Meningkatkan Bagian dengan Struktur Lattice Cetak 3D

Struktur lattice cetak 3D adalah salah satu poin jual terbesar dari manufaktur additif. Struktur ini mudah dibuat menggunakan proses unik cetak 3D, dan ada banyak manfaat praktis dari penggunaannya.

Struktur lattice pada dasarnya adalah pola infill—cara untuk menyusun geometri internal bagian cetak 3D. Alih-alih mencetak 3D blok padat plastik atau logam, insinyur dapat menggunakan pola yang saling berlapang dan saling terkunci yang sebagian berongga. Ketika lattice ini dirancang dengan benar, mereka dapat sangat meningkatkan properti mekanis bagian, membuatnya lebih ringan dan lebih kuat.

Penting, struktur lattice dapat dibuat pada printer 3D kelas profesional apa pun. Dan yang lebih penting lagi, struktur ini tidak dapat dihasilkan dengan cukup baik menggunakan teknologi manufaktur apa pun lainnya. Teknologi pengurangan tidak dapat memotong dalam bagian tanpa memotong melalui luar, sementara cetakan mal hanya "diisi" dengan bahan cair—Anda tidak dapat memilih dan menentukan bagaimana bahan cair itu jatuh ke tempat seperti yang dapat Anda lakukan dengan printer 3D.

Artikel ini membahas bagaimana struktur lattice cetak 3D dibuat, dan mengapa mereka menjadi begitu berguna di tempat seperti industri penerbangan.

Bagaimana Membuat Lattice Cetak 3D?

Struktur lattice dapat dilihat di mana-mana di tempat seperti jembatan dan rumah kayu. Menara Eiffel mungkin adalah contoh paling terkenal dari struktur lattice atau truss di dunia, dengan balok yang saling berlapang membentuk struktur yang stabil namun sebagian besar berongga.

Mungkin untuk mereplikasi struktur seperti itu dalam bagian cetak 3D. Dan biasanya tidak perlu merancang kerangka lattice secara manual: ada beberapa alat pembentukan lattice yang secara otomatis menghasilkan pola lattice berdasarkan parameter yang dipilih oleh pengguna. Alat yang tersedia secara komersial mencakup topology, Autodesk Within, dan Meshify.

Tetapi tidak semua lattice sama. Faktanya, struktur lattice bervariasi dalam banyak cara, dengan variasi kunci yang dijelaskan di bawah ini.

Struktur Sel

Sel adalah unit individual yang membentuk struktur lattice. Ini biasanya dapat dikenali sebagai bentuk geometri seperti kubus, bintang, heksagon, oktagon, dll., meskipun beberapa bentuk dapat digabungkan untuk penggunaan mekanis spesifik. Kadang sel sama sekali tidak seragam, tanpa pola yang dapat dilihat.

Akhirnya, struktur sel—baik bentuknya maupun ukurannya—memengaruhi bagaimana bagian akan berperilaku dalam hal kekuatan, berat, elastisitas, dan faktor lain.

Orientasi Sel

Memutuskan struktur dan ukuran sel hanyalah separuh dari cerita. Bentuk dalam lattice dapat diorientasikan dengan cara yang berbeda, yang juga memengaruhi performa akhir bagian. Orientasi juga harus ditentukan oleh batasan pencetakan: misalnya, beberapa orientasi akan memerlukan lebih banyak struktur pendukung.

Bahan Lattice

Tidak semua bahan mampu mencetak semua struktur lattice. Bahan lunak dan elastis umumnya tidak boleh dicetak dengan struktur sel besar, karena bagian berlubang besar dapat membuat bagian menjadi bocor. Dalam sebagian besar kasus, bahan lattice akan sama dengan shell atau bahan eksternal, tetapi printer multi-extruder menawarkan beberapa fleksibilitas dalam hal ini.

Apa Manfaat dari Lattice Cetak 3D?

Dengan mengintegrasikan struktur lattice ke dalam bagian cetak 3D, insinyur dapat mendapatkan manfaat seperti pengurangan berat, peningkatan kekuatan bagian, dan penyerapan kejutan.

Pengurangan berat mungkin adalah manfaat yang paling penting dan alasan utama mengapa insinyur sangat bersemangat untuk mengoptimalkan struktur cetak mereka dengan geometri internal berbentuk pola. Fitur kunci dari struktur lattice adalah keberonggaan sebagiannya: sel mengandung ruang kosong, jadi bagian dengan pola lattice internal memiliki materi yang lebih sedikit secara keseluruhan dibandingkan bagian yang setara dengan infill padat.

