有變形的問題。用樹脂進行3D打印通常會出現一定程度的懸垂。雖然曝露于激光之下可以讓樹脂固化，但是無法在一瞬間完全固化。只有在后處理階段將樹脂材料放進UV固化爐時才能達到其最高強度。這不是說在后處理之前，材料就是脆弱或者未固化的，只是說材料還未達到其最高承重狀態。工件支撐良好的部分不會出現這一問題，但是工件缺乏支撐、長且薄的部分就會出現懸垂情況。這類懸垂通常是及其微小的，但是因為每層都會出現懸垂情況，懸垂不斷累積，就出現了明顯的尺寸偏差。懸垂情況也受到所使用的樹脂的影響。一些更堅韌的材料不會出現這一問題，但是較柔軟的材料特別容易出現這一問題。所以在SLA打印中，支撐材料非常重要，如果軟件沒有將支撐的位置調至最佳位置，那么精度就會受到嚴重影響。
即使打印機的機械控制性能和材料都完美，打印出的工件也無法達到100%的精確。因為CAD建模實際操作上無法完全實現工件的所有細節。STL建模運用有限數量的三角形構建工件的形狀。這種方式在再現平面方面沒有問題，但是無法完美地再現曲面。之所以使用了非常多的尖角三角形是為了更好地再現曲面，但是在微觀層面上其實是不平滑的。使用越多的三角形以更好地再現細節，文件大小和加工時間就會出現問題。現代的技術和軟件能更好地解決這類問題，但是過去的SLA計算能力在這方面有很大的限制。
正如在這篇文章“桌面級打印機和工業級打印機對比”中討論的，打印擺向是非常重要的。大多數桌面級SLA機器是反向打印工件的，意味著在成型過程中，大多數工件都是懸掛著的。增加額外的支撐材料可以在減輕一定程度的懸垂，但是還是會有一些材料因為重力而懸垂。但是打印方向只是重要因素之一，成型室中工件的擺向也需要考慮在內。首先要處理的是過度曝光。光線從激光器中照射并穿過當前打印層的同時也部分固化了下一層的樹脂。這種情況在使用透明或者半透明的材料時更嚴重。由于一些顏色能更好地吸收UV光，所以相比采用其他顏色的材料，如紅色或者灰色，采用藍色、綠色或者黃色材料進行打印可以減輕這一問題。有方法地在成型室中擺放工件可以在一定程度上解決這個與激光器相關的問題，使激光束不那么頻繁地穿透到未固化的樹脂材料。除了UV光的穿透，還有個打印時光線在工件周圍彎曲的問題。這個問題導致UV光照射到不應固化的樹脂材料上，造成過度曝光。要計算出工件的最佳擺向以最大程度上減輕這一問題是極其復雜的，但是要想達到最高的精度，這一步是不可忽略的。
一般來說，層厚越小越好，因為層厚小，分辨率更高。然而，超過某個臨界點后，就不一定是這樣了。一些研究顯示對于小于0.1mm的層厚，層厚越小，精度越低。其中的因素有好多個。對于大多數工件，小于0.1mm的層厚并不能在細節方面提供真正的優勢，僅僅是增加了層數而已。更多的層級需要更多的機械移動，移動的偏差也因此增加。同時，薄的打印層更有可能會彎曲變形，而且成型時間越長，意味著工件在進入UV爐中完全固化之前的時間也更長。這些因素對精度的影響很小，但是可以解釋為什么以0.05mm的層厚打印出來的工件有時比以0.1mm的層厚打印出來的工件更不精確。即便如此，以大大高于0.1mm的層厚打印肯定會使得工件更不精確，產生明顯的階梯現象。
正如你可能預料的一樣，光斑越小，細節程度越高。光斑越大，打印時間短，但是會影響工件的細節和精度。過去要權衡這幾點是很簡單的，但是現在有了威斯坦SLA打印機，能夠為同一個成型提供不只一個的光束尺寸。打印機可以配置兩種光斑尺寸，一大一小。大的光斑用于打印細節重要性不高的部分，以加快打印過程，小的光斑用于打印邊角或曲面等部分。這樣就能至少在一定程度上兩者兼顧。沒有這一功能，就要不可避免地在一定程度上犧牲打印精度了。而且，不考慮設備是否支持光斑尺寸可變，為每次成型選擇合適直徑的光斑也是非常重要的。根據工件的要求判斷最佳直徑的光斑需要經驗和對技術的完全理解。參數設置錯誤必定會對精度造成不良影響。
在工業級3D打印中，控制環境是最重要的。如上所述，SLA打印中會出現彎曲和懸垂的問題，而溫度和濕度會加重這兩問題。打印過程中的任何溫度或濕度的波動都會影響打印效果。樹脂對環境極其敏感，3D打印需要樹脂的粘度盡可能的低。溫度越高，樹脂粘度越低，所以對樹脂進行保溫（恒溫）非常關鍵。然而樹脂的溫度也不能太高，否則將使得工件太軟、不穩固。最佳溫度主要根據材料特性來設定，任何偏差都會影響工件的形狀。
同時，樹脂表面保持水平也非常關鍵。如果出現震動，或是設備極其輕微的移動，精度都將受到嚴重影響。
掃描間距指的是兩個光斑中心之間的距離。光束并不是不斷移動的，而是以特定的間隔、沿著路線照射特定的幾個點。通常這些光斑會有一定程度的重疊，否則每個固化的區域之間的間隔就非常大。掃描間距決定了重疊的程度，這對精度和速度影響很大。如果掃描間距很窄，那么邊緣未固化的樹脂就會少一些，表面也更平滑。由于每次掃描的時間都更長，當然會導致打印時間延長。另一方面，如果掃描間距寬，打印速度就更快，但是會導致工件邊緣粗糙，耗費大量的打磨工作。
掃描速度是另一個影響精度的關鍵參數。如你所料，掃描速度加快，打印精度就下降，但是打印時間縮短了。然而當掃描速度設置到很高的時候，對精度的影響通常就會非常嚴重。但是更慢的掃描速度并不總是能達到更高的精度。當掃描速度設置得過低時，因為光束在每個點的停留照射時間太長，會導致過度固化。為每次的成型設置合適的掃描速度需要結合經驗和復雜的計算。
工件打印完后，需要一系列的后處理步驟，包括用酒精清洗、去除支撐材料和打磨。這幾個工作通常是手工完成，所以不可避免地可能會出現人為錯誤。由于SLA打印的特點，剛打印出來的工件的邊緣通常會有一定程度的隆起（參考第6和8點）。因此，SLA打印出的工件需要打磨和拋光，而有時打磨非常粗糙。在這個人們用微米測量偏差的行業，工人用粗糙的砂紙刮擦工件難免會造成一定程度的不可預見性和精度影響。操作時的準確用力無法標準化，時間的長度亦是如此。卡尺的作用是測量將要打磨的區域，但是這個測量過程仍然無法精確，尤其是與打印機本身的高度受控移動相比。
后處理影響精度還體現在去除支撐材料這一方面。支撐需要使用工具手動地扯斷或者撬開，通常會留下痕跡。這些痕跡雖然能通過打磨清除，但是如上所訴，會影響精度。最好是由經驗豐富的員工操作這一步驟，因為鋒利的工具很容易刮擦或者損壞工件，或者留下不需要的痕跡。為了降低這些風險，最理想的是在確保工件穩固的同時，盡可能少地使用支撐。
3D打印完模型放入酒精中進行清洗
將打印完成的零件放入濃度高于99% 的無水乙醇進行清洗后再小心去除支撐，這個后處理過程也會對精度造成影響
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