Sorotan Aplikasi:Kurung Cetak 3D 

Bracket, meskipun bagiannya cukup sederhana, adalah pilihan populer untuk pencetakan 3D. Pertama, pencetakan 3D memungkinkan pengoptimalan braket, membantu meningkatkan kinerja bagian serta struktur tempat braket digunakan.

Dalam Sorotan Aplikasi hari ini, kami mengeksplorasi manfaat utama menggunakan pencetakan 3D untuk kurung, serta menyelami beberapa aplikasi menarik di industri kedirgantaraan dan otomotif.

Lihat aplikasi lain yang tercakup dalam seri ini:

Pencetakan 3D untuk Penukar Panas

Pencetakan 3D untuk Bearing

Pencetakan 3D untuk Pembuatan Sepeda

Pencetakan 3D untuk Kedokteran Gigi Digital &Pembuatan Aligner Bening

Pencetakan 3D untuk Implan Medis

Roket Cetak 3D dan Masa Depan Manufaktur Pesawat Luar Angkasa

Pencetakan 3D untuk Pembuatan Alas Kaki

Pencetakan 3D untuk Komponen Elektronik

Pencetakan 3D di Industri Kereta Api

Kacamata Cetak 3D

Pencetakan 3D untuk Produksi Bagian Akhir

Pencetakan 3D untuk Suku Cadang Turbin

Bagaimana Pencetakan 3D Memungkinkan Komponen Hidraulik Berperforma Lebih Baik

Bagaimana Pencetakan 3D Mendukung Inovasi di Industri Tenaga Nuklir

Apa itu kurung?

Braket adalah pengencang, dirancang untuk menahan dua bagian tegak lurus bersama-sama dalam satu rakitan dan untuk memperkuat sudut.

Brackets menyatukan struktur di sekitar kita (seperti gedung, pesawat, dan mobil), yang sangat menentukan kekuatan, ketahanan, dan integritas struktur tersebut.

Mengapa menggunakan pencetakan 3D untuk tanda kurung?

Bracket adalah komponen yang cukup sederhana untuk dibuat dengan menggunakan metode tradisional. Namun, dengan munculnya pencetakan 3D, para insinyur kini dapat menjelajahi cara-cara baru untuk mengoptimalkan desain braket.

Hal ini sangat mungkin, berkat kemampuan pencetakan 3D untuk membuat bentuk geometris kompleks yang tidak mungkin atau hemat biaya dan waktu dengan cara manufaktur tradisional.

Manfaat utama braket cetak 3D adalah: 

Produksi lebih cepat 

Produksi braket logam kompleks biasanya memerlukan beberapa pengaturan mesin dan dapat memakan waktu berjam-jam untuk diselesaikan. Pencetakan 3D, di sisi lain, mungkin menawarkan solusi yang lebih cepat. Salah satu alasannya adalah memungkinkan untuk menggabungkan beberapa bagian di dalam printer 3D, memungkinkan produksi beberapa braket secara bersamaan di mesin yang sama.

Untuk braket yang sebelumnya menggunakan cetakan injeksi, penghematan waktu lebih besar karena pencetakan 3D menghilangkan lead time dalam pembuatan cetakan perkakas.

Perakitan dihilangkan

Beberapa braket dibuat dari beberapa bagian, yang dapat menambah waktu yang dibutuhkan untuk merakit braket. Pencetakan 3D memungkinkan untuk merancang dan memproduksi braket sebagai satu bagian gabungan, sehingga membutuhkan lebih sedikit tenaga dan waktu untuk menyatukan braket. Pencetakan 3D braket sebagai satu bagian juga kemungkinan akan meningkatkan kekuatan keseluruhan bagian.

Dalam satu contoh, Philips menggunakan pencetakan 3D untuk menghasilkan braket yang didesain ulang yang menahan lampu pada tempatnya di jalur produksi. Bagian sering rusak, dengan satu atau dua gagal setiap minggu, sebagian besar karena paparan berulang ke suhu tinggi, dipasangkan dengan struktur yang menampilkan garis las dari braket empat bagian.

Philips mampu mendesain ulang bagian logam sebagai braket struktur tunggal, mengurangi perakitan bagian yang memakan waktu dan menghilangkan titik tekanan garis las sepenuhnya. Selama tiga bulan pertama penggunaan, braket yang dibayangkan ulang tidak pernah rusak sekali pun.