Materi yang lebih sedikit berarti massa yang lebih sedikit, yang merupakan keuntungan besar untuk pengguna AM di industri seperti otomotif dan penerbangan, di mana mengurangi hanya beberapa gram dapat membuat perbedaan besar pada performa bagian. Faktanya, beberapa penelitian lattice yang paling menarik sedang berlangsung di penerbangan, di mana perusahaan seperti Boeing telah mengembangkan materi lattice advanced yang sangat ringan.

Materi yang lebih sedikit juga berarti pengeluaran yang lebih sedikit. Dengan membuat bagian dengan struktur lattice, insinyur dapat membuat bagian yang lebih unggul yang sebenarnya biayanya lebih rendah dibandingkan bagian yang kurang baik.

Namun, inti dari struktur lattice adalah mengurangi massa tanpa mengorbankan integritas bagian. Sambil membuat lubang sembarangan pada bagian dapat membuatnya lebih rapuh dan lebih mudah pecah, struktur lattice cetak 3D dirancang untuk menggunakan materi secara paling efektif secara struktural yang memastikan bagian berongga bukan merupakan kerentanan, tetapi kekuatan itu sendiri.

Bagian sebagian berongga dengan struktur lattice sebenarnya dapat lebih kuat dari setara padatnya, karena ruang kosong dalam lattice berfungsi untuk meningkatkan penyerapan kejutan dan mengurangi stres benturan. Bagian dengan struktur lattice sel besar dapat sangat fleksibel dan elastis, mengurangi kerapuhan dan kemungkinan kerusakan.

Penting namun tetap layak diperhatikan adalah estetika lattice. Pola kompleks ini adalah beberapa bentuk paling mengesankan yang dapat dibuat insinyur dengan printer 3D, jadi bagian dengan lattice yang dicetak seringkali sama menarik secara visual dengan praktis.

Ringkasan manfaat lattice cetak 3D:

• Ringan
• Penggunaan materi yang lebih sedikit
• Kuat
• Menyerap kejutan
• Estetis

Dapatkah Mesin CNC Membuat Struktur Lattice?

Singkatnya, tidak. Mesin CNC dan teknologi manufaktur pengurangan lainnya tidak dapat membuat struktur lattice 3D karena mereka menggunakan alat potong untuk menghapus materi dari blok padat. Mesin CNC dapat memotong bagian berongga dari baris pertama sel lattice, tetapi alat potong kemudian akan mencapai jalan buntu. Tidak dapat memotong baris berikutnya dari bagian berongga karena bagian padat menghalangi.

Printer 3D tidak mengalami masalah ini karena mereka memproduksi bagian dalam irisan atau penampang, membangunnya dari nol alih-alih memotongnya dari blok padat. Manufaktur additif oleh karena itu jauh jauh dari teknologi manufaktur terbaik untuk membuat struktur lattice.

Perhatikan, bahwa mesin CNC dapat secara efektif membuat struktur lattice 2D seperti grilles, dan lattice CNC yang dipesin ini mungkin sebenarnya lebih kuat dari lattice cetak 3D.

Apa Aplikasi Praktis dari Lattice Cetak 3D?

Struktur lattice cetak 3D sudah memiliki aplikasi di banyak industri, karena insinyur dan desainer produk di seluruh spektrum komersial terus-menerus mencari cara untuk meringankan dan memperkuat bagian.

Pengurangan berat sangat penting di industri penerbangan dan otomotif karena bagian yang berat umumnya mengurangi kecepatan kendaraan dan mengakibatkan penggunaan bahan bakar yang lebih besar. Oleh karena itu, bagian yang lebih jauh lebih diinginkan.

Mengingat struktur truss sudah ada dalam arsitektur selama ratusan tahun, tidak heran bahwa versi miniatur dari lattice juga menjadi populer dalam lanskap arsitektur saat ini. Dan karena struktur lattice dapat dirancang secara presisi, peneliti bahkan telah menemukan cara untuk membuat pola 3D yang mengurangi derau, yang potensial meningkatkan bahan isolasi untuk bangunan.

Lattice cetak 3D juga ditemukan di pakaian dan sepatu, dengan perusahaan seperti Adidas menggunakan lattice elastomer cetak 3D untuk midsole sepatu lari. Lattice ini memberikan bantal ringan dengan banyak lentur—sangat lebih baik dan lebih dapat dipertanggungjawabkan secara ilmiah dibandingkan "air bubble" yang umum pada tahun 1990-an.

Lattice Cetak 3D dengan 3ERP

3ERP adalah penyedia yang berpengalaman dari bagian dan prototipe cetak 3D, dan kami mampu menghasilkan bagian lattice berkualitas tinggi untuk berbagai aplikasi.

Layanan manufaktur additif kami mencakup FDM, SLA, SLS dan SLM, semuanya dapat digunakan untuk membuat geometri internal yang kompleks.

Hubungi kami untuk penawaran cepat.