6 Alasan Mengapa Anda Perlu Mempertimbangkan Desain untuk Manufaktur Aditif

Seiring berkembangnya manufaktur aditif, pengoptimalan desain untuk teknologi menjadi semakin penting untuk membuka potensi penuh teknologi.

Geometri kompleks, komponen ringan, dan distribusi material yang dioptimalkan hanyalah beberapa keuntungan yang penawaran manufaktur aditif. Namun, kebebasan dan kerumitan desain seperti itu harus dibayar dengan memikirkan kembali cara objek dirancang untuk pembuatan aditif.

Tantangan yang dihadapi banyak insinyur adalah dalam mengadopsi pendekatan yang sama sekali baru dalam mendesain untuk manufaktur aditif. Menerapkan metode tradisional (subtraktif) pada pembuatan aditif secara inheren tidak praktis, karena persyaratan dan pertimbangan keduanya sangat berbeda. Oleh karena itu, memahami pertimbangan dan batasan AM, seperti struktur pendukung, pasca-pemrosesan, dan berbagai material baru, akan menjadi kunci keberhasilan penerapan teknologi.

Jadi, apa yang dapat Anda capai dengan membuat desain untuk pembuatan aditif merupakan elemen inti dari strategi AM Anda?

1. Buat bagian dengan kompleksitas yang lebih besar

Manufaktur aditif dapat mengatasi keterbatasan metode manufaktur tradisional untuk membuat bagian yang sangat kompleks dengan fungsionalitas yang ditingkatkan.

Salah satu contoh adalah pembuatan cetakan injeksi tradisional:di sini, saluran pendingin biasanya lurus, mengarah ke lebih lambat dan pendinginan yang kurang konsisten dari bagian yang dicetak. Sebaliknya, dengan pencetakan 3D, saluran pendingin dapat dirancang ulang untuk menciptakan bentuk yang lebih kompleks atau melengkung, memberikan perpindahan panas yang lebih homogen. Hal ini menghasilkan karakteristik pendinginan yang lebih baik, membantu menghasilkan suku cadang berkualitas lebih tinggi sekaligus memperpanjang masa pakai cetakan.

2. Limbah material minimal

Dengan kemungkinan desain baru yang diberikan oleh pencetakan 3D, para insinyur dapat memproduksi suku cadang yang ringan sebagian dengan mengoptimalkan distribusi material, sehingga menghasilkan penghematan material yang substansial.

Hal ini dapat dicapai sebagian berkat perangkat lunak canggih seperti optimasi topologi, dan alat-alat seperti desain generatif dan struktur kisi. Berdasarkan perhitungan matematis, optimasi topologi dapat membantu menganalisis bentuk terbaik untuk suatu bagian dan menghilangkan material yang tidak perlu tanpa mengorbankan integritas struktural bagian tersebut. Menggunakan metode tradisional (subtraktif), bahan ini hanya akan dipotong

Ditambah dengan pencetakan 3D, desain generatif dan perangkat lunak pengoptimalan topologi telah digunakan oleh raksasa industri seperti Siemens dan General Motors. Sementara Siemens menggunakan perangkat lunak desain generatif untuk mengembangkan bilah turbin gas cetak 3D, General Motors bertujuan untuk mengurangi bobot kendaraan dengan mengeksplorasi berbagai opsi untuk distribusi material dalam suatu komponen.

3. Perakitan yang disederhanakan

Konsolidasi bagian adalah manfaat desain lain yang mengubah permainan dari manufaktur aditif. Dengan manufaktur tradisional, beberapa komponen harus diproduksi dan kemudian dirakit untuk membuat bagian akhir.

Namun, dengan pencetakan 3D, beberapa komponen yang lebih kecil dapat diintegrasikan ke dalam satu bagian khusus selama tahap desain, memungkinkan Anda untuk mencetak seluruh bagian sekaligus. Ini secara signifikan menyederhanakan proses perakitan, dan bahkan terkadang menghilangkan kebutuhan untuk perakitan. Selain itu, suku cadang yang dikonsolidasikan menghilangkan kebutuhan untuk pengadaan dan penyimpanan subkomponen atau suku cadang tambahan, yang pada akhirnya mengurangi biaya inventaris dan pemeliharaan.

4. Inovasi material

Kemajuan dalam penelitian material telah menyebabkan perkembangan material baru yang menarik. Akibatnya, bahan cetak 3D unik telah dikembangkan yang akan sulit untuk dikerjakan atau dicetak, seperti filamen TPU dan bubuk superalloy logam). Atau ambil contoh pencetakan 3D dengan termoplastik berperforma tinggi, yang dikembangkan secara khusus untuk aplikasi teknik. Dalam beberapa kasus, bahan berperforma tinggi ini bahkan dapat menggantikan suku cadang logam, memberikan alternatif yang ringan dan hemat biaya.

