Memanfaatkan Simulasi Pencetakan 3D untuk Kualitas dan Akurasi Unggul
Pelajari tentang manfaat dan simulasi pencetakan 3D terkini. Artikel ini menjelaskan alasan, apa, dan bagaimana menggunakan simulasi dalam pencetakan 3D serta memberikan tips untuk membantu Anda memulai.
Pendahuluan
Mensimulasikan proses fabrikasi perlahan menjadi bagian dari alur kerja pencetakan 3D. Simulasi pencetakan 3D membantu memahami dan memvisualisasikan fenomena termo-mekanis kompleks yang terjadi selama produksi, sehingga menghasilkan produksi suku cadang berkualitas tinggi dan berakurasi tinggi.
Hal ini sangat penting terutama untuk komponen bernilai tinggi yang dibuat menggunakan proses pencetakan 3D canggih, di mana iterasi desain (membuang cetakan yang rusak) sangat mahal baik dari segi biaya bahan maupun waktu produksi.
Simulasi proses pencetakan 3D tidak sama dengan simulasi FEA mekanis yang lebih umum:Simulasi FEA membantu mengevaluasi kinerja mekanis suatu komponen dalam kondisi tertentu terkait fungsinya (beban, deformasi, suhu, dll.), sedangkan simulasi FEA membantu memprediksi hasil proses produksi pencetakan 3D, lapis demi lapis, dan dalam parameter proses tertentu.
Dalam artikel ini, pertama-tama kami menyajikan manfaat utama simulasi setiap proses pencetakan 3D, lalu kami melihat lebih dekat detail menjalankan simulasi yang berhasil, serta memberikan beberapa tips praktis untuk membantu Anda memulai.
Mengapa menggunakan simulasi dalam pencetakan 3D?
Mensimulasikan proses pencetakan 3D sangatlah berharga, karena membantu untuk:
Hindari kegagalan pencetakan dan suku cadang ditolak karena masalah geometris, menghemat waktu dan mengurangi biaya keseluruhan.
Evaluasi risikonya produksi dan memberikan petunjuk untuk mengurangi kemungkinan kegagalan .
Pahami fisika dari proses pembuatannya.
Memprediksi karakteristik mikrostruktur dari bagian akhir.
Optimalkan produksi untuk meningkatkan kecepatan produksi, mengurangi operasi pasca-pemrosesan, atau meningkatkan akurasi dengan mengurangi komponen dan mendukung deformasi.
Anda dapat melakukan simulasi sebelum atau sesudah membuat struktur pendukung:
Sebelum pembangkitan penyangga, hasil simulasi membantu mengidentifikasi area kritis yang mengalami deformasi signifikan atau tekanan internal selama manufaktur. Perancang kemudian dapat menambahkan struktur pendukung yang disesuaikan untuk meminimalkan deformasi, mengubah orientasi pencetakan untuk mengubah area akumulasi panas, atau memodifikasi geometri model 3D untuk meningkatkan kualitas hasil akhir.
Setelah dukungan diberikan, simulasi membantu meminimalkan risiko kegagalan produksi (misalnya karena gangguan recoater), pastikan bahwa dimensi bagian akhir berada dalam kisaran toleransi yang ditentukan dan mengevaluasi dampak dari parameter pencetakan yang berbeda (misalnya, dengan membandingkan parameter yang dioptimalkan untuk produksi versus parameter yang dioptimalkan untuk akurasi).
Dalam kedua kasus tersebut, simulasi membantu mengurangi risiko yang terkait dengan manufaktur bernilai tinggi dan untuk meningkatkan produktivitas pencetakan 3D bervolume tinggi, menghemat waktu produksi berminggu-minggu dan biaya pengembangan dan produksi ribuan dolar.
Proses pencetakan 3D mana yang harus disimulasikan?
Simulasi paling relevan untuk pencetakan 3D bernilai tinggi dan presisi tinggi. Selain itu, paket simulasi pencetakan 3D kontemporer paling populer didasarkan pada pemecah simulasi pengelasan logam. Oleh karena itu, simulasi lebih umum digunakan dengan pencetakan 3D logam.
Namun, semua proses pencetakan 3D utama dapat disimulasikan dan inilah alasannya:
SLM/DMLS: SLM dan DMLS adalah teknologi tertua dan paling matang di antara proses pencetakan 3D logam dan, oleh karena itu, banyak paket perangkat lunak berfokus terutama pada keduanya. Karena suhu fusi logam lebih tinggi daripada suhu sintering polimer, batasan termo-mekanis pada komponen SLM/DMLS adalah yang paling penting.
