Pencetakan 3D dengan Isi Gyroid:semua yang perlu Anda ketahui!

Sebagian besar pembuat di komunitas pencetakan 3D menyadari pentingnya memilih pola dan persentase pengisian yang benar dalam hal membuat bagian kerja untuk prototipe dan tujuan produksi.

Dalam beberapa tahun terakhir, banyak pola baru telah muncul untuk mengatasi masalah teknis tertentu. Beberapa pola menemukan tempatnya di kotak peralatan pembuatnya, sementara yang lain dibuang dan dikenang sebagai eksperimen yang menarik.

Anda mungkin menyadari keberadaan Pengisian Gyroid , yang menarik karena banyak faktor. Mari kita cari tahu apa itu pola gyroid dan apa kegunaannya.

Pengisian Gyroid adalah pola yang fitur terpentingnya adalah simetri kubiknya, yang kontras dengan semua pola lainnya adalah struktur yang hampir isotropik, yang berarti bahwa pola tersebut sama-sama tahan terhadap gaya yang datang dari segala arah. Keuntungan utamanya adalah ketahanan dan kekuatan keseluruhannya, bahkan pada persentase pengisian yang lebih rendah.

Apa itu Pengisian Gyroid?

Sebagian besar objek cetak 3d memerlukan struktur internal yang menghubungkan perimeter dan lapisan atas/bawah. Itu sebabnya kami menetapkan pola dan persentase pengisi selama pengirisan. Semua jenis struktur dapat menangani ini, tetapi masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Misalnya, Isi Garis lebih cepat tetapi relatif lebih lemah daripada pola lainnya kecuali jika gaya yang diterapkan mengikuti garis pengisi.

Saat komunitas pembuat mencoba desain khusus, cara baru untuk mengisi bagian cetakan 3d digabungkan. Pada tahun 2017, penelitian yang dilakukan pada struktur graphene tipe gyroid mengungkapkan bahwa bentuk ini memberi potongan ketahanan yang luar biasa. Saat diterapkan pada pencetakan 3d, ini menghasilkan struktur yang menggabungkan kekakuan dan kecepatan pencetakan.

Pengisian Gyroid dibuat dengan gerakan lengkung terus menerus dari extruder. Itu menghasilkan gerakan yang mulus dan deposisi filamen yang sangat konstan.

Ketahanannya sering dibandingkan dengan sarang lebah, pola pengisi lain yang terinspirasi oleh alam. Perbedaan utama di antara mereka adalah bagaimana mereka dibangun. Honeycomb, seperti kebanyakan pengisi, mengulangi bentuknya di setiap lapisan. Itu memaksa Anda untuk menetapkan persentase pengisian yang lebih tinggi jika Anda perlu meningkatkan ketahanan kompresi pada sumbu Z. Saat menggunakan gyroid, Anda mendistribusikan resistansi objek secara merata untuk setiap sumbu, sehingga persentase pengisian lebih efisien. Dalam istilah teknis, Pengisian Gyroid hampir menjadi isotropik, yang merupakan salah satu keuntungan terbesarnya.

Pola lain yang bervariasi pada setiap lapisan adalah isian kubik. Ini membentuk kubus kecil saat ekstruder naik selama pencetakan. Hal ini membuat objek sangat tahan terhadap gaya tekan yang datang dari segala arah. Apapun, Pengisian Gyroid juga lebih baik jika cetakan Anda memerlukan ketahanan geser.

Apa itu giroid

Gyroid secara teknis adalah Permukaan Minimal Berkala Tiga Kali Lipat (TPMS). Permukaan ini tidak berpotongan sendiri, dan karena itu mereka membentuk "labirin". Mereka dapat dibagi lagi menjadi sel satuan dalam tiga dimensi, sehingga dapat direplikasi dalam printer 3d.

Selain penggunaannya dalam struktur graphene, pola ini memiliki aplikasi dalam superkapasitor, sel surya, dan membran nanopori. Pola serupa terlihat pada sayap kupu-kupu, yang menjelaskan bobot ringan dan ketahanannya yang tinggi.

Properti paling penting dari gyroid dalam kaitannya dengan pencetakan 3d adalah simetri kubiknya. Ini berarti bahwa, meskipun tidak sepenuhnya benar dalam pengertian matematis, kita dapat menganggapnya sebagai struktur isotropik. Sebuah benda isotropik memiliki hambatan yang sama ke segala arah. Di antara pola pengisi yang berbeda, gyroid adalah yang paling cocok untuk potongan yang membutuhkan kekuatan belaka. Rasio berat/kekuatannya jauh lebih rendah daripada pola yang paling dikenal, sehingga bagian dengan pengisi ini dapat menahan beban yang lebih besar dengan menggunakan lebih sedikit bahan.

Properti pengisi Gyroid

Sejak Gyroid Infill mulai digunakan, banyak pengguna telah menguji struktur ini, untuk menunjukkan apakah struktur ini benar-benar memiliki sifat yang lebih unggul daripada pola sarang lebah, struktur yang didasarkan pada segi enam.

