Desain untuk Manufaktur Aditif vs Desain untuk Manufaktur Tradisional
Secara tradisional, saat merancang bagian untuk penggilingan CNC, Anda perlu mempertimbangkan merek dan model pabrik, kemampuan, dan volume kerja Anda. Semua pertimbangan ini digerakkan oleh mesin, sedangkan fitur toleransi tinggi, perubahan pahat, dan penyetelan semuanya digerakkan oleh sebagian.
Di luar pertimbangan yang digerakkan oleh mesin versus sebagian, ada detail seperti kecepatan spindel, material, dan jenis pahat yang selanjutnya memengaruhi proses manufaktur dengan penggilingan CNC. Jika Anda memiliki bagian yang kompleks, lebih mudah untuk membuat pada mesin yang lebih kompleks, tetapi mesin tersebut lebih mahal.
Desain untuk penggilingan CNC memerlukan pertimbangan awal dari setiap operasi yang diperlukan untuk menghasilkan suku cadang, serta alat terkait yang diperlukan untuk melakukan operasi itu.
Merancang untuk pencetakan 3D memiliki beberapa kesamaan dengan manufaktur tradisional. Beberapa aspek desain pencetakan 3D bergantung pada proses dan beberapa bergantung pada printer. Karena pencetakan 3D adalah proses aditif versus subtraktif, penampang bagian diekstrusi di atas satu sama lain, lapis demi lapis, untuk membangun model Anda. Jumlah operasi dan alat yang diperlukan disederhanakan menjadi hanya satu atau dua, yang menghilangkan pertimbangan operasional seperti penggantian alat, jarak bebas alat, penyiapan, dan penanganan khusus yang biasanya diperlukan sebelum memulai pekerjaan CNC.
Misalnya, bagian yang diproduksi dengan penggilingan CNC, terdiri dari lima operasi berbeda, menggunakan tiga alat pemotong berbeda, dua pengaturan, dan satu set rahang lunak khusus dapat diproduksi dengan printer 3D dalam satu operasi, menggunakan satu alat, dan tidak ada pengaturan tambahan. Penyederhanaan yang sama juga berlaku untuk suku cadang yang memerlukan 20 operasi, delapan alat, dan empat penyetelan. Ini membuka berbagai peluang desain tetapi juga dilengkapi dengan keterbatasannya yang harus diperhitungkan dalam desain Anda.
Salah satu dari manufaktur aditif keuntungan terbesarnya adalah bahwa bagian yang kompleks sama mudahnya untuk diatur seperti bagian dasar.
Mari kita ambil dua desain bagian yang berbeda sebagai contoh — Desain #1 adalah bagian sederhana dengan lubang vertikal dan Desain #2 memiliki lubang miring, yang tidak mudah dibuat.
Desain #1 akan memerlukan pengaturan pemesinan sederhana jika Anda sedang menggiling. Desain #2 akan membutuhkan mesin yang lebih kompleks atau pengaturan pemasangan yang lebih rumit. Dua pendekatan pemesinan yang sama sekali berbeda untuk sedikit perbedaan dalam desain.
Dengan pencetakan 3D, Anda tidak memerlukan dua pendekatan berbeda. Anda dapat mengirim kedua bagian ke perangkat lunak pencetakan 3D dan tekan cetak. Printer melakukan semua penyiapan untuk Anda, jadi bagian yang rumit secara geometris membutuhkan waktu dan upaya yang sama untuk menyiapkannya seperti yang sederhana.
Mengisolasi Fitur Geometris Kompleks di DfAM
Salah satu kelemahan dari proses pencetakan plastik berbasis deposisi adalah bahwa bagian-bagiannya bersifat anisotropik, sehingga kekuatan material akan berbeda sepanjang bidang yang sejajar dengan alas cetak dan sepanjang sumbu yang normal padanya. Anggap saja seperti tumpukan post-it. Sulit untuk memecahkan permukaan, tetapi mudah untuk memisahkan jahitan di antara potongan bahan yang tersembunyi.
Jadi, dengan desain untuk manufaktur aditif, penting untuk memikirkan bukan hanya kemampuan cetak suatu komponen, tetapi juga kinerjanya dan bagaimana komponen tersebut memenuhi persyaratan fungsional Anda.
Kita dapat meringkasnya menggunakan bentuk tetrahedron sederhana sebagai contoh. Iterasi pertama dari ini adalah jenis dasar bentuk balok. Ini berfungsi, tetapi pada dasarnya seperti model blok CAD. Sangat mudah untuk sampai ke tahap ini, sebut saja bagus, dan tekan cetak. Ini akan menjadi cetakan sembilan jam dan biaya $ 12,63 USD.
Jika kami berharap untuk melalui banyak salinan atau revisi model ini, kami mungkin ingin membuat beberapa perbaikan untuk menghemat waktu dan biaya. Kami dapat mengurangi waktu pencetakan dengan memotong banyak bahan di bagian tengah, namun tetap mempertahankan integritas struktural bagian dengan rusuk alih-alih balok padat.
Versi bagian itu akan memakan waktu enam jam dan biaya $6.12 USD untuk dicetak, tetapi dari sudut pandang struktural, bagian ini adalah anisotropik. Ketika kita menerapkan beban ke bagian itu bisa geser sepanjang garis lapisan. Jadi, kita perlu memikirkan kembali persyaratan bagian ini.
Kami peduli dengan kekuatan karena ini mungkin perlu menanggung beban yang besar dan kami juga peduli dengan sudut yang diperlukan untuk membuatnya menjadi tetrahedron biasa. Sudut-sudut itu adalah geometri kompleks yang harus presisi, dan bagian itu tidak dapat patah pada balok-balok ini. Jika kita ingin cepat beralih pada versi bagian ini dan memodifikasi aspek desain, kita harus melakukannya dalam siklus enam jam atau lebih. Di sinilah kami benar-benar dapat menggunakan pencetakan 3D untuk keuntungan kami.
Dengan pencetakan 3D, Anda dapat mengisolasi komponen kompleks yang kritis, yang dalam hal ini adalah sudutnya. Kami menghindari elemen anisotropik bagian dengan pasak sambil mempertahankan geometri keseluruhan. Jika ada yang perlu diubah tentang bagian tersebut, setiap unit sudut adalah pekerjaan cetak setengah jam dan biaya $0,50 USD, sehingga Anda dapat mengulangi lebih cepat pada setiap sambungan jika perlu, dan jika Anda ingin mengubah ukuran bagian yang harus Anda lakukan adalah menukar pin dowel tanpa mencetak ulang sudutnya.
Di sini, pencetakan 3D sangat cocok untuk desain ini karena kami telah mengisolasi fitur geometris yang kompleks. Ini adalah kunci untuk merancang untuk manufaktur aditif. Identifikasi aspek desain apa yang dapat digunakan untuk proses lapis demi lapis. Hal ini memengaruhi biaya dan waktu cetak, meningkatkan alur kerja dan fungsionalitas komponen, serta mempermudah iterasi dan modifikasi.