EBM: EBM adalah teknologi pencetakan 3D logam yang lebih baru dibandingkan dengan SLM/DMLS dan hanya sedikit paket perangkat lunak yang memberikan solusi untuk itu. Simulasi dalam EBM dapat membantu mengidentifikasi daerah akumulasi panas yang dihasilkan dari berkas elektron.
FDM: Masalah utama dengan FDM adalah lengkungan, yang terjadi karena perbedaan pendinginan bahan termoplastik yang diekstrusi. Simulasi dapat membantu memeriksa apakah bagian tersebut perlu didesain ulang atau apakah pinggiran harus ditambahkan untuk meningkatkan daya rekat pada platform.
SLA/DLP :Di SLA dan DLP, masalah utamanya adalah curling, yang mirip dengan warping. Tidak banyak solusi perangkat lunak yang tersedia untuk mensimulasikan proses pencetakan SLA saat ini.
SLS: Dalam SLS, struktur pendukung tidak diperlukan, namun zona akumulasi panas dapat muncul pada bangunan, sehingga menyebabkan kehalusan atau lengkungan permukaan yang buruk. Simulasi dapat membantu mengidentifikasi area ini.
Keluaran &hasil simulasi
Distribusi suhu
Gradien suhu adalah penyebab utama semua fenomena mekanis yang terjadi selama pembangunan.
Gradien suhu terkadang dapat dihitung sendiri, tanpa deformasi mekanis apa pun. Biasanya lebih cepat daripada simulasi penuh dan menyelesaikan masalah akumulasi panas mungkin sekaligus menyelesaikan masalah deformasi mekanis.
Distribusi gradien suhu model yang dideskritisasi (SLM/DMLS) di Netfabb. Atas izin Poly-Shape
Deformasi
Dengan asumsi bahwa sifat mekanik material yang sebenarnya diketahui, deformasi bagian selama pembuatan dapat dihitung.
Arah deformasi biasanya benar, apa pun parameter simulasi yang digunakan, namun amplitudo deformasi sangat bergantung pada ukuran jaring simulasi:menggunakan jaring yang lebih halus akan memberikan hasil yang lebih presisi, namun membutuhkan lebih banyak waktu untuk menjalankannya.
Vektor deformasi model (SLM/DMLS) di Netfabb. Atas izin Poly-Shape
Gangguan pelapis ulang
Dalam teknologi lapisan serbuk (seperti SLS dan SLM/DMLS), jika deformasi sepanjang sumbu z lebih besar dari ketebalan lapisan, recoater dapat bersentuhan dengan bagian tersebut, menyapunya dan menyebabkan kegagalan. Dalam beberapa paket simulasi, Anda dapat menentukan tinggi toleransi recoater dan perangkat lunak akan memperingatkan Anda jika terjadi deformasi sepanjang sumbu z melebihi ambang batas tersebut.
Langkah-langkah pemrosesan postingan
Fokus utama dari paket simulasi pencetakan 3D adalah komputasi fenomena termo-mekanis yang terjadi selama fabrikasi suatu komponen. Namun, masalah lain juga dapat muncul pada langkah proses pembuatan selanjutnya.
Selama pelepasan komponen dari platform pembangunan atau pelepasan struktur pendukung, tegangan sisa dari proses produksi dapat menyebabkan komponen tersebut berubah bentuk. Perawatan panas dapat membantu menghilangkan stres internal. Beberapa paket simulasi memungkinkan Anda menyimulasikan langkah-langkah pascapemrosesan ini dan membantu mengevaluasi apakah perlakuan panas diperlukan (atau bahkan efektif).
Daftar perangkat lunak simulasi
Diskritisasi
Langkah pertama dari simulasi yang baik adalah diskritisasi volume bagian yang benar.
Tidak seperti simulasi mekanis biasa, yang menggunakan penyatuan konformal dengan tetrahedron, sebagian besar perangkat lunak simulasi pencetakan 3D menggunakan voxelisasi. volume 3D suatu bagian diwakili oleh kubus kecil (atau voxel), sama seperti gambar 2D di monitor PC diwakili oleh piksel persegi. Menggunakan lebih banyak elemen meshing menghasilkan hasil yang lebih presisi, namun juga meningkatkan waktu simulasi secara signifikan. Menemukan keseimbangan yang tepat adalah kuncinya.
