10 Tip Teratas yang Perlu Dipertimbangkan Saat Mendesain Bagian FDM Anda
Fused Deposition Modeling (FDM) adalah salah satu teknologi pencetakan 3D paling populer untuk penggemar, biro layanan, dan OEM. Dari pembuatan prototipe berbiaya rendah hingga suku cadang fungsional, FDM sangat cocok untuk berbagai aplikasi, menawarkan fleksibilitas desain yang luar biasa.
Namun, untuk mencapai akurasi yang lebih tinggi dan mencetak suku cadang FDM dengan sukses, perancang dan insinyur harus mempertimbangkan kemungkinan dan batasan perancangan untuk FDM. Untuk membantu Anda memastikan hasil pencetakan terbaik, kami telah menyusun daftar 10 hal teratas yang perlu dipertimbangkan saat mendesain untuk FDM.
Proses Pencetakan FDM
Fused Deposition Modeling bekerja dengan mengekstrusi filamen melalui nozzle yang dipanaskan ke platform build. Saat material diendapkan, ia mendingin dan mengeras, membentuk lapisan material yang solid. Proses ini diulangi lapis demi lapis sampai objek akhir selesai dibuat.
FDM biasanya bekerja dengan berbagai bahan termoplastik kelas produksi, meskipun beberapa filamen logam dapat digunakan juga. Perlu juga dicatat bahwa bagian FDM yang dicetak 3D biasanya akan memiliki permukaan akhir yang kasar dan oleh karena itu memerlukan beberapa bentuk pasca-pemrosesan untuk mencapai permukaan yang lebih halus.
10 Tips saat Mendesain untuk FDM
1. Jadikan desain Anda kedap air
Penting untuk memastikan bahwa desain FDM Anda kedap air, artinya tidak ada lubang di permukaan model 3D Anda. Memiliki desain kedap air dapat memengaruhi kemampuan cetak suatu bagian — model yang tidak kedap air tidak dapat dicetak 3D — itulah sebabnya penting untuk memeriksa desain Anda sebelum mengirimkannya untuk dicetak. Perangkat lunak otomatisasi RP Platform dapat dengan mudah memeriksa masalah kedap air dan kesalahan file STL lainnya.
2. Struktur pendukung
Seringkali, desain FDM Anda mungkin mencakup fitur kompleks seperti overhang curam, jembatan, lubang dan bagian berongga. Untuk mencegah kegagalan pembangunan, fitur-fitur ini akan membutuhkan struktur pendukung. Umumnya lebih mudah untuk mengurangi atau menghindari dukungan, karena menambah waktu dan biaya untuk proses produksi, serta meninggalkan bekas setelah penghapusan. Seringkali, bagaimanapun, penggunaan struktur pendukung tidak dapat dihindari karena memungkinkan geometri kompleks untuk dicetak.
Saat mendesain suku cadang untuk FDM, praktik yang baik adalah menerapkan aturan 45 derajat:fitur dengan sudut kurang dari 45 derajat harus didukung untuk memastikan suku cadang tidak rusak selama proses pencetakan. Hal lain yang perlu diingat adalah bahwa dinding untuk penyangga harus memiliki ketebalan setidaknya 1,2 – 1,5 mm untuk memberikan kekuatan yang cukup pada bagian Anda.
3. Ketebalan dinding
Ketebalan dinding minimum untuk bagian FDM ditentukan oleh ukuran filamen serta diameter nosel yang diberikan oleh printer 3D. Untuk memastikan pencetakan yang sukses, satu aturan praktis adalah mendesain dinding dua kali ketebalan diameter nosel, dengan ketebalan minimum 1,5-2mm.
Namun, meskipun dinding yang lebih tebal akan menghasilkan bagian yang lebih kuat, mendesain dinding yang terlalu tebal akan menambah waktu dan biaya produksi Anda, dan dapat menyebabkan masalah pencetakan seperti melengkung. Namun jika bagian Anda memerlukan dinding tebal, Anda dapat mendesain struktur bagian dalam dengan lubang melintang alih-alih dinding kokoh, menghemat bahan dan mengurangi waktu pencetakan.
4. Lubang
Proses FDM biasanya menghasilkan lubang berukuran kecil. Artinya, misalnya, lubang yang dirancang dengan diameter 5 mm dapat dicetak dengan diameter sekitar 4,8 mm. Oleh karena itu, praktik terbaik adalah merancang lubang yang terlalu besar.
Biasanya direkomendasikan untuk meningkatkan diameter lubang sebesar 2% hingga 4% untuk lubang hingga 10mm. Jika akurasi diameter lubang sangat penting, lubang dapat dicetak 3D berukuran terlalu kecil dan kemudian dibor untuk mencapai diameter yang benar.
