6 Pertimbangan Desain Penting untuk Pencetakan 3D Logam

Pencetakan 3D logam sedang meningkat, dengan penjualan sistem AM logam mengalami pertumbuhan eksplosif sebesar 80% dari tahun 2017. Pencetakan 3D logam menawarkan kebebasan yang belum pernah ada sebelumnya untuk desain, memberi desainer dan insinyur  kesempatan untuk membuat bentuk organik dan struktur ringan, yang tidak mungkin dilakukan dengan metode manufaktur tradisional.

Namun, untuk benar-benar mengeluarkan potensi penuh pencetakan 3D logam dan tetap kompetitif, sangat penting untuk memahami cara memaksimalkan kemampuan desain yang ditawarkan oleh teknologi. Karena aturan desain tradisional tidak lagi dapat diterapkan, pendekatan baru untuk mendesain pencetakan 3D logam diperlukan.

Itulah sebabnya kami mengumpulkan pertimbangan desain utama kami untuk pencetakan 3D logam guna membantu Anda mendapatkan hasil maksimal dari komponen logam Anda.

6 hal yang perlu dipertimbangkan saat mendesain bagian logam Anda

1. Tebal Dinding

Salah satu poin terpenting yang harus dipertimbangkan saat mendesain untuk pencetakan 3D logam adalah ketebalan dinding. Sebagai pedoman umum, disarankan untuk mendesain dinding dengan ketebalan dinding minimal 0,4 mm. Penting untuk memastikan bahwa ketebalan dinding bagian Anda tidak terlalu tipis atau tebal, karena hal ini dapat mengakibatkan cetakan halus atau penumpukan tekanan internal, yang menyebabkan keretakan. Meskipun fitur yang lebih baik memungkinkan, ini sangat bergantung pada bahan logam yang dipilih serta parameter printer Anda.

Anda mungkin juga ingin bereksperimen dengan struktur kisi atau sarang lebah untuk dinding tebal, karena ini dapat menghemat banyak bahan dan juga mengurangi waktu pembuatan.

2. Struktur Pendukung

Struktur pendukung hampir selalu menjadi kebutuhan dengan pencetakan 3D logam. Meskipun sangat ideal untuk merancang bagian dengan jumlah minimum dukungan yang diperlukan, mereka diperlukan untuk area seperti lubang, sudut dan overhang. Penopang juga digunakan untuk menahan bagian logam ke pelat dasar untuk menghilangkan panas, yang dapat menyebabkan tegangan sisa.

Aturan praktis untuk penyangga di area bagian dalam, seperti lubang horizontal, adalah merancang struktur penyangga bersudut. Dengan menerapkan struktur ini, Anda dapat meminimalkan area kontak dengan penyangga, yang pada gilirannya akan menghasilkan lebih sedikit pasca-pemrosesan.

Selain itu, rancang penyangga Anda sehingga meruncing saat bersentuhan dengan bagian tersebut. Ini akan membuat penghapusan dukungan dan perataan permukaan menjadi lebih mudah. Struktur penyangga berbentuk tabung yang ringan juga membutuhkan waktu dan upaya yang jauh lebih sedikit untuk melepasnya.

3. Overhang dan Sudut Mandiri

Terkadang, Anda mungkin perlu mendesain  bagian logam dengan overhang — bagian cetakan yang menonjol. Overhang besar (biasanya lebih dari 1mm) akan membutuhkan struktur pendukung untuk mencegahnya runtuh selama proses pencetakan. Panjang maksimum overhang horizontal yang tidak didukung adalah 0,5 mm dan penting untuk menjaga overhang Anda di bawah panjang ini. Fillet dan chamfer dapat dirancang menjadi bagian untuk menghilangkan overhang ini.

Selain panjang, sudut overhang Anda juga penting untuk dipertimbangkan. Sudut di bawah 45 derajat biasanya membutuhkan struktur pendukung.

4. Orientasi Bagian

Bereksperimen dengan orientasi bagian adalah cara terbaik untuk meminimalkan jumlah struktur pendukung yang dibutuhkan. Misalnya, jika Anda ingin membuat bagian logam dengan fitur tabung berongga, orientasi horizontal akan memakan lebih banyak ruang, sedangkan orientasi vertikal atau miring akan menghemat ruang dan mengurangi jumlah penyangga yang dibutuhkan.

Pertimbangan lain yang perlu dipertimbangkan ketika memilih orientasi bagian adalah bahwa permukaan yang menghadap ke bawah dan ke atas akan memiliki kekasaran permukaan yang berbeda (yang disebut kulit bawah cenderung memiliki permukaan akhir yang lebih rendah). Jika Anda ingin menghasilkan fitur detail dengan akurasi terbaik, pastikan untuk mengarahkannya pada permukaan bagian yang menghadap ke atas.

5. Saluran dan Lubang

Manufaktur aditif logam terkenal karena kemampuannya untuk memproduksi suku cadang dengan saluran dan lubang, yang tidak dapat dicapai melalui cara manufaktur tradisional. Saat mempertimbangkan fitur tersebut ke dalam desain Anda, pertimbangkan bahwa diameter minimum untuk sebagian besar proses unggun bubuk adalah 0,4 mm. Lubang dan tabung yang berdiameter lebih besar dari 10 mm akan membutuhkan struktur pendukung.

Selain itu, lubang horizontal yang bulat sempurna masih menjadi tantangan bagi pencetakan 3D. Pertimbangkan untuk mendesain ulang bentuk tersebut menjadi bentuk tetesan air mata atau berlian.

Karena bagian logam berongga memerlukan lubang pelepasan untuk menghilangkan bubuk yang tidak meleleh, pastikan untuk memasukkannya ke dalam desain Anda,  dengan diameter yang disarankan 2-5mm.

6. Optimasi Topologi &Desain Generatif

Kemampuan untuk menghasilkan geometri kompleks menggunakan manufaktur aditif membuatnya ideal untuk optimasi topologi dan desain generatif. Optimasi topologi bertujuan untuk mengoptimalkan geometri dan distribusi material suatu bagian dengan menggunakan perhitungan matematis. Desain generatif, di sisi lain, terinspirasi oleh pola desain alam, dan memungkinkan para insinyur untuk mengeksplorasi semua elemen solusi yang mungkin. Dengan menggunakan alat ini,  desainer dan engineer dapat menyempurnakan berbagai kebebasan desain yang diberikan oleh pencetakan 3D, untuk membuat komponen logam yang kuat, dan ringan yang dioptimalkan secara fungsional.

Mengubah paradigma desain untuk mendapatkan hasil maksimal dari AM logam   

Mendesain untuk pencetakan 3D logam bukanlah hal yang mudah, karena memerlukan pengetahuan tentang kemungkinan dan keterbatasan teknologi dan material AM logam, serta pendekatan baru untuk desain. Namun, menjelajahi dan mengintegrasikan pedoman desain sejak awal proses desain akan memungkinkan perusahaan untuk memaksimalkan keberhasilan produksi suku cadang logam akhir, sekaligus meminimalkan biaya dan limbah material.

Untuk informasi lebih lanjut tentang pencetakan 3D logam, lihat komprehensif kami panduan untuk pencetakan 3D logam dan perkenalan kita dengan DMLS.