ต้นแบบและการทดสอบ

ตัวอย่างที่ 1 หาค่าชดเชยรูจากชิ้นทดสอบ

ค่าเฉลี่ยของรูที่วัดได้สามชิ้นต่อขนาด (ค่าสมมติ)

import statistics as st

design = [3.4, 5.0, 8.0, 12.0]            # mm
measured = [3.12, 4.74, 7.76, 11.78]      # mm

mx, my = st.mean(design), st.mean(measured)
a = sum((x - mx) * (y - my) for x, y in zip(design, measured)) / sum((x - mx) ** 2 for x in design)
b = my - a * mx
print(f"measured = {a:.4f} x design {b:+.3f} mm")
for d, m in zip(design, measured):
    print(f"design {d:>4} mm -> measured {m:5.2f} mm (error {m - d:+.2f} mm, fit residual {m - (a * d + b):+.3f})")
for target in (3.4, 8.0):
    print(f"to get {target} mm, draw the hole at {(target - b) / a:.2f} mm")

measured = 1.0067 x design -0.298 mm
design  3.4 mm -> measured  3.12 mm (error -0.28 mm, fit residual -0.005)
design  5.0 mm -> measured  4.74 mm (error -0.26 mm, fit residual +0.004)
design  8.0 mm -> measured  7.76 mm (error -0.24 mm, fit residual +0.004)
design 12.0 mm -> measured 11.78 mm (error -0.22 mm, fit residual -0.003)
to get 3.4 mm, draw the hole at 3.67 mm
to get 8.0 mm, draw the hole at 8.24 mm

ความชันใกล้ 1 แปลว่ารูเล็กลงเกือบเท่ากันทุกขนาด ราว 0.2–0.3 mm แต่รูเล็กหดมากกว่าเล็กน้อย การขยายรูใน CAD ตามสมการนี้แม่นกว่าการใช้ค่าชดเชยค่าเดียว ค่านี้ใช้ได้กับเครื่อง วัสดุ และค่าตั้งชุดนั้นเท่านั้น

ตัวอย่างที่ 2 ขายึดกล้องรับแรงได้พอไหม

กล้องหนัก 0.3 kg ทีมกำหนดให้รับแรงกระแทก 20 เท่าของน้ำหนักขณะลงจอดแรง (ราว 60 N) และต้องการส่วนปลอดภัยอย่างน้อย 2.0 ผลทดสอบห้าชิ้น (ค่าสมมติ)

import statistics as st

failure_n = [182, 175, 190, 168, 186]     # N แรงที่ขายึดเสียหาย
M_KG, G, SHOCK, SF_REQUIRED = 0.3, 9.80665, 20, 2.0

required = M_KG * G * SHOCK
mean, sd = st.mean(failure_n), st.stdev(failure_n)
conservative = min(min(failure_n), mean - 2 * sd)
sf = conservative / required
print(f"required load {required:.1f} N")
print(f"failure loads: mean {mean:.1f} N, sd {sd:.1f} N, minimum {min(failure_n)} N, mean - 2sd {mean - 2 * sd:.1f} N")
print(f"safety factor on the conservative value {sf:.2f} -> {'PASS' if sf >= SF_REQUIRED else 'FAIL'}")

required load 58.8 N
failure loads: mean 180.2 N, sd 8.8 N, minimum 168 N, mean - 2sd 162.6 N
safety factor on the conservative value 2.76 -> PASS

ผ่านเกณฑ์ แต่ห้าชิ้นยังเป็นตัวอย่างน้อย และทดสอบด้วยแรงสถิตครั้งเดียว ต้องทดสอบการสั่นและการเปลี่ยนอุณหภูมิเพิ่ม เพราะ PLA อ่อนตัวที่อุณหภูมิไม่สูงนัก (HDT ราว 55 °C ตาม datasheet) กลางแดดในไทย ชิ้นส่วนสีเข้มบนตัวลำอาจร้อนใกล้ระดับนั้น จึงควรวัดอุณหภูมิจริง