Peran Bersarang dalam Pencetakan 3D Polimer

Saat menjalankan bisnis pencetakan 3D, menurunkan biaya pencetakan adalah salah satu tujuan pertama dalam daftar. Salah satu cara untuk mencapai penghematan biaya dan mengoptimalkan penggunaan armada pencetakan 3D Anda adalah melalui penggabungan, langkah umum selama proses persiapan data untuk pencetakan 3D.

Hari ini kita akan melihat apa itu nesting, manfaatnya, serta beberapa tips yang akan membantu Anda menerapkan nesting dengan lebih efisien.

Apa yang dimaksud dengan nesting dalam pencetakan 3D?

Dalam pencetakan 3D, penyarangan adalah bagian dari tahap persiapan build yang mengoptimalkan penggunaan volume build printer 3D.

Bersarang dapat dibandingkan dengan Tetris, permainan di mana Anda perlu mengatur balok jatuh dari berbagai bentuk untuk mengisi garis, sedangkan dengan bersarang Anda mencoba untuk mengemas sebanyak mungkin bagian ke dalam satu printer 3D untuk menghemat biaya dan meningkatkan produktivitas alat berat.

Nesting paling sering digunakan dengan teknologi Powder Bed Fusion (PBF), seperti Selective Laser Sintering (SLS) dan Multi Jet Fusion (MJF) HP.

Otomatis atau manual, mengurutkan, mengarahkan, dan mengatur file 3D untuk memaksimalkan ruang di dalam printer 3D, tanpa mengganggu area tanpa pembuatan. Penggunaan nesting yang tidak efisien dapat menyebabkan pemborosan material dan kesalahan pencetakan.

Mengapa Anda harus menggunakan bersarang dalam pencetakan 3D?

1. Mengoptimalkan kapasitas mesin 

Dalam PBF, proses pencetakan melibatkan penggunaan polimer bubuk dan sumber panas. Ketika satu lapisan bubuk disebarkan, sumber panas menelusuri kontur bagian yang ditentukan oleh perangkat lunak, menyatukan material. Proses ini diulang sampai bagian-bagian diproduksi.

Bagian yang sudah jadi tetap berada di ruang pencetakan 3D, penuh dengan bubuk lepas yang tidak menyatu dan perlu dilepas dan dibersihkan.

Bedak tabur yang mengelilingi bagian yang dicetak juga berfungsi sebagai bahan pendukung dan sebagian dapat didaur ulang dan digunakan kembali.

Bahan untuk PBF mahal dan dapat menjadi bagian besar dari biaya suku cadang. Untuk memaksimalkan output printer 3D PBF, sambil memperkenalkan efisiensi material yang lebih besar, perusahaan perlu memanfaatkan sepenuhnya kapasitasnya.

Nesting telah muncul sebagai salah satu solusi untuk memungkinkan kepadatan pengepakan yang lebih tinggi – yang pada dasarnya berarti mengemas sebanyak mungkin bagian dalam satu rakitan, untuk penggunaan kemampuan mesin yang optimal.

Dengan mengemas lebih banyak bagian, Anda dapat mencetak jumlah yang sama dalam waktu yang lebih singkat atau lebih banyak bagian dalam ruang pembuatan yang sama.

2. Hemat materi

Di PBF, Anda selalu harus menggunakan lebih banyak bubuk daripada yang dibutuhkan untuk mencetak bagian. Kuantitas sebenarnya ditentukan oleh seberapa tinggi model Anda. Bubuk yang tidak terpakai dapat digunakan kembali dengan mencampurnya dengan bubuk segar, tetapi, dalam banyak kasus, banyak bubuk yang terbuang.

Misalnya, salah satu penyedia layanan memperkirakan bahwa dari 500 kg bubuk yang dibeli per bulan, ‘25% menjadi bagian, 25% adalah limbah, dan 50% digunakan kembali untuk menyegarkan bangunan berikutnya’.

