Wawasan Kunci tentang Perilaku Mekanis Struktur Lattice Manufaktur Aditif

Studi terbaru yang dilakukan oleh tim peneliti di Universitas Illinois Urbana-Champaign menunjukkan bahwa keberhasilan bagian yang diproduksi secara aditif bergantung pada keberhasilan proses pembangunannya.

Dengan perkembangan terbaru, manufaktur aditif (AM) telah memungkinkan kecepatan produksi yang cepat, resolusi spasial yang tinggi, dan material yang kuat — namun kebebasan desain yang ditawarkannya untuk material arsitektur lattice dapat dianggap sebagai salah satu manfaat terbesarnya.

Memahami properti mekanis struktur lattice memainkan peran kunci dalam membuka potensi AM. Seperti yang ditunjukkan studi, cetak 3D tidak sesederhana memasang mesin dan menekan "tombol cetak." Bagian yang dibuat dengan desain lattice dan teknologi aditif sama baiknya, kadang-kadang bahkan lebih baik, dari bagian yang dibuat dengan proses konvensional — namun diperlukan engineering dan keahlian manufaktur aditif untuk memastikan skalabilitas dan keandalan bagian-bagian tersebut.

Baru-baru ini, Fast Radius bekerjasama dengan Universitas Illinois untuk menentukan apakah bagian lattice AM dapat diproduksi berulang kali dan dalam skala besar. Bertujuan untuk memahami kemampuan sebenarnya manufaktur lattice, studi ini melibatkan pembuatan lebih dari 50 bagian menggunakan empat tipe desain lattice yang berbeda dan tiga material yang berbeda untuk menguji kekuatan dan integritasnya. Fast Radius menyediakan keahlian engineering manufaktur dan kemampuan produksi untuk mendukung penelitian ini. Ini adalah studi terbesar yang pernah diterbitkan yang menguji dan memvalidasi struktur lattice yang diproduksi secara aditif.

Seluruh studi ini dipenuhi dengan data dan wawasan penting, namun ada tiga temuan utama yang perlu diperhatikan oleh insinyur dan desainer. Temuan-temuan tersebut berkaitan dengan akurasi bagian AM, perilaku mekanis properti lattice, dan kebutuhan akan analisis kegagalan.

1) Struktur lattice yang dibuat dengan peralatan manufaktur aditif kelas produksi sangat akurat.

Setiap dari 50 bagian yang diproduksi memiliki ratusan fitur geometrik individual. Tim menggunakan teknologi pemindaian canggih untuk mengukur lebih dari 1.600 fitur dalam bagian-bagian tersebut untuk memastikan akurasinya.

Temuan: Pengukuran pada bagian cetak ini menunjukkan bahwa akurasinya memenuhi standar industri. Ini memperkuat ide bahwa lattice yang diproduksi secara aditif dapat diulang dan dapat diskalakan untuk produksi kelas industri.

2) Properti mekanis bagian AM berperilaku secara dapat diprediksi.

Untuk memastikan bagian yang dirancang menggunakan lattice dapat memenuhi persyaratan desain, properti mekanis diuji dan diukur, termasuk kekakuan dan kekuatan bagian.

Temuan: Secara umum, bagian yang diuji berperilaku sesuai dengan yang diharapkan berdasarkan teori dan prediksi engineering. Dalam beberapa kasus, sebagian bagian lebih lemah hingga tujuh persen. Dengan memahami karakteristik unik bagian cetak ini, desainer dapat menyesuaikan geometri bagian yang mengakomodasi variabel proses, seperti orientasi bagian dan dukungan.

3) Analisis kegagalan adalah bagian kritis dari desain untuk AM.

Ketika bagian tertentu gagal, tim mampu menganalisis bagaimana dan mengapa bagian gagal. Berbagai mekanisme kegagalan ditemukan berperan, dan kegagalan spesifik tergantung pada geometri, orientasi, dan properti material.

Temuan: Kekuatan mekanis bagian lattice tergantung pada mekanisme kegagalan spesifik untuk setiap bagian. Ketika mekanisme kegagalan dipahami, insinyur dapat memilih desain lattice yang sesuai.

Memahami kekuatan desain lattice adalah langkah pertama untuk membuka peluang baru dengan manufaktur aditif. Baca artikel kami, “Memahami lattice cetak 3D: Performa dan pertimbangan desain” untuk mulai menerapkan desain lattice ke dalam proyek Anda.

Siap membuat bagian Anda dengan Fast Radius?