Saya menemukan eksperimen ¹ yang menguji ketahanan pengisi yang berbeda dengan menerapkan gaya geser ke batang cetak 3d. Untuk ini, tiga batang identik dicetak, dengan pola pengisi yang berbeda:garis, sarang lebah, dan gyroid. Berat maksimum yang didukung oleh setiap batang kemudian dicatat.

Kesimpulan dari percobaan ini adalah sebagai berikut:

• Gyroid adalah struktur terkuat secara keseluruhan saat menggunakan persentase isi yang sama.
• Berat gyroid bar yang dicetak hampir 10% lebih ringan dari honeycomb bar.
• Waktu pencetakan bilah gyroid adalah yang terpendek dari ketiganya.

Pola gyroid terbukti lebih kuat dan lebih cepat, dan menggunakan bahan yang lebih sedikit daripada yang lain. Jika kita tidak mempertimbangkan perimeter, berat gyroid hampir 30% lebih ringan dari honeycomb. Jadi menghemat uang dan waktu tanpa ketidaknyamanan besar.

Keuntungan Pengisian Gyroid

Mendekati isotropik:

Bahan isotropik mempertahankan sifat-sifatnya ke segala arah. Meskipun secara teknis tidak benar dalam definisi matematis yang paling murni, simetri Pengisian Gyroid di ketiga sumbu membantu menyamakan hambatannya ke segala arah.

Beberapa pola, seperti garis, hanya memiliki kekuatan yang baik jika gaya datang dari arah yang sama dengan pengisi. Yang lain bagus saat dikompresi, tetapi lemah terhadap tegangan geser. Gyroid memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap kombinasi dan arah gaya apa pun.

Secara keseluruhan sangat kuat

Pengisi gyroid sangat kuat sehingga bahkan dapat dicetak tanpa menggunakan perimeter. Beberapa objek dirancang dengan menempatkan perimeter hanya di bagian yang benar-benar diperlukan. Pola pengisi lainnya harus "bersandar" pada perimeter, jika tidak, strukturnya akan runtuh.

Waktu pencetakan lebih singkat

Dengan persentase pengisian yang sama, gyroid mencetak 2% hingga 5% lebih cepat daripada pola bujursangkar. Ketika kita berbicara tentang produksi massal, nilai-nilai ini penting.

Konsumsi bahan lebih sedikit

Faktor ekonomi lainnya:dengan filamen yang lebih sedikit, potongan yang lebih tahan dapat dibuat. Karena dapat dicetak tanpa dinding sambil tetap berfungsi, Anda dapat mengurangi bobotnya lebih banyak lagi.

Infill yang bagus

Meskipun ini adalah masalah selera pribadi, pengisi gyroid dapat dianggap yang paling menarik dari semua pola yang tersedia saat ini. Banyak desainer telah memodelkan vas, gelas, atau pot tanpa batas, memperlihatkan isinya. Hasilnya luar biasa seperti yang akan kita lihat nanti.

Tidak tumpang tindih pada lapisan yang sama

Struktur tidak memiliki titik lemah karena garis-garisnya bersambungan dengan seluruh lapisan. Ini juga mengurangi masalah ekstrusi atau penyumbatan nozzle.

Ini adalah orientasi independen

Terkadang Anda perlu mencetak objek dengan orientasi tertentu. Orientasi itu mungkin tidak sama dengan yang dibutuhkan untuk mendapatkan resistensi terbaik. Dengan pengisi giroid, Anda dapat mengatasi masalah ini, karena memiliki hambatan yang sama ke segala arah. Properti ini dapat membantu mengurangi konsumsi filamen, karena Anda memerlukan lebih sedikit penyangga dengan orientasi objek yang tepat.

Memungkinkan Anda mempertimbangkan untuk menggunakan material yang lebih lemah

Ketika kita membutuhkan objek cetak 3d yang kuat, kita sering menganggap ABS atau Nylon sebagai pilihan yang jelas, karena kuat dan tahan. Tapi kita bisa meningkatkan ketahanan PLA dengan menggunakan pengisi gyroid, membuat objek lebih murah dan lebih mudah untuk dicetak.

Tidak perlu dukungan

Setiap TPMS bersifat swadaya, menjadikannya sempurna untuk pembuatan FDM.

Ini memungkinkan cairan mengalir sendiri

Anda dapat menggunakan pola ini untuk aplikasi yang membutuhkan aliran udara atau air, seperti kemasan elektronik atau heat sink.

Kerugian Pengisian Gyroid

Waktu pemotongan lebih tinggi

Meskipun faktor ini sering diremehkan, waktu pemotongan bisa menjadi berlebihan jika kita harus mengandalkan komputer berperforma rendah. G-kode yang dihasilkan biasanya lebih besar saat menggunakan gyroid. Hal ini dapat menyebabkan kegagalan pencetakan saat printer terhubung ke komputer melalui USB.