Pengurangan limbah material 

Proses pencetakan 3D braket sebagai salah satu komponen seringkali menggunakan bahan yang lebih sedikit, sehingga menghasilkan braket yang lebih ringan.

Penghematan berat tersebut menghasilkan pengurangan penggunaan material dan, dalam beberapa kasus, dapat meningkatkan kinerja sistem yang menggunakan braket.

Ambil mesin GEnx GE sebagai contoh. Mesin menggunakan braket yang dibuat dengan metode tradisional seperti penggilingan. Ini berarti bahwa bagian-bagiannya digiling dari balok logam besar, dengan lebih dari setengahnya berakhir sebagai limbah.

Tim yang mengerjakan braket menyadari bahwa dengan mencetak bagian 3D, mereka dapat mengurangi hingga 90 persen limbah.

Tim juga menerapkan perbaikan desain kecil yang mengurangi berat braket sebesar 10 persen. Menurut tim, 'dalam hal terbang, setiap ons penting'. Ini berarti bahwa pengurangan berat komponen dapat berdampak pada tingkat konsumsi bahan bakar pesawat, menguranginya dan dengan demikian menghasilkan pesawat yang lebih efisien.

Dalam contoh lain, para insinyur Ford baru-baru ini mencetak braket rem parkir elektrik plastik 3D untuk Ford Mustang Shelby GT500 yang 60 persen lebih ringan dari versi baja yang dicap sebelumnya.

Kemungkinan untuk mengganti logam dengan plastik atau komposit 

Untuk beberapa aplikasi, pencetakan 3D dapat digunakan untuk memproduksi braket dalam plastik, bukan logam. Braket plastik mungkin lebih cocok untuk aplikasi seperti produk konsumen dengan masa pakai terbatas atau produk yang menampilkan komponen elektronik sensitif yang tidak dapat menggunakan braket logam.

Salah satu contoh berasal dari produsen perangkat komunikasi, Boyce Teknologi. Perusahaan menggunakan pencetakan 3D untuk membuat komponen plastik untuk totem Transit NYC. Masing-masing sistem ini memiliki tutup akrilik hijau di bagian atasnya yang menampung strip LED untuk penerangan serta instrumen antena yang sensitif.

Untuk mencegah gangguan sinyal antena, tidak boleh ada bahan logam di depannya. Artinya, perusahaan harus membuat braket untuk strip LED dan rumah untuk antena dalam plastik. Tim Boyce hanya memiliki waktu singkat untuk desain, teknik, dan produksi, menjadikan pencetakan 3D sebagai solusi yang sesuai.

Menggunakan sistem BigRep Studio, Boyce mampu membuat prototipe braket pemasangan melengkung untuk lampu LED untuk menerangi tutup dan kemudian langsung bergerak ke pembuatan bagian-bagian ini pada platform yang sama.

Pencetakan 3D braket ini memungkinkannya dibuat dengan cepat dan lebih hemat biaya daripada pencetakan injeksi atau pemesinan, sekaligus memenuhi persyaratan tanpa logam di atas antena.

Contoh lainnya dari kurung cetak 3D

Aerospace

Braket titanium cetak 3D untuk Boeing 787

Bracket luar angkasa dengan cetakan 3D, terbuat dari paduan titanium, menjadi lebih umum dalam desain pesawat terbang. Salah satu contohnya adalah braket untuk kait pintu akses untuk Boeing 787, yang dipasang oleh Spirit AeroSystems.

Kunci pintu yang sebelumnya dikerjakan dengan mesin, kini dicetak 3D oleh Norsk Titanium, menggunakan teknologi Rapid Plasma Deposition (RPD) miliknya. Nama tersebut menjelaskan prosesnya:busur plasma memungkinkan pengendapan titanium yang terkontrol dengan kecepatan pembentukan yang cepat. Teknologi ini dilaporkan 50-100 kali lebih cepat daripada sistem berbasis bubuk dan menggunakan titanium 25-50 persen lebih sedikit daripada proses penempaan.

Alasan utama untuk beralih ke pencetakan 3D titanium adalah kesempatan untuk menurunkan produksi biaya. Titanium mahal, dan saat mengerjakan bagian dari blok titanium, banyak bahan mahal yang terbuang sia-sia. Masalah kedua adalah sejumlah besar waktu mesin dan biaya alat pemotong yang masuk ke pemesinan logam, menaikkan biaya produksi.

