Pengantar Desain Logam Tipis
Lihat sekeliling Anda, dan Anda akan menyadari ada beragam produk yang terbuat dari logam tipis. Baik itu produk konsumen seperti kaleng minuman, peralatan dapur, lemari arsip, atau produk industri seperti badan mobil, rangka, dan saluran pembuangan. Logam tipis adalah aset yang berharga bagi industri dan produksi volume rendah. Oleh karena itu, artikel ini didedikasikan untuk membahas dasar-dasar desain logam tipis dan beberapa tips yang membantu bagi para desainer logam tipis. Banyak industri mengadopsi konsep Design For Manufacturability, atau lebih dikenal sebagai DFM. Di industri desain logam tipis, DFM membantu menghindari kesalahan teknis dalam proses desain untuk mengurangi waktu produksi berdasarkan tabel ketebalan logam tipis dan perhitungan sebelumnya. Itulah sebabnya desain logam tipis untuk kemanfaatan produksi juga merupakan topik penting yang dibahas dalam artikel ini.
Apa Itu Logam Tipis?
Sebelum membahas detail teknis desain logam tipis, penting untuk memahami apa itu logam tipis. Logam tipis adalah logam seperti aluminium, kuningan, titan, nikel, timah, dan tembaga yang diproses menjadi potongan tipis datar seperti foil, daun, dan plat.
Karena dibentuk untuk ringan, tipis, stabil, dan elastis, mereka banyak digunakan di industri untuk tujuan penutupan dan pelapis.
Operasi Dasar Logam Tipis
Pengelahan logam melibatkan operasi pembentukan dan pemotongan pada lembar, gulungan, dan strip logam untuk memproduksi komponen dan bagian produk. Ada beberapa operasi berbeda untuk desain logam tipis, beberapa di antaranya dibahas di bawah ini.
1. Lengkungan
Pengerjaan lembar logam sekitar sumbu lurus dengan memberikan gaya pada area lokal disebut lengkungan. Benda kerja ditempatkan di atas blok cetakan, dan pukulan ditekan ke bawah, membentuk bentuk logam tipis yang diinginkan. Berbagai industri menggunakan alat yang berbeda untuk melengkungan logam, tetapi alat yang paling umum adalah press lengkungan atau brake lengkungan.
2. Tarikan
Operasi logam lainnya adalah tarikan, juga dikenal sebagai cup drawing atau deep drawing. Ini melibatkan peregangan lembar logam untuk membentuk bentuk cekung atau hollow. Sebuah penahan blank memegang benda kerja dalam cetakan, sementara pukulan u-shaped memukul benda kerja lembar logam. Gambar yang dilampirkan mengilustrasikan proses ini:
3. Pemotongan
Tidak seperti operasi yang dibahas di atas, pemotongan adalah proses pengelahan logam yang melibatkan pemotongan benda kerja dengan memberikan gaya pada pukulan, bukan proses pembentukan desain logam tipis.
Seperti yang ditunjukkan dalam gambar, potongan logam yang pertama ditempatkan di atas cetakan mengalami gaya vertikal pada pukulan untuk menghasilkan efek pemotongan dan memotong benda kerja.
4.Proses Lainnya
Ada berbagai proses lain untuk desain logam tipis yang mungkin atau mungkin tidak menggunakan alat cetakan dan pukulan untuk melengkungan logam. Proses-proses ini meliputi
- Spinning: Operasi spinning melibatkan penekanan potongan logam yang simetris aksial di atas chuck atau mandrel yang berputar untuk membentuk logam.
- Stretch forming: Stretch forming melibatkan peregangan lembar logam dan membentuknya secara bersamaan dengan peregangan untuk membentuk kontur.
- Embossing: Ini menciptakan tulisan atau permukaan yang terangkat pada lembar logam.
- Squeezing: Ini adalah kombinasi proses seperti sizing dan coining untuk menciptakan logam ductile.
- Trimming: Juga dikenal sebagai shaving, trimming melibatkan menghilangkan burr dari tepi yang dipotong untuk membuatnya halus.
- Piercing: Ini adalah proses menciptakan lubang dengan bentuk apa pun pada lembar logam menggunakan pukulan tajam dan runcing untuk menembus benda kerja.
- Punching: Punching menciptakan lubang lingkaran pada potongan lembar logam menggunakan pukulan dan cetakan.
- Blanking: Ini melibatkan pemotongan bentuk tertentu dari strip lembar logam. Potongan yang dihasilkan disebut blank. Blanking umum digunakan untuk menciptakan cakram atau pelapis.
Panduan DFM untuk Desain Logam Tipis
Variasi dalam desain komputer dan produk aktual tidak dapat dihindari; namun, mengikuti pedoman DFM dapat mengurangi kesalahan ini. DFM atau Design for Manufacturability berdasarkan konsep merancang bagian, komponen, atau produk sehingga mudah diproduksi dan lebih murah. Ini berfokus pada mengurangi biaya produksi keseluruhan dengan mengurangi waktu produksi.
Penelitian menunjukkan bahwa produsen menghabiskan sekitar 40% waktu mereka untuk memperbaiki kesalahan, 24% di antaranya adalah kesalahan kemanfaatan produksi. Oleh karena itu, industri harus mengatasi kesalahan ini. Mematuhi pedoman DFM dapat secara signifikan mengurangi kesalahan desain.