Untuk simulasi awal, mungkin menarik untuk meluncurkan simulasi kasar pertama, dengan voxel yang besar, untuk mendapatkan hasil yang “cepat dan kotor”. Simulasi seperti itu akan memungkinkan Anda memperoleh area deformasi utama cetakan Anda dalam hitungan detik atau menit. Ini tidak memerlukan banyak biaya dan dapat membantu Anda memutuskan apakah simulasi yang lebih tepat (dengan voxel yang lebih kecil) diperlukan.
Parameter bahan &pencetakan
Setelah bagian tersebut didiskritisasi, Anda perlu memilih sifat material. Mendefinisikan sifat material mungkin merupakan langkah paling penting dalam proses simulasi, karena data yang tidak akurat akan menghasilkan hasil simulasi yang salah.
Kebanyakan editor menyediakan pustaka materinya sendiri, yang bisa sangat membantu Anda memulai.
Dalam kedua kasus tersebut, mereka mungkin tidak diadaptasi secara sempurna untuk simulasi. Setiap perangkat lunak simulasi memungkinkan Anda memodifikasi atau membuat materi sendiri untuk menghasilkan simulasi paling akurat. Hal ini memerlukan pengetahuan ahli ilmu material untuk dilakukan dengan benar dan tidak disarankan bagi pengguna yang tidak berpengalaman.
Kalibrasi
Beberapa perangkat lunak simulasi memungkinkan Anda mengkalibrasi sifat material berdasarkan spesimen uji yang dicetak pada material tertentu dan pada mesin tertentu. Dengan cara ini, sifat material dapat diidentifikasi dengan lebih tepat, sehingga menghasilkan hasil simulasi yang lebih akurat.
Aturan Praktis
- Simulasikan sebelum pembuatan penyangga untuk meningkatkan geometri bagian dan untuk membantu desain penyangga.
- Simulasikan setelah pembuatan dukungan untuk memvalidasi akurasi dan memeriksa gangguan recoater.
- Pertama-tama jalankan simulasi cepat dengan voxel besar untuk mengidentifikasi area dengan deformasi lebih besar. Kemudian sempurnakan mesh untuk meningkatkan akurasi hasil.
- Simulasikan suhu tanpa resolusi mekanis untuk menghemat waktu, karena mengatasi masalah akumulasi panas juga dapat mengatasi masalah deformasi mekanis.
- Pilih perangkat lunak simulasi berbasis cloud untuk performa yang lebih cepat, namun gunakan pemecah masalah lokal jika diperlukan untuk mematuhi kebijakan kerahasiaan.
Bonus Penting: Unduh secara gratis Aturan Desain untuk poster pencetakan 3D dalam resolusi tinggi, berisi pedoman yang dapat ditindaklanjuti untuk 6 proses pencetakan 3D utama.
Lebih banyak sumber daya untuk teknisi
Tips DFM untuk komponen cetakan 3D dengan dinding tipis
Baca artikel
Apa yang dimaksud dengan under-ekstrusi dalam pencetakan 3D?
Baca artikel
Pencetakan 3D FDM vs. SLA
Baca artikel
Teknik pencetakan 3D tercepat
Baca artikel
Kapan menggunakan pencetakan 3D vs kapan menggunakan cetakan injeksi
Baca artikel
Pencetakan 3D untuk keperluan industri
Baca artikel
Apa itu pencetakan 3D MJF (Multi Jet Fusion dari HP)?
Baca artikel
Apa yang dimaksud dengan pembuatan prototipe cepat?
Baca artikel
Apa itu pencetakan 3D Binder Jetting?
Baca artikel
Simulasi dalam pencetakan 3D
Baca artikel
Apa printer 3D yang tepat untuk pembuatan prototipe? Membandingkan proses pencetakan 3D
Baca artikel
Apa itu pencetakan 3D logam dan bagaimana cara kerjanya?
Baca artikel
Tips DFM untuk komponen cetakan 3D dengan dinding tipis
Pelajari persyaratan ketebalan dinding minimum untuk pencetakan 3D FDM, SLA, MJF, dan SLS. Temukan tip desain untuk memperkuat bagian berdinding tipis dan menghindari kegagalan umum.
