Lima tips untuk membantu Anda mendesain manufaktur aditif
Seiring dengan berkembangnya teknologi manufaktur, begitu juga dengan keahlian desain untuk manufaktur (DFM) industri manufaktur. Lanskap manufaktur aditif khususnya telah berkembang secara dramatis selama dekade terakhir:pencetakan 3D dulu dianggap sebagai alat prototyping, atau bahkan hal baru, tetapi sekarang teknologi telah mencapai kemampuan tingkat industri, desain untuk manufaktur aditif (DFAM) telah menjadi kemampuan yang sangat didambakan oleh para insinyur dan pengembang produk.
Mengingat laju perubahan yang cepat, jika Anda telah menghabiskan waktu bertahun-tahun mengasah keahlian DFM Anda untuk teknologi manufaktur lawas, prospek untuk mempelajari teknik DFAM baru mungkin tampak luar biasa. Tantangan itu mungkin lebih rumit oleh teknologi pencetakan 3D yang berbeda:teknik DFAM yang optimal untuk fused deposition modeling (FDM), misalnya, mungkin berbeda dari stereolithography (SLA), Carbon Digital Light Synthesis™ (DLS), atau HP Multi Jet Fusion (HP MJF) – dan memerlukan pertimbangan biaya, material, dan desain baru yang signifikan.
Memahami teknologi pencetakan 3D
Tidak perlu dikatakan bahwa proyek desain harus dikembangkan dengan pemahaman tentang teknologi yang akan digunakan untuk membuatnya. Pencetakan 3D adalah proses manufaktur aditif yang berarti material ditambahkan secara bertahap, lapis demi lapis, untuk membentuk bagian yang sudah jadi — sebagai lawan dari proses manufaktur subtraktif, seperti permesinan CNC, di mana material dikeluarkan dari benda kerja dengan alat pemotong.
Namun, terlepas dari perbedaannya dari metode manufaktur tradisional, integrasi manufaktur aditif dengan kerangka produksi yang ada tidak harus sulit. Dengan sedikit pemikiran kreatif dan kemauan untuk mengubah persepsi Anda, memutar desain untuk produksi aditif tidak akan sesulit yang Anda bayangkan.
Jika Anda siap untuk melakukan perubahan, berikut adalah lima tip desain pencetakan 3D untuk membantu Anda memulai:
1. Bersiaplah untuk tantangan baru
Manufaktur aditif telah membuka berbagai kemungkinan manufaktur, memungkinkan pembuatan bagian yang sebelumnya 'tidak dapat dibuat' dengan kecepatan dan efisiensi relatif. Namun, DFAM juga membawa tantangan baru yang harus diperhitungkan oleh desainer dan insinyur saat mereka mengambil bagian dari keadaan digital mereka ke produksi fisik. Volume pembuatan printer 3D, misalnya, dapat membatasi ukuran bagian tertentu, dan mengharuskan proyek dibuat menggunakan beberapa cetakan. Sementara itu, teknologi pencetakan tertentu memiliki tantangannya sendiri:FDM memproduksi suku cadang dengan garis lapisan yang terlihat yang mungkin tidak terwakili dalam desain digital (dan yang dapat dihaluskan setelah produksi), dan proses HP MJF memerlukan suku cadang melalui proses pendinginan, dan kemudian dibersihkan, pasca-cetak yang dapat memperpanjang jadwal produksi.
DFAM adalah perbatasan yang sangat menarik, tetapi untuk mendapatkan hasil maksimal dari teknologi pencetakan 3D Anda, penting untuk merancang pertimbangan praktis ini saat Anda mengembangkan proyek.
2. Sesuaikan struktur pendukung
Untuk memperhitungkan elemen dengan overhang, bagian mungkin memerlukan struktur pendukung, yang dapat menghasilkan tantangan desain. Kebutuhan struktur pendukung akan tergantung pada sudut di mana overhang diatur dan penting untuk diingat bahwa dukungan akan mengkonsumsi bahan cetak 3D, menambah biaya dan waktu ekstra untuk proses cetak.
Untungnya, Anda mungkin dapat mengurangi kebutuhan untuk mendukung overhang – dan menghemat waktu dan uang – dengan beberapa strategi sederhana. Aturan praktis yang baik adalah untuk meminimalkan sudut overhang pada bagian Anda sebanyak mungkin:kemiringan 45 derajat dan di luar umumnya membutuhkan dukungan, sedangkan di bawah 45 derajat tidak. Demikian pula, Anda mungkin dapat menambatkan bagian-bagian tertentu dengan menjadikan penopang yang diperlukan sebagai bagian dari desain, atau menyesuaikan orientasi bagian pada pelat rangka. Terakhir, Anda dapat memilih metode pencetakan yang lebih 'ramah dukungan':proses pencetakan 3D bed bedak, seperti HP MJF, tidak memerlukan komponen yang dirancang dengan penopang karena bubuk pembuatannya mandiri.
3. Kurangi lengkungan
Jika Anda baru memulai perjalanan manufaktur aditif, mungkin saja bahan aditif yang tersedia, dan propertinya, tidak akan dikenal.
