Desain Fused Deposition Modeling (FDM) untuk Panduan Manufaktur

Daftar periksa bergambar ini akan membantu tim memahami dasar-dasar perancangan untuk kemampuan manufaktur (DFM) dengan fused deposition modeling (FDM).

Pengantar

Apa itu FDM?

Fused deposition modeling (FDM) adalah salah satu bentuk manufaktur aditif yang paling umum dan apa yang kebanyakan orang pikirkan ketika mereka mendengar “pencetakan 3D”.

Desain Pemodelan Deposisi Fused untuk Panduan Manufaktur Bagaimana cara kerja FDM? Selama proses ini, mesin FDM mengekstrusi filamen termoplastik yang dipanaskan melalui nosel, membangun komponen satu lapisan horizontal pada satu waktu. Salah satu keuntungan signifikan dari proses ini adalah seberapa cepat mesin dapat menghasilkan suku cadang dibandingkan dengan teknologi lama. Mengingat bahwa periode penyelesaian bisa sesingkat 24 jam, FDM adalah proses yang berguna untuk membuat prototipe cepat yang terjangkau dan bahkan beberapa bagian fungsional.

Kenyamanan pencetakan FDM dan aksesibilitas bahan FDM telah menyebabkan popularitas teknologi di kalangan pengguna profesional dan hobi, yang dapat menggunakan teknologi untuk membuat segala sesuatu mulai dari mainan hingga makanan hingga penutup elektronik. Inovasi proses untuk FDM masih berlangsung, dengan kemampuan baru sekarang termasuk pencetakan non-planar, pencetakan komposit, dan pencetakan multi-material.

Merancang untuk kemampuan manufaktur penting bagi semua desainer dan tim produk, terlepas dari teknologi manufaktur. Desain bagian tidak hanya perlu memenuhi persyaratan fungsional dan material yang diinginkan dari prototipe atau bagian akhir, tetapi juga perlu mempertimbangkan proses manufaktur itu sendiri.

Panduan ini mencakup lima tip untuk memastikan bahwa suku cadang yang dicetak FDM Anda berkualitas tinggi dan efisien untuk diproduksi. Memeriksa ulang desain Anda terhadap daftar ini sebelum mengirimkannya untuk pembuatan dapat membantu meningkatkan bagian Anda, menghemat waktu dan sumber daya, serta mempercepat waktu produksi.

1. Apakah desain Anda memperhitungkan perilaku anisotropik?

Karena bagaimana printer FDM mengeluarkan garis bahan termoplastik satu lapisan pada satu waktu, prosesnya secara inheren anisotropik, yang berarti sifat mekanik massal bagian tersebut bervariasi di sepanjang arah yang berbeda. Ini berasal dari fakta bahwa kekuatan ikatan antar lapisan berbeda dari kekuatan di dalam bidang. Bagian yang dicetak FDM menawarkan kekuatan tarik tertinggi yang sejajar dengan jalur kepala cetak (dalam bidang XY, atau irisan). Kekuatan ikatan antar lapisan akan mempengaruhi kekuatan tarik dari arah Z, yang biasanya akan kurang dari kekuatan tarik dalam bidang XY.

FDM tidak direkomendasikan untuk memproduksi komponen mekanis kritis, karena termoplastik rentan terhadap creep material jika ditempatkan di bawah tekanan tinggi untuk jangka waktu yang lama. Orientasi bangunan dan geometri bagian dapat dimodifikasi untuk memperhitungkan atau mengurangi hal ini. Demikian juga, menggabungkan tepi yang dilengkungkan dan dibulatkan ke bagian dan perkakas Anda akan meningkatkan umur panjangnya dan mengurangi konsentrasi tegangan.

2. Apakah ekspektasi toleransi Anda masuk akal?

Tim produk harus mengetahui bahwa proses FDM tidak dapat mencapai toleransi yang sangat ketat.

Sebagian besar mesin FDM industri dapat memberikan akurasi dimensi ± 0,15% (batas bawah ± 0,2mm) dan printer desktop dapat mencapai toleransi ± 0,5% (batas bawah ± 0,5mm). Namun, karena FDM melibatkan panas dalam jumlah besar, faktor lain seperti geometri akan memengaruhi keakuratan potongan yang dicetak saat didinginkan. Jika suatu bagian memerlukan permukaan kritis atau lubang toleransi tinggi dengan akurasi lebih tinggi daripada yang dapat dicapai langsung oleh printer FDM, maka pertimbangkan operasi pasca-pemrosesan atau penambahan komponen seperti busing dan sisipan berulir. Seringkali, masalah toleransi FDM dapat dikurangi melalui pasca-pemrosesan lebih lanjut.

Dalam hal ukuran teks, ukuran minimum yang disarankan untuk teks dalam bidang adalah 6mm tebal, tetapi nilai sebenarnya akan bervariasi menurut printer. Teks di dinding vertikal bisa sekecil huruf tebal 3,5 mm.