Baca artikel
Apa yang dimaksud dengan under-ekstrusi dalam pencetakan 3D?
Pelajari apa yang dimaksud dengan under-extrusion pada pencetakan 3D, mengapa hal ini terjadi, cara memperbaikinya, dan cara menghindarinya pada pencetakan berikutnya.
Baca artikel
Pencetakan 3D FDM vs. SLA
Baik Anda membuat prototipe atau memproduksi suku cadang penggunaan akhir, pilihan antara FDM dan SLA dapat menentukan biaya, fleksibilitas desain, dan kualitas secara keseluruhan. FDM dikenal karena keterjangkauan dan aksesibilitasnya, sementara SLA sering unggul dalam hal detail dan permukaan akhir. Dalam panduan ini, kita akan menjelajahi kedua teknologi tersebut, sehingga Anda dapat menemukan teknologi yang tepat untuk proyek Anda.
Baca artikel
Teknik pencetakan 3D tercepat
Dalam hal pencetakan 3D, kecepatan bukan hanya sebuah kemewahan—kecepatan sering kali menjadi faktor terpenting bagi para insinyur. Proses seperti binder jetting dan DLP memiliki kecepatan yang sangat tinggi, sementara SLS dan FDM menyeimbangkan efisiensi dan kompleksitas untuk bagian-bagian fungsional. Pelajari lebih lanjut dalam artikel basis pengetahuan ini tentang cara mencetak 3D dengan cepat dan presisi.
Baca artikel
Kapan menggunakan pencetakan 3D vs kapan menggunakan cetakan injeksi
Pelajari hal-hal yang perlu dipertimbangkan saat memilih antara pencetakan 3D dan cetakan injeksi, manfaat masing-masing metode produksi, dan banyak lagi.
Baca artikel
Pencetakan 3D untuk keperluan industri
Pelajari kelebihan dan kekurangan berbagai metode pencetakan 3D industri, bahan yang umum digunakan, dan banyak lagi
Baca artikel
Apa itu pencetakan 3D MJF (Multi Jet Fusion dari HP)?
Multi Jet Fusion (MJF) adalah proses pencetakan 3D untuk membuat prototipe dan komponen penggunaan akhir dengan cepat. Artikel ini menjelaskan cara kerja MJF dan keunggulan utamanya.
Baca artikel
Apa yang dimaksud dengan pembuatan prototipe cepat?
Pembuatan prototipe cepat menggunakan desain berbantuan komputer (CAD) 3D dan proses manufaktur untuk mengembangkan komponen atau rakitan 3D dengan cepat untuk penelitian dan pengembangan dan/atau pengujian produk.
Baca artikel
Apa itu pencetakan 3D Binder Jetting?
Dalam pengantar pencetakan 3D Binder Jetting ini, kami membahas prinsip dasar teknologinya. Setelah membaca artikel ini, Anda akan memahami mekanisme dasar proses Binder Jetting dan kaitannya dengan manfaat dan keterbatasannya.
Baca artikel
Simulasi dalam pencetakan 3D
Pelajari tentang manfaat dan simulasi pencetakan 3D terkini. Artikel ini menjelaskan alasan, apa, dan bagaimana menggunakan simulasi dalam pencetakan 3D serta memberikan tips untuk membantu Anda memulai.
Baca artikel
Apa printer 3D yang tepat untuk pembuatan prototipe? Membandingkan proses pencetakan 3D
Proses pencetakan 3D apa yang optimal untuk pembuatan prototipe? Artikel ini membahas printer 3D terbaik untuk fase pembuatan prototipe pengembangan produk, termasuk saran desain untuk mendapatkan hasil maksimal dari setiap teknologi manufaktur.
Baca artikel
Apa itu pencetakan 3D logam dan bagaimana cara kerjanya?
Pencetakan 3D logam adalah proses manufaktur aditif yang digunakan untuk membuat komponen logam langsung dari model digital. Ikhtisar ini menjelaskan cara kerja peleburan laser selektif (SLM) dan sintering laser logam langsung (DMLS), dan bagaimana proses ini berkaitan dengan manfaat dan keterbatasan utama komponen rekayasa.
Baca artikel
Siap mengubah file CAD Anda menjadi bagian khusus? Unggah desain Anda untuk mendapatkan penawaran harga instan gratis.
Dapatkan penawaran instan