DFM berfokus pada menyederhanakan desain bagian untuk kemanfaatan produksi dan reproduksi yang mudah. Ini menyarankan standarisasi bagian untuk mengurangi jumlah bagian dan menghasilkan produk berkualitas dengan biaya terjangkau.
Beberapa faktor dasar untuk desain logam tipis
Desain Logam Tipis untuk Kemanfaatan Produksi berfokus pada poin-poin yang krusial dalam proses desain keseluruhan. Pedoman berikut membantu meningkatkan desain:
Membuat lubang kecil pada potongan logam harus dihindari karena memerlukan pukulan kecil yang mungkin pecah selama operasi. Oleh karena itu, lubang harus memiliki diameter sama dengan atau lebih besar dari ketebalan benda kerja.
Indentation pada desain lembar disebut bend relief sehingga proses lengkungan berjalan lancar selama proses desain logam tipis. Ini membantu menghindari kerusakan selama operasi lengkungan.
- Jarak lubang ke lengkungan
Direkomendasikan agar jarak antara lubang dan lengkungan adalah 1.5 kali ketebalan lembar ditambah dengan radius lengkungan.
- Radius lengkungan logam tipis
Radius lengkungan minimum logam tipis harus diadopsi. Radius lengkungan minimum ini tergantung pada alat yang digunakan untuk melengkungan logam. Semakin fleksibel logam, semakin mudah untuk memiliki radius yang kecil.
Dalam desain logam tipis, lebar flange minimum idealnya adalah empat kali ketebalan lembar logam. Faktor ini penting ketika datang ke estetika dan kebersihan desain Anda.
Tips DFM untuk desain logam tipis
Berikut disebutkan beberapa tips desain logam tipis untuk memproduksi desain Anda.
1. Diperlukan diameter lubang yang lebih besar dibandingkan ketebalan lembar logam.
2. Jarak antara dua lubang paling penting. Direkomendasikan agar jarak ini adalah dua kali ketebalan lembar. Faktor ini akan membantu Anda mencegah deformasi logam pada lubang yang dipukul.
3. Jika lubang yang dipukul sangat dekat dengan tepi luar lembar, disarankan untuk memiliki jarak minimum sama dengan ketebalan lembar antara lubang dan tepi.
4. Harus ada setidaknya 1.5 kali ketebalan bahan antara lengkungan dan lubang.
Manfaat DFM
DFM memberikan ojumlah cerdas bagi produsen untuk meningkatkan kualitas produk mereka sambil mengurangi biaya produksi. Ini memiliki daftar manfaat yang tidak berujung, beberapa di antaranya tercantum di bawah ini:
- Sangat hemat biaya
- Mengurangi biaya tenaga kerja
- Meningkatkan kualitas produk
- Meningkatkan kepuasan pelanggan
- Mengurangi waktu pengembangan produk
- Menyederhanakan dan menyelaraskan desain untuk kemanfaatan produksi yang mudah
Kesalahan yang harus dihindari saat merancang bagian logam tipis
Ada beberapa masalah yang sering terjadi dalam desain logam tipis. Beberapa masalah tercantum di bawah ini yang harus dihindari dalam desain bagian logam tipis:
1. Hindari penggunaan model 3-D tanpa lengkungan
2. Batasi sudut yang sempurna tegak lurus dan tajam dari lembar logam
3. Mencegah penempatan fitur di dekat garis lengkungan
4. Riset yang baik sebelum memilih pola datar untuk bagian logam tipis yang dirancang
5. Hindari memilih jenis pembuatan logam tipis yang salah untuk desain produk
6. Harus termasuk detail Specs dalam file desain CAD tergantung pada tabel ketebalan logam tipis
7. Perhatikan persyaratan pengelasan, pastikan Anda tidak membuatnya yang tidak realistis
8. Selalu pertimbangkan kekuatan U-channel dalam proses pemilihan bahan Anda
Prototipe Logam Tipis
Prototipe logam tipis melibatkan pemodelan sampah produk logam untuk menguji konsep. Ini membantu perusahaan menguji ide sebelum meluncurkan produksi massal. Tidak seperti prototipe tradisional, prototipe logam tipis dirancang dalam waktu lebih singkat.
Berbagai perusahaan menggunakan metode berbeda untuk produksi prototipe logam tipis, beberapa di antaranya disebutkan di bawah ini:
- Prototipe stempel logam presisi menggunakan press stempel untuk mengembangkan potongan presisi tinggi.
- Prototipasi cepat memproduksi model menggunakan gambar virtual 3D.
- Pembentukan logam tipis incrementa menggunakan mesin milling untuk membentuk produk tanpa cetakan.
Kesimpulan
Logam tipis memiliki signifikansi yang tidak dapat dipungkiri dalam kehidupan kita. Mereka memiliki aplikasi yang luas mulai dari industri peralatan rumah tangga, industri otomotif, industri robotika, dan produk konsumen. Oleh karena itu, penting untuk memahami dasar-dasar desain logam tipis dan pedoman desain logam tipis DFM yang dipertimbangkan dalam proses manufaktur.