Jika bagian Anda memiliki celah tipis, lebarnya harus dijaga minimal 5 mm untuk menjamin bahwa bahan pendukung dapat dengan mudah dilepas. Mengorientasikan bangunan bagian sehingga celah tegak lurus terhadap bidang XY membantu memastikan bahwa permukaan akhir yang baik dipertahankan.

3. Sudahkah Anda mempertimbangkan ketebalan dinding, ukuran lubang, dan overhang?

Ketebalan dinding optimal untuk bagian Anda akan ditentukan oleh ukuran filamen. Umumnya, fitur yang dua kali ketebalan filamen atau lebih tipis tidak tercetak dengan baik. Untuk dinding, empat kali ketebalan filamen sudah cukup.

Profil tertutup dalam bidang cenderung dicetak dengan sangat baik dengan FDM karena loop tertutup memungkinkan pencetakan yang cepat dan mulus. Contohnya termasuk vas, cangkir, dan tabung, daripada bagian kompleks dengan sisi yang tidak terputus dan fitur yang tajam. Meskipun tidak perlu untuk mencapai bagian yang bagus, mendesain dengan mempertimbangkan hal ini dapat membantu memastikan keberhasilan pencetakan FDM.

Lubang yang dibuat melalui pencetakan FDM harus memiliki diameter tidak lebih kecil dari 1mm untuk memastikan fitur tersebut diselesaikan dengan baik. Seperti halnya celah, orientasi lubang untuk mencetak tegak lurus bidang XY dapat meningkatkan kualitas fitur. Mengebor atau reaming lubang selama postprocessing adalah metode lain untuk memastikan akurasi.

Karena FDM membangun bagian lapis demi lapis, jika overhang di bagian tersebut cukup besar, tidak akan ada cukup dukungan untuk menahan material baru dari pelat bangunan. Materi ini harus didukung dalam perangkat lunak pencetakan dengan geometri penopang pengorbanan atau bagiannya harus dimodifikasi untuk menghilangkan overhang.

4. Apakah desain Anda cenderung melengkung?

Pembengkokan terjadi selama proses pendinginan ketika bagian yang berbeda dari potongan mengeras dan menyusut pada kecepatan yang berbeda, menciptakan tekanan internal yang menarik material dengan cara yang tidak seragam. Meskipun lengkungan tidak menjadi masalah untuk semua bagian yang dicetak FDM, fitur desain tertentu seperti dinding vertikal, bagian tipis, atau fitur dengan rasio aspek tinggi dapat meningkatkan kemungkinan bagian mengembangkan lengkungan selama proses pendinginan.

Warp dapat dihindari dengan:

• Menambahkan rusuk pada dinding vertikal
• Menambahkan fillet ke sudut tajam
• Menambahkan dukungan ekstra ke tepi fitur tipis atau menonjol
• Menghindari bagian dengan rasio tinggi lebar (rasio panjang-ke-lebar/tebal)

5. Sudahkah Anda mempertimbangkan pembagian bagian untuk pemecahan masalah yang luar biasa?

Membagi secara sederhana berarti membagi file CAD bagian Anda menjadi komponen kecil yang dicetak secara terpisah. Pembagian memungkinkan untuk membangun dan merakit bagian-bagian yang terlalu besar untuk volume pembuatan printer atau untuk mengurangi kebutuhan akan struktur pendukung. Mencetak fitur rapuh secara terpisah juga memungkinkan Anda menggunakan orientasi bangunan yang lebih sesuai, sehingga menghasilkan bagian yang lebih kuat dan unggul. Memotong bagian membutuhkan keahlian dan perawatan, karena setiap saat ada bagian yang dipotong-potong.

Memulai dengan pakar DFM

FDM dapat menjadi metode yang sangat efisien dan terjangkau untuk memproduksi prototipe dan suku cadang termoplastik. Di antara waktu pengerjaan yang singkat, ketersediaan teknologi pencetakan, dan kompatibilitas material yang luas, tidak mengherankan jika para penggemar dan profesional sama-sama ingin memanfaatkan manfaat FDM.

Saat Anda bermitra dengan pabrikan berpengalaman seperti Fast Radius, Anda dapat yakin bahwa setiap pertimbangan ini — dan banyak lagi — akan diperhitungkan. Tim insinyur dan manajer produk kami memanfaatkan teknologi desain digital mutakhir dan pengalaman puluhan tahun untuk memastikan bahwa setiap bagian yang kami hasilkan adalah bagian terbaik untuk pekerjaan itu. Tidak hanya itu, tim kami bekerja sama erat dengan pelanggan selama setiap langkah, mulai dari desain hingga pemenuhan, untuk memastikan bahwa setiap bagian dioptimalkan untuk penggunaan akhir dan kemampuan manufaktur.

Hubungi kami hari ini untuk mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana kami dapat mewujudkan ide Anda.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang manufaktur aditif, permesinan CNC, dan proses produksi kami yang lain, kunjungi pusat sumber daya Radius Cepat.

Unduh desain fused deposition modeling (FDM) untuk panduan manufaktur.

Siap membuat suku cadang Anda dengan Radius Cepat?

Mulai kutipan Anda