Memaksimikan Penyerapan Getaran dan Kejutan dengan Struktur Jaring 3D-Printed

Oleh Tristan Antonsen, Application Engineer, Fast Radius

Lattices adalah struktur tiga dimensi yang terdiri dari serangkaian unit sel yang berulang yang dibuat oleh pola balok dan node yang saling berpotongan. Mikro-arsitektur ini telah mendapat popularitas dalam beberapa tahun terakhir untuk sejumlah alasan, termasuk kemampuan mereka untuk memungkinkan produksi bagian ringan yang memiliki karakteristik bahan dan integritas struktural yang dapat dibandingkan dengan komponen lama — dan seringkali dengan bahan berlebih yang lebih sedikit. Lattices juga digunakan untuk menyerap dampak, kebisingan, dan demping getaran, karena mereka dapat memiliki kekakuan rendah dan kemampuan untuk menahan dan pulih dari regangan.

Ini memiliki beberapa aplikasi dunia nyata yang mungkin mengejutkan. Terkesan dengan apa yang mitra kami di Carbon capai dengan teknologi Digital Light Synthesis™ mereka yang pioneering, raksasa pakaian olahraga Adidas menghubungi kami untuk merancang midsole untuk sepatu atletik yang menyertakan penyerapan dampak tinggi yang disediakan oleh lattices. Persyaratan bahan menampilkan tantangan: sole perlu tahan lama dan fleksibel, untuk memberikan rebound yang luar biasa, dan meminimalkan kejutan pada tubuh atlet. Teknologi Carbon mencukupi tantangan — hasilnya adalah midsole Adidas Futurecraft 4D yang menakjubkan dan berkinerja tinggi, yang menawarkan penyerapan dampak ekstrim pada volume komponen kecil.

Ini adalah apa yang perlu diketahui manajer produk tentang bagaimana lattices dapat digunakan untuk menyediakan demping getaran dan demping energi maksimal.

Semua tentang lattices

Secara umum, ukuran kecil dan geometri kompleks lattices membuatnya sulit dibuat melalui metode manufaktur subtraktif tradisional; lattices biasanya dihasilkan melalui proses pencetakan 3D.

Salah satu keuntungan utama dari merancang untuk manufaktur additif adalah ia memungkinkan manajer produk untuk menerapkan proses desain invers, yang berarti mereka dapat merancang karakteristik bahan optimal yang sesuai dengan aplikasi yang diberikan daripada mencoba menemukan bahan yang sesuai yang sudah ada.

Beberapa bahan secara inheren lebih baik dalam menyebarkan energi — EPU 40 adalah bahan demping getaran yang lebih baik daripada EPU 41, misalnya — dan memilih bahan yang selaras dengan karakteristik yang diperlukan dari aplikasi bagian memungkinkan produsen untuk meningkatkan penyerapan dampak komponen mereka.

Sementara pilihan bahan memainkan peran signifikan dalam kemampuan lattice untuk demping getaran dan menyebarkan energi, desain lattice, dalam maioria kasus, memiliki efek yang lebih signifikan pada efek demping bagian. Pada tingkat makro, struktur lattice biasanya dirancang untuk membungkuk atau meluluh saat dampak. Lattice yang membungkuk sangat elastis dan lentur, sementara lattice yang meluluh membiarkan balok individu untuk memberes dan membungkuk, yang sangat efektif untuk menyebarkan energi. Perlakuan demping lapis bebas juga dapat diterapkan pada bagian.

Pada tingkat mikro, pola balok dan node yang berulang yang membentuk lattice disebut unit sel. Ada kombinasi node dan balok yang sangat banyak, tetapi unit sel yang terbuka dan langka biasanya menciptakan lattice yang lunak, sementara unit sel dengan konsentrasi segitiga dan balok yang lebih tinggi umumnya menciptakan struktur yang kaku.

Tipe sel, ukuran, dan orientasi memiliki efek langsung pada rasio demping materi dari lattice, dan perubahan dalam ketebalan relatif balok dibandingkan dengan ukuran unit sel akan menyebabkan lattice menunjukkan perilaku yang sangat berbeda, juga — semuanya harus dipertimbangkan untuk memaksimalkan penyerapan dampak dan penyebaran energi.

Merancang lattices untuk manufaktur

Sementara metode additif telah memungkinkan produsen untuk menciptakan hal-hal yang sebelumnya tidak mungkin, lattices masih harus dirancang dengan baik untuk secara efektif memenuhi fungsi yang dimaksudkan. Dengan menggabungkan prinsip desain untuk manufaktur additif (DFAM), insinyur dapat membantu menggunakan properti spesifik dari proses pencetakan 3D untuk memastikan bahwa struktur lattice mereka paling efektif dalam menyerap dampak, suara, dan getaran.

Dua pertimbangan DFAM penting adalah struktur dan orientasi unit sel dari lattice. Lattice terlebih dahulu harus dapat dicetak. Ini mencakup mempertimbangkan proses pencetakan, orientasi pencetakan, dan kadang-kadang struktur pendukung dalam desain untuk memastikan kelayakan bagian.

Orientasi sel lattice secara inheren menciptakan bagian anisotropik, yang berarti komponen berperilaku berbeda dalam satu arah daripada yang lain. Ini tidak selalu merupakan keuntungan, bagaimanapun — jika lattice perlu berperilaku dalam satu arah (seperti halnya dengan lattice yang meluluh) manajer produk harus memastikan bahwa orientasi sel struktur diarahkan dengan benar ke arah tersebut.

Saat diterapkan dengan benar, DFAM memungkinkan produsen untuk mengatasi keterbatasan metode manufaktur lama dan membuat hal-hal baru yang sepenuhnya mungkin. Dalam banyak kasus, bagian yang diproduksi secara additif yang menyertakan struktur lattice berkualitas dapat dibandingkan, jika tidak lebih unggul, daripada bagian yang dibuat melalui proses lama.

Temukan bagaimana Fast Radius mendorong inovasi dalam manufaktur

Struktur lattice adalah metode yang serbaguna dan efektif untuk menciptakan bagian yang menyerap dan menyebarkan dampak, suara, dan getaran. Pertimbangan kunci dalam desain lattice melibatkan mendefinisikan persyaratan dengan jelas di awal, memilih bahan yang sesuai berdasarkan persyaratan ini dan fungsionalitas yang diinginkan dari lattice, dan merancang struktur lattice sesuai dengan itu. Memilih bahan terbaik untuk demping getaran berdasarkan karakteristik performa yang diperlukan adalah tempat yang ideal untuk memulai, karena ini akan membantu memaksimalkan kemampuan penyebaran energi dan penyerapan dampak bagian.

Fast Radius berkomitmen untuk menggunakan teknologi canggih, serta metode yang telah teruji, untuk membuat setiap manufaktur lebih efisien dan lebih efektif. Kami bekerja dengan setiap pelanggan kami untuk mengoptimalkan bagian untuk desain dan kemanufakturan, karena kami bangga memberikan komponen berkualitas tinggi yang tepat waktu dan dengan harga kompetitif. Hubungi kami hari ini untuk mengetahui bagaimana kami dapat membantu.