Dengan mencetak braket 3D, Spirit dapat mengurangi biaya ini secara substansial, sekaligus mempercepat waktu untuk memasarkan suku cadang baru setidaknya 60 persen.

Liebherr-Aerospace 3D mencetak braket untuk Airbus

Dalam contoh lain di industri kedirgantaraan, Liebherr-Aerospace telah memulai pencetakan 3D braket roda pendarat hidung untuk Airbus A350 XWB.

Braket ini akan menjadi braket pertama yang memenuhi syarat Bagian titanium cetak 3D diperkenalkan ke dalam sistem Airbus.

Tidak seperti Spirit AeroSystems, Liebherr mampu mendesain ulang bagian untuk mencapai pengurangan berat 29 persen. Penggunaan pencetakan 3D juga membantu meningkatkan kekakuan komponen hingga 100 persen.

Pada tahun 2019, Liebherr-Aerospace mencapai tonggak penting:Kantor Penerbangan Federal Jerman memberi perusahaan lampu hijau untuk memproduksi komponen menggunakan AM. Liebherr sejak itu telah mencetak bagian serial titanium 3D, termasuk tanda kurung.

Otomotif 

Braket atap, dioptimalkan dan dicetak 3D oleh BMW 

Pada tahun 2018, BMW merilis mobil ikonik i8 Roadster, menampilkan braket atap logam cetak 3D pemenang penghargaan.

Bracket atap, komponen kecil yang membantu melipat dan membuka bagian atas mobil, diperlukan desain baru untuk memaksimalkan kinerja mekanisme pelipatan atap. Untuk mencapai tujuan ini, para insinyur di BMW menggabungkan pencetakan 3D dengan perangkat lunak pengoptimalan topologi.

Dengan menggunakan perangkat lunak, para insinyur dapat memasukkan parameter seperti berat, ukuran komponen, dan beban yang diperlukan. Perangkat lunak kemudian menghasilkan desain yang mengoptimalkan distribusi material bagian tersebut.

Desain yang dicapai oleh tim engineering tidak mungkin bisa dibuat. Tim menemukan bahwa satu-satunya cara untuk membuat desain ini mungkin adalah melalui pencetakan 3D logam.

Berkat teknologi Selective Laser Melting (SLM), para insinyur menciptakan braket atap logam yang 10 kali lebih kaku dan 44 persen lebih ringan daripada alternatif konvensional.

Bracket ringan Bugatti 

Kendaraan Bugatti juga menampilkan sejumlah braket cetak 3D. Salah satunya adalah braket spoiler titanium yang diproduksi bekerja sama dengan Fraunhofer IAPT. Spoiler ini dikatakan menyempurnakan desain aerodinamis kendaraan Bugatti.

Mitra lain dalam proyek braket spoiler adalah Siemens, yang membantu mengoptimalkan braket untuk produksi. Pada akhirnya, bagian terakhir memamerkan kekuatan tarik sebesar 1.250 MPa, kepadatan material lebih dari 99,7 persen dan pengurangan berat 53 persen.

Pencetakan 3D juga telah digunakan untuk menciptakan kembali cetakan kecil braket motor dengan pendingin air terintegrasi untuk supercar Bugatti Chiron. Bagian tersebut berfungsi sebagai pelindung panas aktif, mengurangi panas yang ditransfer dari motor secara signifikan. Komponen inovatif, dicetak dalam AlSi10Mg pada printer SLM280 Twin 3D oleh SLM Solutions, telah dipasang di semua kendaraan seri sejak Bugatti Chiron pertama dirilis.

Bracket cetak 3D:Komponen kecil dengan peluang besar 

Bracket adalah bagian kecil dan agak biasa, yang sulit untuk dioptimalkan di masa lalu, ketika para insinyur dibatasi oleh metode manufaktur tradisional. Saat ini, para insinyur dapat merancang braket yang dioptimalkan dan menghidupkan desain ini dengan bantuan pencetakan 3D.

Berkat teknologi, braket dapat dibuat lebih ringan, namun lebih kaku dan tahan lama. Contoh di atas juga menunjukkan bahwa dengan memanfaatkan pencetakan 3D, masa pakai komponen dan kinerja keseluruhan dapat ditingkatkan.

Jelas, kita masih jauh dari kurung cetak 3D massal. Meskipun demikian, aplikasi khusus, seperti braket pesawat dan braket yang diproduksi dalam volume kecil, akan tetap menjadi ceruk yang baik untuk teknologi di masa mendatang.