Meningkatkan Kekuatan Bagian Cetak 3D: Teknik Terbukti

Pencetakan 3D mampu menciptakan bagian polimer dan logam yang kuat. Namun, aplikasi tertentu dari bagian cetak 3D mungkin membutuhkan kekuatan yang lebih banyak. Desain dan pemilihan bahan adalah faktor paling kritis yang menentukan kekuatan bagian cetak 3D. Namun, bahkan bagian yang dirancang dengan baik dapat menunjukkan kelemahan dan gagal dalam pelayanan jika teknik peningkatan kekuatan yang sederhana dan penting diabaikan.

Ada berbagai teknik untuk memperkuat cetakan 3D. Ini dapat dikelompokkan ke dalam tiga kategori luas: geometri bagian, pengaturan cetak, dan purna olah.

Geometri Bagian

Geometri bagian memainkan peran vital dalam menentukan kekuatan cetakan 3D. Penggunaan fillet dan chamfer meningkatkan kekuatan mekanis tepi, sementara gusset dan ribs memberikan dukungan struktural.

Gunakan Fillet atau Chamfer

Fillet atau chamfer memberikan fondasi yang kuat untuk bagian yang lebih tipis dalam bagian 3D. Mencegah nozil menabrak bagian yang rapuh dari cetakan.

Gunakan Ribs dan Gusset

Ribs dan gusset adalah ekstrusi tipis yang melintasi secara tegak lurus dari dinding atau bidang. Mereka memberikan dukungan dan meningkatkan kekuatan bagian. Ketebalan ribs harus setengah dari ketebalan dinding dan harus diatur pada jarak minimum dua kali ketebalan dinding. Hindari ribs yang besar dan tinggi; alih-alih, gunakan beberapa ribs kecil.

Pengaturan Pencetakan 3D

Pengaturan optimum dari proses pencetakan 3D diperlukan untuk menghasilkan bagian yang lebih kuat. Pengaturan ini mencakup hal berikut.

Infill dalam Pencetakan 3D

Infill cukup merujuk pada jumlah bahan di dalam dinding luar bagian 3D. Teknik ini umum digunakan dalam pencetakan 3D FDM untuk meningkatkan kekuatan. Pengaturan infill dilakukan dalam dua cara, pola infill dan densitas infill.

Pola Infill

Ini adalah struktur berulang yang mengisi ruang di dalam bagian cetak 3D. Biasanya tersembunyi dari pandangan. Ada banyak gaya pola infill. Mereka termasuk; pola segitiga, arhi, persegi panjang, sarang lebah atau heksagonal, dan konsentrik. Pola infill arhi paling cocok untuk bagian bulat atau bundar. Pola infill persegi panjang mampu memberikan bagian 100% padat karena gridnya yang paralel dan tegak lurus. Pola infill heksagonal memberikan rasio kekuatan-bobot tertinggi, tetapi memakan waktu terlama untuk dicetak.

Densitas Infill

Infill 0% tidak memiliki infill, dan infill 100% memberikan bagian yang sepenuhnya padat. Infill 100% membuat bagian terkuat. Namun, dalam banyak kasus, ini adalah penggunaan bahan yang tidak perlu yang menambah bobot dan biaya. Pola sarang lebah terbaik untuk persentase kurang dari 50%, sementara pola rectilinear terbaik untuk persentase di atas 50%. Densitas infill umum antara 20% dan 25%.

Orientasi Bagian

Bagian cetak 3D terkuat pada bidang yang sejajar dengan enclosure cetakan karena ikatan molekuler dalam lapisan jauh lebih besar daripada ikatan adesif antara lapisan. Ini adalah bidang X dan Y. Meskipun teknik ini umum untuk pencetakan 3D FDM, dapat digunakan dalam proses lain seperti SLA dan SLS untuk meningkatkan kekuatan. Orientasi bagian bergantung pada di mana beban dan tekanan akan dirasakan dalam bagian.

