Toleranties (passend 3D printen)

Bijgewerkt: 5 feb 2019


Stel, je ontwerpt een auto voor de 3D printer. Je hebt een metalen as en je wilt dat je wiel strak op de as past. Je meet de as met de schuifmaat, hij geeft een diameter van 4 mm aan. Je tekent in het wiel een gat van 4 mm en print het met de 3D printer.

Maar als je de as in het wielgat wilt steken dan… past het niet.

Waarom past het nu niet? Je had het toch goed gemeten? Dat heeft te maken met de toleranties.


Wat zijn toleranties?

In de techniek zijn toleranties de ‘ruimte’ die je nodig hebt in een ontwerp, om de verschillende onderdelen goed te laten passen. Het is namelijk onmogelijk om alles in precies dezelfde maat de maken. Alles wat je maakt, of dat nu met een 3D printer, met een machine of met de hand is, valt net wat anders uit. Dat gaat om tienden of honderdsten van millimeters, maar het kan er wel voor zorgen dat je ontwerp niet past.

Dat is bij 3D printen zeker zo. Elke kleur filament heeft net een andere smelttemperatuur. Geel wordt bijvoorbeeld net iets sneller zacht dan zwart.


Ook is het filament op een koude winterdag als iemand het raam van het lokaal even open zet van een andere temperatuur dan op een warme zomerdag, terwijl de 3D printer in de zon staat.

De kwaliteit van het plastic, de snelheid van printen, de dikte van de laag. Alles heeft invloed, waardoor elke 3D print net iets afwijkt. Het is minder dan een millimeter, maar je merkt het wel.

Een praktijkvoorbeeld Je wilt een gat hebben van 4 mm in je wiel, zoals in het voorbeeld hierboven.  Als je het geprint hebt kan je gat net iets groter of kleiner uitvallen. Het heeft een tolerantie van bijvoorbeeld 0,4 mm. In de praktijk betekent dat dat je gat een grootte krijgt tussen van 3,6 of 4,4 mm. Het is maar net hoe je print die dag uit de printer komt...


Er is in dit voorbeeld dus een grote kans dat je as niet in het wiel past, omdat hij bij het printen te klein

uit valt. Daarom moet je van te voren rekening houden met de tolerantie.

Dat bereken je als volgt: De diameter die je wil hebben is 4 mm, daar tel je een tolerantie bij op van 0,4 mm. In je ontwerp teken je nu een gat met een diameter van 4,4 mm. Als je je wiel nu print, zal het gat een diameter hebben tussen 4 en 4.8 mm. Dat zal minstens 4 mm zijn en zo past je as altijd!


Logisch nadenken. In het voorbeeld hierboven klinken toleranties best lastig. Alsof je heel goed moet rekenen, maar eigenlijk is het heel simpel.


Ontwerp je een gat, waar bestaand materiaal in moet passen?

Dan moet je het gat iets groter maken.

Ontwerp je een pin, die in gat van bestaand materiaal moet passen?

Dan moet je de pin iets kleiner maken.


Ontwerp je beide onderdelen en moeten ze in elkaar kunnen schuiven?

Dan kun je beide onderdelen iets aanpassen.


Je moet dus gewoon logisch nadenken. Het is verstandig om eerst een proefprintje te maken van je verbinding. Past het in elkaar? Print dan pas je hele ontwerp.

Toleranties zonder rekenen Om het mezelf makkelijker te maken heb ik een tolerantiemeter ontworpen.

Dat is een geprint plaatje met gaten erin van 1 t/m 10 mm, zoals ingevoerd in mijn tekensoftware. In dit geval het programma SketchUp. Naast elk gat van een hele millimeter staan de gaatjes nog eens, maar nu steeds 0,2 mm groter.

Als ik nu een gat moet ontwerpen, dan gebruik ik de tolerantiemeter om te kijken hoe groot het gat moet zijn. Ik probeer uit in welk gat de as het beste past. Wat is de beste maat, als hij vrij rond moet kunnen draaien? Wat is de beste maat hij als strak vast moet zitten? 

Dat voorkomt dat ik bij elk ontwerp weer nieuwe proefprintjes moet maken.

Zo’n tolerantiemeter kun je zelf ook ontwerpen! Of je download de versie van 3D Academie op Thingiverse. Gratis!

Nog een paar tips: als je hem gaat printen kies dan voor een stabiele kleur. Geel is niet zo handig, omdat daarmee de toleranties van je belangrijkste proefprint te afwijkend kunnen worden. Ook zwart zou ik persoonlijk niet zo snel kiezen. Kies een kleur die altijd stabiel uit je printer komt. 

De tolerantiemeter die ik heb ontworpen gaat er vanuit dat een cirkel 24 uit 24 segmenten bestaat, omdat dat de standaard instelling is van SketchUp. Als je andere tekensoftware gebruikt, of weet hoe je de segmenten in SketchUp aanpast en dat ook doet, dan kun je beter zelf een tolerantiemeter ontwerpen. 

320 keer bekeken

© 2019 door 3D Academie