5. Utas
Praktik terbaik saat mendesain ulir adalah menghindari ujung yang tajam dan sudut 90 derajat. Jenis ulir yang direkomendasikan untuk FDM adalah ulir 29 derajat (juga dikenal sebagai ulir Acme) dengan tebal ulir minimum 0,8 mm. Juga perlu diingat bahwa lubang untuk utas harus lebih besar dari 3mm untuk dicetak 3D.
6. Ukuran fitur minimum
Saat merancang fitur kecil untuk FDM, ukuran fitur yang disarankan untuk detail ukiran adalah ketebalan 1mm dan kedalaman 0,3mm untuk memastikan keterbacaan. Ukuran minimum untuk kolom dan pin juga perlu dipertimbangkan selama tahap desain:fitur ini harus berdiameter tidak kurang dari 2 mm agar dapat dicetak.
7. Fillet dan talang
Karena bahan dalam FDM dipanaskan selama proses pencetakan, perubahan suhu yang terjadi dapat menyebabkan deformasi pada bagian Anda. Untungnya, dengan fitur desain seperti fillet dan chamfer, masalah ini dapat dihindari. Dengan menambahkan talang di sepanjang tepi bawah bagian, tegangan termal dapat didistribusikan lebih merata, mengurangi lengkungan dan penyusutan. Menambahkan chamfer juga berarti bahwa part Anda juga dapat dengan mudah dihapus dari platform build.
Selain chamfer, fillet dapat dirancang menjadi model 3D untuk mengurangi tekanan selama pencetakan dan meningkatkan kekuatan bagian. Mereka juga dapat ditambahkan ke permukaan gantung yang lebih besar dari 45 derajat, sehingga tidak memerlukan penyangga.
8. Orientasi bagian
Orientasi bagian adalah poin penting untuk dipertimbangkan, karena dapat mempengaruhi kualitas permukaan dan kekuatan bagian Anda, serta jumlah dukungan yang dibutuhkan.
Pertama, penting untuk diingat bahwa permukaan yang menghadap ke atas cenderung memiliki permukaan akhir yang lebih baik. Kedua, karena permukaan melengkung dan miring sering kali rentan terhadap efek loncatan tangga (tekstur permukaan kasar), Anda dapat mengarahkan permukaan tersebut sejajar dengan platform build untuk meminimalkan efek ini. Terakhir, Anda dapat menghilangkan penopang lubang dengan mengarahkannya ke arah vertikal. Saat bagian memiliki banyak lubang dalam arah yang berbeda, Anda mungkin ingin memfokuskan pada lubang buta terlebih dahulu, lalu pada lubang dengan diameter terkecil.
Suku cadang FDM sangat anisotropik, artinya suku cadang akan jauh lebih kuat di sumbu XY daripada bidang Z. Untuk memastikan kekuatan, disarankan untuk merancang bagian Anda sehingga fitur rapuh berorientasi sejajar dengan permukaan.
9. Desain untuk perakitan
Seringkali masuk akal untuk membagi model 3D yang kompleks menjadi beberapa bagian, dicetak secara terpisah dan kemudian dirakit bersama setelahnya. Ini tidak hanya akan mengurangi jumlah dukungan, menyederhanakan pasca-pemrosesan, tetapi juga mempercepat proses pencetakan sekaligus menghemat bahan.
10. Rasio pengisian
Tingkat pengisian (%) menunjukkan berapa banyak bahan yang harus mengisi bagian saat dicetak. Kecuali jika kekuatan maksimum diperlukan, tidak biasa untuk memilih pengisi maksimum untuk suku cadang FDM Anda, karena ini dapat menyebabkan biaya material yang lebih tinggi dan kecepatan cetak yang lebih lambat. Karena persentase pengisian juga mempengaruhi kekuatan bagian Anda, penting untuk mempertimbangkan penerapan bagian FDM Anda saat memilih tingkat pengisian Anda. Prototipe, misalnya, dapat diproduksi dengan persentase pengisian yang rendah sementara bagian ujung biasanya membutuhkan persentase pengisian yang lebih tinggi untuk kekuatan yang lebih besar.
Singkatnya
FDM mungkin merupakan teknologi yang paling hemat biaya untuk pembuatan prototipe dan suku cadang fungsional berbiaya rendah. Namun, untuk mendapatkan hasil terbaik dari proses pencetakan FDM Anda, pedoman desain untuk proses pencetakan FDM harus dipertimbangkan sebelum mengirim cetakan apa pun ke produksi. Sementara FDM akan melibatkan pendekatan coba-coba sampai batas tertentu, dengan pertimbangan ini, Anda dapat mengurangi kompleksitas dalam proses Anda, dan secara signifikan meningkatkan efisiensi.