Ketebalan Shell

Ini memainkan peran signifikan dalam memperkuat bagian 3D. Shell yang lebih tebal membuat bagian lebih kuat. Untuk pencetakan FDM, ketebalan shell yang 3 hingga 4 kali diameter nozil terbaik untuk bagian yang akan dikenai beban berat dan berkelanjutan. Sebagian besar proses pencetakan 3D menggunakan ketebalan minimum standar sekitar 1mm. Namun, meningkatkan ini akan meningkatkan kekuatan tarik dan benturan. Untuk informasi detail tentang ketebalan yang direkomendasikan untuk teknologi pencetakan 3D lainnya, silakan baca panduan desain kami.

Pemrosesan Pasca-produksi

Untuk meningkatkan kekuatan bagian yang dicetak lebih lanjut, Anda juga dapat mempertimbangkan purna olah. Berikut adalah beberapa operasi purna olah yang dapat sangat meningkatkan kekuatan bagian cetak 3D.

Annealing

Annealing adalah proses memanaskan bagian cetak 3D dan membiarkannya mendingin secara bertahap untuk melegakan stres internal yang menghasilkan bagian yang lebih kuat. Sementara logam dan kaca dapat di-anneal, tidak semua polimer dapat di-anneal. Beberapa bahan yang cocok untuk annealing adalah PLA, PET, dan PA 12.

Electroplating

Electroplating adalah teknik pasca-cetak yang melibatkan merendam bagian dalam larutan air dan garam logam. Khi arus listrik dilewatkan melalui larutan, kation logam membentuk lapisan tipis di sekitar bagian. Teknik ini dapat diterapkan pada bagian 3D dari printer FDM, SLS, SLA, atau SCM. Ini memberikan bagian properti mekanik yang hampir identik dengan bagian logam, dan oleh karena itu adalah alternatif yang jauh lebih murah daripada pencetakan 3D logam untuk beberapa aplikasi.

Namun, bagian yang di-electroplating masih plastik di dalam dan jika dipanaskan ke suhu yang lebih tinggi dari suhu lembut plastik di dalam, kekuatan dalam hilang; meskipun logam di luar tidak meleleh. Beberapa logam dapat digunakan untuk electroplating, seperti seng, krom, nikel, tembaga, dll. Sebelum electroplating, penting untuk priming bagian 3D untuk establishing permukaan konduktif yang cocok untuk logam menempel. Grafit umumnya digunakan untuk priming.

Resin coating

Resin epoksi atau resin polyester dapat digunakan untuk melapisi bagian cetak 3D. Lapisan epoksi adalah lapisan permukaan tidak larut yang dilakukan dengan cat epoksi. Cat mengandung dua kimia; resin epoksi dan hardener. Lapisan yang dihasilkan biasanya lebih tahan lama dan lebih kuat daripada bagian yang tidak dilapisi. Namun, lapisan epoksi tidak sesuai jika akurasi geometri ekstrim dan tepi tajam diperlukan untuk bagian. Resin polyester, di sisi lain, tipis dan dapat dicoret di bagian yang rumit. Resin mulai mengeras 5 menit setelah aplikasi dan biasanya memakan waktu 24 jam untuk kering sepenuhnya. Lapisan resin dapat diterapkan pada bagian apa pun dari printer apa pun.

Carbon fibre reinforcement

Serat karbon atau kaca juga dapat digunakan untuk memperkuat bagian 3D. Serat karbon memiliki rasio kekuatan-bobot yang luar biasa dan paling baik digunakan untuk bagian yang digunakan dalam kondisi beban konstan. Tidak seperti karbon, serat kaca membungkuk hingga gagal. Serat dapat dilaminasi dengan dua cara:

• Short fiber reinforcement

Dalam metode ini, serat dipotong dan dicampur dengan termoplastik untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan

• Continuous fiber reinforcement

Dalam teknik ini, serat harus terus-menerus diintegrasikan ke dalam termoplastik saat diekstrusi dan ditetapkan. Teknik ini memerlukan dua nozil untuk mencetak pada waktu yang sama.

Kesimpulan

Di Xometry Europe, kami menawarkan berbagai opsi penguatan untuk bagian cetak 3D sesuai permintaan pelanggan. Cukup kunjungi platform penawaran instan kami, unggah model Anda, pilih opsi Anda, dan voila: bagian cetak 3D kekuatan tinggi Anda akan dikirimkan kepada Anda dalam beberapa hari.