Cara Mendapatkan Bagian Cetakan 3D yang Lebih Kuat

Pencetakan 3D mampu membuat bagian polimer dan logam yang kuat. Namun, aplikasi tertentu dari komponen cetak 3D mungkin memerlukan lebih banyak kekuatan. Desain dan pemilihan material adalah faktor terpenting yang menentukan kekuatan bagian cetakan 3D. Namun, bahkan bagian yang dirancang dengan baik dapat menunjukkan kelemahan dan kegagalan dalam servis jika teknik peningkatan kekuatan sederhana dan penting lainnya diabaikan.

Ada berbagai teknik untuk memperkuat cetakan 3D. Ini dapat dikelompokkan ke dalam tiga kategori besar:geometri bagian, pengaturan cetak, dan pasca-pemrosesan.

Bagian Geometri

Geometri bagian memainkan peran penting dalam menentukan kekuatan cetakan 3D. Penggunaan fillet dan chamfer meningkatkan kekuatan mekanis tepi, sementara gusset dan rusuk memberikan dukungan struktural.

Gunakan Fillet atau Chamfers

Fillet atau chamfer memberikan fondasi yang kuat untuk bagian yang lebih tipis di bagian 3D. Mereka mencegah nozel merobohkan bagian-bagian halus dari cetakan.

Gunakan Iga dan Gusset

Ribs dan gussets adalah ekstrusi tipis yang menonjol tegak lurus dari dinding atau bidang. Mereka memberikan dukungan dan meningkatkan kekuatan bagian. Ketebalan rusuk harus setengah dari ketebalan dinding dan harus diberi jarak minimal dua kali ketebalan dinding. Iga besar dan tinggi harus dihindari; sebagai gantinya, beberapa tulang rusuk kecil harus digunakan.

Setelan Pencetakan 3D

Pengaturan proses pencetakan 3D yang optimal diperlukan untuk menghasilkan bagian yang lebih kuat. Setelan ini mencakup hal berikut.

Isi dalam Pencetakan 3D

Infill hanya mengacu pada jumlah material di dalam dinding luar bagian 3D. Teknik ini biasa digunakan dalam pencetakan 3D FDM untuk meningkatkan kekuatan. Pengaturan infill dilakukan dengan dua cara, infill pattern dan infill density.

Pola Isi

Ini adalah struktur berulang yang mengisi ruang di dalam bagian cetakan 3D. Biasanya tersembunyi dari pandangan. Ada banyak gaya pola pengisi. Mereka termasuk; pola segitiga, archi, persegi panjang, sarang lebah atau heksagonal, dan konsentris. Pola pengisi arsip paling cocok untuk bagian melingkar atau bulat. Pola isian segi empat mampu memberikan bagian padat 100% karena kisi-kisinya sejajar dan tegak lurus. Pola isian heksagonal memberikan rasio kekuatan-terhadap-berat tertinggi, tetapi membutuhkan waktu paling lama untuk mencetak.

Kepadatan Isi

Pengisi 0% tidak memiliki pengisi, dan pengisi 100% memberikan bagian yang benar-benar padat. Pengisi 100% membuat bagian terkuat. Namun, dalam banyak kasus, penggunaan material yang tidak perlu justru meningkatkan bobot dan biaya. Pola sarang lebah paling baik untuk persentase kurang dari 50%, sedangkan pola bujursangkar paling baik untuk persentase di atas 50%. Kepadatan pengisi yang umum adalah antara 20% dan 25%.

Orientasi bagian

Bagian yang dicetak 3D paling kuat pada bidang yang sejajar dengan selungkup bangunan karena ikatan molekul dalam satu lapisan jauh lebih banyak daripada ikatan perekat antar lapisan. Ini adalah bidang X dan Y. Meskipun teknik ini umum untuk pencetakan 3D FDM, teknik ini dapat digunakan dalam proses lain seperti SLA dan SLS untuk meningkatkan kekuatan. Orientasi bagian bergantung pada tempat pemuatan dan tekanan akan dialami pada bagian tersebut.