Oleh karena itu, ketika merancang suku cadang untuk pencetakan 3D, para insinyur dapat mengeksplorasi opsi baru yang menawarkan lebih baik sifat material, seperti konduktivitas termal atau kelenturan. Selain itu, pencetakan 3D memberikan kesempatan untuk merancang bagian dengan sifat multi-material (misalnya kekakuan dan fleksibilitas) atau sifat isolasi dan konduktif terintegrasi.

5. Penyesuaian hemat biaya

Pencetakan 3D memungkinkan iterasi desain yang cepat dan beragam tanpa biaya tambahan, membawa kemungkinan penyesuaian ke tingkat yang lebih tinggi. Dan karena manufaktur aditif membuat suku cadang langsung dari file digital, proses manufaktur dipercepat secara signifikan. Ini berarti bahwa perusahaan dapat memproduksi produk yang disesuaikan dengan lebih cepat dan hemat biaya.

Desain yang disesuaikan akan memungkinkan kustomisasi massal di seluruh industri, mulai dari barang konsumsi hingga medis dan otomotif. Misalnya, dalam industri medis, kustomisasi massal sudah muncul dalam perangkat cetak 3D, yang disesuaikan dengan kebutuhan pasien. Perangkat tersebut berkisar dari kawat gigi dan prostetik individual hingga panduan bedah dan alat bantu dengar, yang dirancang agar sesuai dengan anatomi pasien.

6. Struktur dukungan minimum

Orientasi bagian adalah salah satu manfaat utama saat merancang untuk manufaktur aditif. Memilih orientasi bagian yang benar selama tahap desain dapat mengurangi waktu pencetakan dan pasca-pemrosesan sambil meminimalkan kebutuhan akan penyangga. Terlepas dari kenyataan bahwa struktur pendukung hampir merupakan kebutuhan untuk banyak komponen cetak 3D yang kompleks, sangat ideal untuk mendesain komponen dengan dukungan sesedikit mungkin, karena ini akan membuat pasca-pemrosesan lebih mudah, menghemat waktu dan material Anda.

Meskipun tidak ada solusi satu ukuran untuk semua dalam hal meminimalkan jumlah penyangga yang digunakan, dengan desain yang hati-hati suatu bagian sering kali dapat diorientasikan dan dioptimalkan untuk dibawa sendiri sementara menggunakan jumlah penyangga minimum struktur, menghemat waktu pasca-pemrosesan.

Melihat ke depan, seiring tren otomatisasi yang terjadi di industri AM, orientasi bagian, serta dukungan, dapat dibuat secara otomatis dengan perangkat lunak AM generasi baru.

Masa Depan

Saat ini, ketika berhadapan dengan AM, banyak desainer dan insinyur dibatasi oleh konvensi manufaktur tradisional . Namun, mengembangkan pendekatan baru untuk AM akan menjadi sangat penting karena teknologi menjadi solusi industri yang kuat.

Untuk alasan ini, sangat penting bagi universitas, lembaga penelitian, dan perusahaan itu sendiri untuk mengembangkan program pendidikan baru untuk mendukung pelatihan untuk DfAM. Banyak yang sudah dilakukan di bidang ini; misalnya, Universitas Loughborough telah meluncurkan program Magister manufaktur aditif, sementara ada berbagai program dan kursus bagi mereka yang ingin memperdalam pengetahuan mereka.

Semakin banyak universitas yang menawarkan gelar di bidang manufaktur aditif, generasi profesional AM berikutnya akan mampu menempa tren baru di industri AM, khususnya di bidang digitalisasi dan otomatisasi.

Ke depan, kami mengantisipasi bahwa banyak desain untuk proses manufaktur aditif akan otomatis, mulai dari pengoptimalan desain, validasi, dan simulasi proses hingga dukungan dan struktur kisi yang dihasilkan secara otomatis.

Pada akhirnya, menguasai pertimbangan desain untuk AM akan benar-benar mengeluarkan potensi sebenarnya, memungkinkan teknologi untuk menulis ulang aturan untuk pengembangan produk.

Lainnya seperti ini:

4 Pertimbangan Desain Teratas untuk Pencetakan 3D
6 Pertimbangan Desain Utama untuk Pencetakan 3D Logam
Mendesain untuk FDM? Berikut adalah 10 Hal Teratas yang Harus Anda PertimbangkanACEO