Calibri digitali per la stampa 3D: risoluzione e accuratezza

Risoluzione del display e accuratezza dichiarata sono due voci distinte delle specifiche

Il bollettino tecnico Mitutoyo riguarda i calibri digitali, a quadrante e a nonio. Descrive due caratteristiche di accuratezza basate su ASME B89.1.14-2018: l'errore di contatto parziale delle superfici E e l'errore di spostamento della scala S. La risoluzione del display è una specifica distinta da leggere; il bollettino non afferma che basti a scegliere uno strumento.

Il bollettino associa E alle superfici di misura esterne e S alle altre superfici, comprese le misure interne, di gradino e di profondità. Le sue specifiche presuppongono che lo zero sia stato impostato con le superfici esterne; osserva quindi che con le altre superfici possono verificarsi errori maggiori. Il documento non fornisce un valore per ogni modello in commercio.

Su una scheda prodotto, annota la risoluzione del display separatamente dalle caratteristiche di accuratezza dichiarate per quel modello. Mitutoyo indica che i valori standard sono predefiniti: un produttore o un utilizzatore può dichiarare valori diversi. Quando confronti i modelli, tieni insieme termine di errore, superficie di misura e condizioni anziché ridurre una specifica alle sole cifre decimali.

Dalla cifra visualizzata a una decisione dimensionale

La risoluzione descrive l'incremento di lettura; non fornisce l'errore massimo ammesso completo. Il bollettino Mitutoyo presenta gli errori massimi ammessi E e S, con valori predefiniti tratti da ASME B89.1.14-2018, e indica che produttori o utilizzatori possono dichiarare valori diversi. Precisa inoltre che le specifiche si applicano a 20 °C. Non trasformare una riga di questa tabella in una caratteristica automaticamente garantita da ogni strumento con lo stesso incremento del display.

Per illustrare la regola di pianificazione del NIST, supponiamo di definire una tolleranza T di 0.20 mm per un progetto ipotetico. Un decimo è 0.02 mm, quindi un incremento del display di 0.01 mm soddisfa da solo questo obiettivo di risoluzione. Non determina un errore massimo di 0.01 mm né giustifica l'accettazione del pezzo. Vanno comunque valutati gli errori dello strumento per la dimensione e le superfici di misura e la procedura richiesta per la decisione. Per questo esempio non è stata misurata alcuna dimensione stampata né alcun calibro.

La FAQ del NIST sulle bilance offre un'altra illustrazione: separa la divisione del display dalla divisione di verifica, senza rendere una bilancia più accurata con un display più fine. Le classi e i simboli di questa FAQ riguardano la pesatura; non sono specifiche dei calibri. Per il tuo acquisto, torna ai valori dichiarati dal produttore del modello scelto e alla dimensione da controllare, anziché affidarti a un'analogia con un'altra famiglia di strumenti. Conserva le prove relative a quel modello esatto con la documentazione della tua scelta.

Parti dalla tolleranza desiderata per scegliere una risoluzione

Il manuale del NIST collega l'obiettivo di misura alla risoluzione e suggerisce, come regola pratica, una risoluzione almeno dieci volte più fine della tolleranza. In termini di incremento, ciò significa non superiore a T/10 per la tolleranza T scelta. È un'indicazione generale di pianificazione, non una specifica per un determinato modello, una garanzia di accuratezza o una regola di accettazione per un pezzo stampato.

Lo stesso testo fornisce un esempio di lavorazione meccanica. Per un'operazione di tornitura in cui non ci si aspetta che i valori si discostino dal nominale di più di qualche millesimo di pollice, il diametro va misurato con un'approssimazione di un millesimo di pollice e il manuale conclude che i calibri a nonio sarebbero adeguati come strumento di misura per quell'applicazione.

Per una dimensione funzionale, definisci prima la tolleranza accettata dal tuo progetto. La regola del NIST può aiutare a inquadrare un requisito di risoluzione, ma non può selezionare un modello di calibro senza il relativo manuale né qualificare un pezzo stampato. Il suo esempio con il calibro a nonio vale solo per l'operazione di tornitura indicata, non per la plastica stampata.

Ripetibilità: la terza voce da cercare

I documenti forniti non definiscono la ripetibilità del calibro. Se il manuale del modello la indica separatamente, annota quella definizione e le relative condizioni; non ricavarla dalla sola risoluzione o da un valore di accuratezza dichiarato.

Se ripeti una misura per confrontare i pezzi, annota letture e condizioni; queste fonti non misurano la variazione del calibro né la quota di una differenza attribuibile allo strumento.

Il bollettino Mitutoyo indica che le specifiche dipendono dalla lunghezza misurata, non dal campo complessivo dello strumento, e si applicano a 20 °C. Non definisce un valore generale di ripetibilità dei calibri. Cerca la definizione, i valori e le condizioni nel manuale del modello esatto, se indicati.

Voci delle specifiche da leggere prima dell'acquisto

Mitutoyo afferma che gli errori E e S dipendono dalla lunghezza misurata, non solo dal fondo scala. Abbina la dimensione che devi controllare alla specifica corrispondente e alle relative condizioni. La regola del decimo di tolleranza del NIST aiuta a fissare un obiettivo di risoluzione, ma non sostituisce questa verifica né il manuale del modello.

Per una misura interna, verifica anche la geometria delle superfici di misura del modello. Il bollettino osserva che alcuni calibri usano becchi a coltello incrociati, il cui spessore e il cui gioco possono aggiungere errori su piccoli diametri interni. Per i calibri considerati fino a 300 mm, riporta la prova aggiuntiva con anello di riscontro da 5 mm richiesta da ASME B89.1.14-2018. Questo vale per le superfici di misura e la verifica del calibro descritte nel bollettino; non qualifica un foro stampato.

Per una verifica formale di conformità, il bollettino descrive blocchetti di riscontro, un verificatore per calibri o altri campioni di riferimento. Specifica almeno da tre a cinque punti secondo il campo di misura, almeno il 90% di tale campo e posizioni da vicino all'asta a vicino alle punte dei becchi; anche le altre modalità richiedono un punto di prova. Queste istruzioni riassumono ASME B89.1.14-2018; per questa pagina non è stata eseguita alcuna prova. Per le misure interne, i campioni di riferimento elencati comprendono un verificatore per calibri, un anello di riscontro o blocchetti con accessori; la dimensione di prova predefinita indicata è compresa tra 20 e 50 mm. Il bollettino richiede inoltre un punto di prova per ogni altra modalità, comprese profondità e gradino, usando un blocchetto su un piano di riscontro.

Dove finisce lo strumento e inizia il metodo

I due riferimenti NIST forniti non descrivono un metodo di misura per la plastica stampata. Questa pagina non può quindi attribuire una differenza di lettura alla forza di serraggio, all'angolo dei becchi o a una bava; annota separatamente strumento, dimensione e condizioni di controllo.

Il manuale del NIST offre una regola di pianificazione: la tolleranza desiderata aiuta a definire la risoluzione richiesta. Non classifica i calibri né afferma che un calibro digitale qualifichi un pezzo stampato. Per requisiti di conformità o sicurezza, individua il metodo e lo strumento richiesti per quell'uso.

Fonti e limiti

• NIST — Weighing and Scales FAQs (ambito pesatura)
• NIST Engineering Statistics Handbook — Parameters, Ranges and Resolution
• Mitutoyo — Accuratezza e calibrazione dei calibri, EDU-15003A (2018)

Organizziamo la documentazione dei produttori e della comunità; non abbiamo misurato personalmente questi prodotti. Il manuale del tuo modello esatto ha la precedenza sulle indicazioni generali.