Ketebalan cangkang

Ini memainkan peran penting dalam memperkuat bagian 3D. Cangkang yang lebih tebal membuat bagian menjadi lebih kuat. Untuk pencetakan FDM, ketebalan cangkang yang 3 hingga 4 kali diameter nosel paling baik untuk bagian yang akan mengalami pemuatan berat dan berkelanjutan. Sebagian besar proses pencetakan 3D menggunakan standar minimum ketebalan sekitar 1mm. Namun, meningkatkan ini akan meningkatkan kekuatan tarik dan impak. Untuk informasi mendetail tentang ketebalan yang direkomendasikan untuk teknologi pencetakan 3D lainnya, silakan baca panduan desain kami.

Pemrosesan Pasca-Produksi

Untuk lebih meningkatkan kekuatan bagian yang dicetak, Anda juga dapat mempertimbangkan pasca-pemrosesan. Operasi pasca-pemrosesan berikut yang dapat sangat meningkatkan kekuatan komponen cetak 3D.

Anil

Annealing hanyalah proses memanaskan bagian cetakan 3D dan membiarkannya mendingin secara bertahap untuk menghilangkan tekanan internal yang menghasilkan bagian yang lebih keras. Sementara logam dan kaca dapat dianil, tidak semua polimer dapat dianil. Beberapa material yang cocok untuk annealing adalah PLA, PET, dan PA 12.

Elektroplating

Elektroplating adalah teknik pasca-cetak yang melibatkan merendam bagian dalam larutan air dan garam logam. Ketika arus dilewatkan melalui larutan, kation logam membentuk lapisan tipis di sekitar bagian tersebut. Teknik ini dapat diterapkan pada bagian 3D dari printer FDM, SLS, SLA, atau SCM. Ini memberikan bagian tersebut properti mekanik yang hampir identik dengan bagian logam, dan juga merupakan alternatif yang jauh lebih murah untuk pencetakan 3D logam untuk beberapa aplikasi.

Namun, bagian yang dilapisi masih plastik di dalam dan jadi jika dipanaskan ke suhu yang lebih tinggi dari suhu pelunakan plastik interior, maka kekuatan bagian dalam hilang; bahkan saat logam luar tidak meleleh. Beberapa logam dapat digunakan untuk pelapisan listrik, seperti seng, kromium, nikel, tembaga, dll. Sebelum pelapisan listrik, penting untuk melakukan prime pada bagian 3D untuk membentuk permukaan konduktif yang cocok untuk dilekati logam. Grafit biasanya digunakan untuk priming.

Lapisan resin

Resin epoksi atau resin poliester dapat digunakan untuk melapisi bagian cetakan 3D. Lapisan epoksi adalah lapisan permukaan yang tidak larut yang dilakukan dengan cat epoksi. Cat mengandung dua bahan kimia; resin epoksi dan pengeras. Lapisan yang dihasilkan biasanya lebih tahan lama dan lebih keras daripada bagian yang tidak dilapisi. Namun, pelapisan epoksi tidak sesuai jika akurasi geometris yang ekstrem dan tepi yang tajam diperlukan untuk bagian tersebut. Resin poliester, di sisi lain, tipis dan dapat tersebar di bagian yang rumit. Resin mulai mengeras pada 5 menit setelah aplikasi dan biasanya membutuhkan waktu 24 jam untuk benar-benar kering. Lapisan resin dapat diterapkan ke bagian mana pun dari printer apa pun.

Penguatan serat karbon

Serat karbon atau kaca juga dapat digunakan untuk memperkuat bagian 3D. Serat karbon memiliki rasio kekuatan-terhadap-berat yang sangat baik dan paling baik digunakan untuk suku cadang yang digunakan dalam kondisi pembebanan konstan. Tidak seperti karbon, serat kaca menekuk sampai gagal. Serat dapat dilaminasi dengan dua cara:

• Penguatan serat pendek

Dalam metode ini, serat dipotong dan dicampur dengan termoplastik untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan

• Penguatan serat berkelanjutan

Dalam teknik ini, serat harus terus diintegrasikan ke dalam termoplastik saat sedang diekstrusi dan disimpan. Teknik ini membutuhkan dua nozel untuk mencetak secara bersamaan.

Kesimpulan

Di Xometry Europe, kami menawarkan berbagai opsi penguatan untuk komponen cetak 3D seperti yang diminta oleh pelanggan. Cukup kunjungi platform kutipan instan kami, unggah model Anda, pilih opsi Anda, dan voila:bagian cetak 3D kekuatan tinggi Anda akan dikirimkan kepada Anda hanya dalam beberapa hari.