Getaran printer bisa sangat tinggi pada persentase pengisian yang lebih tinggi

Karena gyroid dibentuk oleh kurva, ekstruder harus banyak bergerak ke segala arah. Ini menghasilkan getaran yang tidak diinginkan yang ditransmisikan ke objek, terutama pada kecepatan tinggi. Solusinya adalah dengan mengurangi persentase pengisian untuk mencapai gerakan ekstruder yang lebih luas dan memperlambat kecepatan pengisian. Ingatlah bahwa pola ini tidak membutuhkan banyak isian untuk bekerja dengan baik.

Setelan pemotong isian gyroid

Keuntungan utama dari pola gyroid adalah tidak membutuhkan banyak persentase pengisi agar tahan:sepotong kecil dengan 2 perimeter dan 10% pengisi mendukung hampir 10 kg. Jika Anda menaikkan persentase, resistensi akan meningkat secara non-linear. Anda dapat memulai dengan pengisian 5% dan meningkatkannya jika diperlukan lebih banyak resistensi.

Kecepatan cetak mungkin sedikit lebih tinggi. Bagaimanapun, saya sarankan Anda terus menggunakan kecepatan yang sama dengan yang Anda gunakan. Yakinlah bahwa dengan menurunkan persentase pengisian dan mempertahankan kecepatan gerakan, waktu pencetakan akan tetap berkurang secara substansial.

Jika Anda tidak menemukan Gyroid di pengaturan alat pengiris Anda, unduh versi terbaru Cura. Ini juga berlaku untuk PrusaSlicer, Simplify3D, dan pemotong populer lainnya.

Penggunaan materi iklan dengan Gyroid Infills

Karena bentuk gyroid yang menarik, pola ini menarik perhatian para seniman dan pembuatnya. Mari kita lihat bagaimana sifat-sifat gyroid dapat digunakan untuk membuat bagian yang kompleks dan menarik:

Gyroid Cetak 3D oleh Dan O'Connell

Desain ini hanyalah sebuah kubus tanpa dinding luar. Dengan potongan ini kita dapat menguji ketahanan benda, menempatkan benda berat di salah satu wajahnya. Ini juga memungkinkan Anda untuk melihat bagaimana "labirin" memungkinkan air (atau cairan apa pun) untuk masuk dan keluar sepenuhnya, tanpa stagnan di beberapa sudut internal. Ini adalah karya yang ideal untuk menunjukkan struktur gyroid kepada mereka yang belum pernah melihatnya.

Lampu Gyroid Cetak 3D oleh Greg

Lampu berbentuk bola dengan pola gyroid. Karena giroid adalah permukaan (secara teknis bukan badan), giroid memungkinkan cahaya lampu melewatinya. Selain itu, ketahanan strukturalnya melindungi lampu dari pukulan langsung. Terlihat bagus saat dicetak dengan bahan tembus pandang, seperti PETG.

Penanda Gyroid Cetak 3D oleh PlasticPasta 3D

Desain ini (bookmark) menggabungkan kekuatan tinggi gyroid dengan keindahan strukturalnya. Ini menunjukkan bahwa pola pengisi ini dapat digunakan untuk meningkatkan estetika objek yang sudah dikenal. Di sisi lain, buku dan hal-hal kutu buku sangat cocok…

Bracket Rak Gyroid Cetak 3D oleh Alexander

Braket rak ini dirancang untuk menopang beban lebih dari 20 kg, hanya menggunakan 67 g material! Itu lebih dari 20 buku. Ini menunjukkan bahwa pencetakan 3d masih memiliki banyak hal untuk dikatakan.

Selain itu, “bone sponge”-nya terlihat bagus saat dicetak dalam warna putih…

Setelah Anda mencoba gyroid, tidak akan ada jalan kembali. Kekuatan tinggi, bobot rendah, dan waktu pencetakan lebih pendek, semua yang diinginkan pembuat!

Kesimpulan

Setelah melalui detail teknis dan aplikasi artistik dari Gyroid Infill, saya berharap bahwa saya dapat mengirimkan setidaknya sedikit keheranan yang saya miliki untuk pola ini. Meskipun saya sudah menggunakan pola ini sebagai pengisi default saya, saya masih terpesona dengan tampilannya dan properti yang dimilikinya. Anda harus mempertimbangkan untuk mulai menggunakannya atau setidaknya mencobanya!

Lihat bagian produk yang kami rekomendasikan

Kami membuat bagian produk yang direkomendasikan yang akan memungkinkan Anda menghilangkan dugaan dan mengurangi waktu yang dihabiskan untuk meneliti printer, filamen, atau peningkatan apa yang akan didapat, karena kami tahu bahwa ini bisa menjadi tugas yang sangat menakutkan dan yang umumnya menyebabkan banyak kebingungan .

Kami telah memilih hanya segelintir printer 3D yang kami anggap baik untuk pemula maupun menengah, dan bahkan para ahli, membuat keputusan lebih mudah, dan filamen, serta peningkatan yang terdaftar, semuanya diuji oleh kami dan dipilih dengan cermat. , sehingga Anda tahu bahwa mana pun yang Anda pilih akan berfungsi sebagaimana mestinya.