Dengan menumpuk bagian-bagian Anda secara optimal dan mengurangi ketinggian platform build Anda, Anda dapat menghemat material, serta mempercepat produksi Anda.

3. Kurangi biaya

Saat menghitung biaya bagian pencetakan 3D, salah satu faktor terpenting adalah kotak pembatas bagian tersebut, yang mengacu pada ruang persegi panjang yang berisi seluruh model 3D Anda dan menentukan jumlah ruang yang akan digunakan bagian tersebut di dalam 3D pencetak.

Dengan menyusun potongan Anda secara optimal, Anda dapat memasukkan lebih banyak potongan ke dalam satu kotak pembatas. Ini akan memungkinkan Anda untuk mencetak lebih banyak bagian sekaligus, artinya, Anda menghasilkan lebih cepat dan membuang lebih sedikit bubuk – menghemat biaya yang tidak perlu.

Menurut beberapa perkiraan, model bersarang dapat memberikan penghematan sekitar 30 persen. Merancang suku cadang dengan mempertimbangkan bersarang dapat lebih meningkatkan penghematan hingga 60 persen.

Konon, tidak semua bagian akan mendapat manfaat dari bersarang. Terkadang lebih ekonomis untuk mencetak bagian dalam kotak pembatas terpisah, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Pengumpulan manual vs otomatis

Saat ini, kemampuan bersarang dapat ditemukan di sebagian besar solusi persiapan data pencetakan 3D. Banyak solusi perangkat lunak semacam itu menawarkan pembuatan sarang manual, yang cenderung memakan waktu dan membutuhkan keterampilan untuk menemukan kombinasi terbaik dari bagian-bagian pada pelat yang meminimalkan ruang.

Aturan praktisnya adalah memulai dengan model terbesar dan mengatur bagian-bagian yang lebih kecil di sekitarnya, atau, jika mungkin, di dalamnya.

Beberapa alat di pasaran juga menawarkan pembuatan sarang otomatis, seperti Materialize Magics dan Netfabb, yang membantu mempercepat proses pembuatan sarang.

Alat nesting otomatis dapat menggunakan salah satu dari dua jenis part nesting:bounding box atau nesting berbasis geometri.

Bersarang kotak pembatas mengambil nilai X, Y, dan Z maksimum dari bagian Anda dan membentuk kotak di sekitar bagian tersebut. Bersarang berbasis geometri melihat permukaan bagian dan ruang berdasarkan geometri bagian yang sebenarnya.

Kelemahan dari kotak pembatas yang bersarang adalah sulit untuk mencapai kepadatan bagian yang lebih tinggi dengannya. Praktik yang baik adalah melakukan pra-sarang bagian secara manual sebelum menggunakan perangkat lunak untuk menjalankan algoritme penyusunan otomatis.

Baik dalam pembuatan sarang otomatis atau manual, penting untuk menyisakan setidaknya celah 1,5 mm antara semua komponen dalam file 3D Anda dengan proses SLS dan celah 5 mm dalam proses MJF. Ini akan mencegah bagian dari sekering selama proses pencetakan.

Menggunakan nesting untuk mencapai produktivitas yang lebih tinggi dengan pencetakan 3D

Penyusunan adalah langkah penting dalam persiapan data untuk pencetakan 3D. Ini membantu mengoptimalkan kapasitas alat berat, mengurangi biaya dan waktu pencetakan, sekaligus meningkatkan produktivitas alat berat.

Meskipun penyarangan saat ini sebagian besar masih merupakan operasi manual, perangkat lunak penyarangan otomatis berkembang untuk memungkinkan desainer pencetakan 3D mengoptimalkan bangunan mereka melalui penyarangan lebih cepat.

Pada akhirnya, mempertimbangkan pembuatan sarang di awal proses desain akan memungkinkan Anda menjalankan bisnis pencetakan 3D yang lebih menguntungkan.