3Dプリンターと寸法誤差

3Dプリンターで出力した部品を他のパーツ（モータ軸、ベアリング等々）と組み合わせる場合、それなりにしっかりした寸法が欲しくなります。

しかし2万円のお手軽3Dプリンターにそこまでの精度が出せるのでしょうか。テストモデルを出力して設計寸法と実寸法を比較してみました。

 

環境

下記の環境でテスト用のモデルを出力して設計寸法と実寸法(最小目盛0.05mmのノギスで測定)を比較しました。

• 3Dプリンター:Prusa i3(RepRap)
• ノズル径:0.5mm
• フィラメント:ABS 1.75mm
• ノズル温度:220度
• ヒートベッド温度:100度

 

設計寸法と実寸を比較する

テスト用のモデル

モデルはFreeCAD(0.16.6706)で作成しました。形状は正方形の真ん中に穴が開いた単純なものです。この内穴と外形寸法を比較したい思います。

内径寸法はいくつかバリエーションを設けました。2万円台の3Dプリンターに100分台の数値がどれくらい反映されるか楽しみです。

• 32.00mm
• 32.25mm
• 32.40mm
• 32.50mm

 

内穴の場合

それぞれ3Dプリンターで出力したものをノギスを使って内径を測りました。

設計寸法	実寸法	誤差
32.00	31.55	-0.45
32.25	31.80	-0.45
32.40	31.95	-0.45
32.50	32.05	-0.45

誤差は綺麗に-0.45となりました。私のプリンターの場合、内穴を設ける際に設計寸法+0.45するとちょうど所望の形状となるようです。

外形の場合

出力したモデルの外形はデコボコしていて角などは目で見てわかるレベルで膨らんでいます。ここでは各辺の真ん中付近の比較的平らな部分を計測しました。
(力加減がかなりてきとうで0.05くらいは誤差あると思います)

モデル	設計寸法	実寸法	誤差
内径32.00mmのモデル	35.00x35.00	35.10x35.10	+0.10
内径32.25mmのモデル	38.00x38.00	38.05x38.05	+0.05
内径32.40mmのモデル	38.00x38.00	38.05x38.05	+0.05
内径32.50mmのモデル	38.00x38.00	38.05x38.05	+0.05

こちらは+0.05～+0.10となりました。内穴とは逆に設計寸法より大きくなるようです。

結論

NC旋盤やマシニングセンタで金属加工するときと同じく、設計寸法と実寸法の誤差を計測してモデルに反映してやれば0.1mm単位の精度が出せました。
（ただし、角や表面の凹凸はヤスリ掛けして平らにする必要があります）

もちろん個体差があると思いますので、3Dプリンタを衝動買いした方は測定してみては如何でしょう。ビシッと設計通りの寸法に仕上がると色々と楽しくなります。