Secara khusus, proses pencetakan 3D cenderung menyebabkan material melengkung (terutama pada permukaan yang besar dan datar). Warping dapat terjadi sebagai akibat dari variabel suhu yang berbeda:dalam proses FDM, filamen material diekstrusi pada suhu tinggi, kemudian didinginkan. Dalam pencetakan SLA dan DLS, suku cadang melalui proses pemanggangan pasca-cetak. Dalam proses HP MJF, warping terjadi sebagai akibat dari sintering, yang terjadi di lapisan material yang dipanaskan dan melibatkan pendinginan pasca-cetak. Beberapa proses pencetakan 3D lebih rentan melengkung daripada yang lain:sudut cetakan 3D FDM, misalnya, dapat melengkung dan naik dari alas cetak saat mengalami kontraksi termal.
Dimungkinkan untuk mengatasi lengkungan dengan memastikan bahwa printer 3D dikalibrasi dengan benar, atau dengan memastikan bahwa bagian memiliki daya rekat yang sesuai ke alas cetak. Efek melengkung juga dapat dikurangi dalam desain dengan mengurangi jumlah tepi tajam atau elemen yang menggantung pada suatu bagian, atau dengan membulatkan sudutnya untuk mendistribusikan tegangan termal secara lebih merata. Demikian pula, bagian yang panjang atau tipis memiliki kecenderungan melengkung yang lebih tinggi sehingga menebalkan bagian tersebut selama desain dapat mengurangi efeknya. Bekerja dengan mitra berpengalaman, seperti Fast Radius, adalah cara yang baik untuk mencegah lengkungan (bila memungkinkan) karena kami dapat memastikan bahwa semua kalibrasi peralatan ditangani dengan benar sebelum pencetakan.
4. Pertimbangkan ketebalan dinding
Teknologi pencetakan 3D mampu mencapai presisi yang mengesankan dan menghasilkan suku cadang dengan detail yang sangat halus – termasuk suku cadang yang sangat tipis. Namun, seperti bagian cetakan injeksi, semakin tipis bagian cetakan 3D, semakin besar kemungkinan kesalahan terjadi selama proses pencetakan:fitur yang terlalu tipis berisiko merusak atau terlepas dari bagian sebelum resin dapat mendingin. Demikian pula, setiap bagian yang sangat tipis dapat memperburuk lengkungan berikutnya saat bagian tersebut mendingin setelah produksi. Meskipun ada bagian yang tipis yang berhasil melewati proses cetak, mungkin rusak karena pembersihan, penyelesaian, atau pasca-pemrosesan yang diperlukan.
Dengan mempertimbangkan faktor-faktor tersebut, Anda harus memastikan bahwa Anda mendesain bagian-bagian Anda dengan ketebalan dinding minimum yang direkomendasikan untuk teknologi pencetakan 3D yang Anda gunakan. Insinyur Fast Radius akan bekerja dengan Anda untuk menentukan ketebalan dinding yang sesuai untuk bagian Anda – dan untuk mengelola setiap tantangan unik yang terkait dengan desain Anda.
5. Jelajahi peluang kreatif
Teknologi pencetakan 3D membawa peluang untuk merampingkan dan mengoptimalkan proses produksi dengan cara yang tidak mungkin dilakukan dengan metode manufaktur lainnya. Peluang tersebut termasuk bagian yang lebih ringan tanpa mengurangi kekuatannya dengan menghilangkan material. Salah satu metode peringanan yang paling efektif untuk komponen cetak 3D adalah mendesain dengan kisi:struktur crosshatch yang dapat diuji sepanjang sumbu apa pun, yang menggunakan lebih sedikit bahan cetak 3D, dan yang mengurangi berat keseluruhan komponen.
Pikirkan secara kreatif tentang peluang pengoptimalan DFAM. Kisi, misalnya, ditemukan di banyak struktur yang terjadi secara alami, termasuk di sarang lebah dan karang – memang alam mewakili sumber daya yang sangat besar untuk ide pengoptimalan DFAM lebih lanjut, menawarkan spektrum inspirasi desain yang berpotensi berguna. Di luar bobotnya, suku cadang dapat dioptimalkan untuk properti termasuk ketangguhan, pemanjangan hingga kegagalan, dan perpindahan panas – metrik yang memiliki konsekuensi wajar dalam properti struktural tulang manusia, misalnya, dan yang dapat ditiru (hingga berbagai tingkat) oleh teknologi pencetakan 3D .
Nilai keahlian DFAM
Kemajuan teknologi mengubah lanskap manufaktur aditif tetapi tidak menghilangkan pentingnya input rekayasa manusia. Saat melakukan transisi ke DFAM, bahkan engineer terbaik pun dapat memperoleh manfaat dari pengalaman dan keahlian pihak ketiga — atau sekadar memiliki papan suara eksternal — saat mereka mendesain untuk teknologi pencetakan 3D.
Singkatnya, meskipun ada banyak sumber daya DFAM yang tersedia untuk dijelajahi, pemecahan masalah secara langsung tetap diperlukan. Jadi, baik Anda memerlukan bantuan untuk mengoptimalkan desain yang ada, atau memulai desain dari awal, tim teknik di Fast Radius siap membantu Anda:hubungi sekarang untuk memulai.
Siap membuat suku cadang Anda dengan Radius Cepat?
Mulai kutipan Anda
