MMF #3: Membuat Senggak 3D‑Printed Kekuatan Industri dengan Sendi Living Dikuatkan Kevlar
MarkForged Mechanical Features (MMF) adalah seri posting yang menguraikan strategi terbaik untuk membuat bagian mekanis konvensional menggunakan printer 3D terkuat komposit MarkForged.
Salah satu tantangan yang berkelanjutan dengan teknologi FFF dan CFF adalah ikatan yang lebih lemah di sepanjang sumbu vertikal. Lapisan bertumpuk satu sama lain, dan adhesi antar lapisan sering berperilaku seperti jahitan, membatasi kekuatan tarik. Pada Mark Two, serat berkelanjutan berjalan paralel dengan plat bangunan, memberikan kekuatan dalam bidang yang luar biasa namun meninggalkan sumbu vertikal relatif rentan. Kunci untuk mengatasi anisotropi ini adalah geometri: rancang bagian sehingga sebagian besar beban diterapkan pada bidang horizontal, dan terapkan trik desain yang mendistribusikan stres lebih merata.
Nylon MarkForged secara intrinsik fleksibel, yang membuka pintu untuk “senggak living”—bagian fleksibel yang bertindak sebagai sengkukan tanpa perangkat keras terpisah. Dengan memperkuat senggak ini dengan serat, kita dapat menggabungkan fleksibilitas nylon dengan kekuatan tarik serat, menghasilkan komponen yang ringan dan kokoh.
Kevlar®, dengan campuran unik kekuatan tarik tinggi dan fleksibilitas luar biasa, ideal untuk aplikasi ini. Sementara serat karbon dan fiberglass menawarkan kekakuan lebih tinggi, cenderung pecah pada sudut tajam yang diperlukan untuk lipatan. Fleksibilitas Kevlar memungkinkannya mempertahankan kekuatan bahkan ketika dibentur ke dalam radius sempit.
Dalam contoh di bawah, desain dioptimalkan untuk menghindari bahan dukungan berlebihan dan memastikan bagian tetap kuat di semua arah.
Tata letak filament di Eiger menunjukkan satu lapisan pola Kevlar konsentrik. Satu lapisan ini cukup untuk mendukung beberapa puluhan pound sambil menjaga senggak tetap lentur.
Untuk mendorong batas, saya merancang kubus Kevlar lipat dalam Autodesk Fusion 360 yang dapat menahan berat badan penulis. Kubus menggunakan sengkukan snap‑fit dan interkensi mortise‑tenon untuk mengunci wajah bersama setelah dilipat.
Setiap wajah adalah komponen terpisah selama desain, yang memungkinkan kontrol presisi atas perilaku lipatan. Tab twist‑fit dan chamfer seperti gabungan cincin pada sisanya tepi memungkinkan dua wajah terakhir untuk terkunci ke tempatnya.
Setelah menyelesaikan geometri, saya merapikan rangkaian dalam CAD, menangkap profil bawah setiap komponen dan mengeksstrudinya sebesar 0,875 mm. Ketebalan ini menciptakan senggak living yang menampung satu lapisan Kevlar, memberikan fleksibilitas dan kekuatan.
Tata letak cetak akhir ditunjukkan di bawah. Di Eiger, cincin Kevlar konsentrik memperkuat lapisan senggak pertama, sementara panel sandwich pada setiap wajah lebih mengakibatkan struktur.
Setelah mencetak, saya merakit kubus dan menguji kapasitas beban. Kubus yang sepenuhnya dirakit dapat menahan sekitar 130 lb (berat badan penulis) tanpa deformasi. Dalam tes yang lebih ketat, kubus menahan 300–400 lb sebelum sengkukan lepas, setelah itu struktur dapat dirakit kembali tanpa kerusakan permanen.
Hasil ini menunjukkan bahwa senggak living dikuatkan serat memungkinkan penciptaan bagian 3D‑print yang kuat, ringan, dan isotropik. Jika Anda tertarik mencoba teknik ini sendiri, unduh file STL atau .mfp di bawah. Ingin menguji kekuatan secara langsung? Pesan bagian sampel gratis di sini!
