Kumpulan Prinsip Desain dan Tips Praktis untuk 3D Printing
(blog.rahix.de)- Saat membuat komponen fungsional dengan FDM/FFF, diperlukan pertimbangan yang berbeda dari desain pemesinan umum; kuncinya adalah desain bentuk yang menyeimbangkan kekuatan, toleransi, kemudahan cetak, dan biaya
- Lingkungan acuan adalah printer FFF umum dengan nozzle 0,4 mm dan tinggi layer 0,2 mm, dengan tujuan desain portabel yang tidak bergantung pada tuning perangkat tertentu
- Kekuatan lebih banyak ditentukan oleh orientasi cetak, shell luar, penampang besar, serta jalur aliran beban dan penempatan material di permukaan seperti fillet, dibandingkan infill 100%
- Toleransi dan kualitas permukaan sangat dipengaruhi oleh pilihan bentuk; untuk lubang horizontal, lubang vertikal, dan bagian press-fit, sebaiknya pertimbangkan bentuk tetesan air, atap datar, lubang heksagonal/persegi, crush rib, dan lainnya daripada memaksakan bentuk lingkaran
- Untuk mengurangi waktu pelepasan support dan perakitan, pemisahan komponen, sacrificial layer, sequential bridging, integrasi fungsi, hingga heat-set insert, mur tertanam, dan hardware embedded harus dirancang bersama sejak awal
Cakupan desain dan asumsi dasar
- Sasaran pembahasan adalah pencetakan FDM/FFF, dan banyak aturan disesuaikan dengan keterbatasan proses ini sehingga tidak bisa langsung diterapkan apa adanya pada metode additive manufacturing lain
- Fokusnya adalah komponen fungsional, bukan estetika
- Harus memiliki karakteristik mekanis yang baik
- Harus mudah dicetak
- Tidak boleh terlalu banyak menuntut fine-tuning printer
- Saat dicetak dalam jumlah besar, post-processing dan pemborosan material harus rendah
- Tujuan desain adalah menyeimbangkan gaya, metode manufaktur, dan biaya
- Menyesuaikan bentuk dengan gaya yang harus disalurkan atau ditahan
- Menurunkan tingkat kesulitan cetak melalui perubahan bentuk kecil
- Mengurangi penggunaan material dan waktu cetak
- Jika pengembang printer dan slicer berusaha mencetak semua bentuk yang mungkin dengan lebih baik, desainer menyesuaikan bentuk komponen agar bekerja baik pada proses manufaktur saat ini
- Model untuk dibagikan sebaiknya mengejar portable design yang mudah dicetak bahkan pada printer murah, alih-alih bergantung pada toleransi ketat printer kelas atas tertentu
Profil printer acuan
- Rekomendasi angka didasarkan pada profil printer standar berikut
- Nozzle 0,4 mm
- Tinggi layer 0,2 mm
- Tidak ada deviasi dimensi besar akibat kesalahan pengaturan steps/mm, dan skew antar-sumbu berada pada tingkat yang dapat diabaikan
- Kecepatan cetak telah dituning secara wajar, meski artefak seperti sedikit overshoot dan ringing masih bisa tersisa
- Bridging pada jarak yang masuk akal stabil
- Overhang tercetak dengan baik
- Adhesi bed tidak menjadi masalah selama bentuknya tidak ekstrem
- Asumsi ini adalah acuan untuk mempertahankan desain portabel tanpa mengandaikan performa perangkat yang berlebihan
Desain kekuatan komponen
- Karena hasil cetak FFF sebagian berongga di bagian dalam dan tersusun dari layer, perilakunya berbeda dari bongkahan plastik homogen
- Akibat proses manufaktur berlapis, hasil cetak memiliki anisotropi, yakni karakteristik mekanis yang berbeda tergantung arah
-
Orientasi cetak dan beban
- Aturan terpenting adalah menempatkan komponen agar gaya tarik sejajar dengan bidang cetak
- Hasil cetak jauh lebih lemah terhadap tarikan yang membuka layer
- Dalam pengujian My Tech Fun, kekuatan pada orientasi ideal dapat menjadi sekitar 3 kali lebih tinggi
- Karena pembengkokan juga menghasilkan gaya tarik pada sebagian penampang, momen lentur juga harus disejajarkan dengan bidang cetak
- Bentuk yang berulang kali melentur seperti clip mudah patah jika orientasinya salah
- Saat membagikan model di platform seperti Printables, sebaiknya unggah file dalam orientasi cetak yang benar agar pengguna bisa langsung mencetaknya
-
Saat satu orientasi tidak menyelesaikan semuanya
- Jika pada komponen kompleks tidak ada orientasi ideal untuk semua beban, komponen dapat dibagi menjadi beberapa bagian
- Setiap bagian dicetak secara terpisah dengan orientasi optimalnya masing-masing
- Joint seperti dovetail joint berguna untuk perakitan karena memiliki kemudahan cetak yang baik dari berbagai arah
-
Permukaan dan penampang lebih penting daripada infill
- Infill 100% dapat meningkatkan kekuatan, tetapi tidak efisien
- Sebagian besar material tambahan bisa saja tidak berkontribusi pada kekuatan dan hanya menambah waktu cetak serta material
- Banyak komponen menerima momen lentur alih-alih tarik/tekan murni, dan tegangan menjadi lebih besar di dekat permukaan yang jauh dari sumbu netral
- Dalam 3D printing, meningkatkan jumlah perimeter/shell lebih efektif untuk kekuatan daripada menaikkan persentase infill
- Gaya harus dirancang agar mengalir melalui jalur yang sesingkat dan selurus mungkin
- Sudut tajam memusatkan tegangan, sedangkan fillet membuat jalur gaya lebih langsung sehingga menguntungkan untuk kekuatan
- Dalam desain mesin tradisional, luas penampang dikurangi untuk menghemat material dan berat, tetapi dalam 3D printing bagian dalam sebagian besar kosong, sehingga memperbesar penampang belum tentu banyak menambah penggunaan material
- Karena luas permukaan lebih besar pengaruhnya terhadap penggunaan material, penampang persegi dengan dimensi luar yang sama bisa sama kuat atau lebih kuat daripada I-beam, dan waktu cetaknya juga bisa lebih baik
-
Simulasi dan cetak eksperimen
- Karena hasil cetak FFF tidak homogen akibat shell dan infill, sulit menghitung beban batas secara realistis dengan simulasi kekuatan tradisional
- Analisis tegangan dapat digunakan untuk menemukan area yang perlu diperhatikan, tetapi tidak cocok untuk memperoleh beban batas yang akurat
- Karena biaya mencetak prototipe 3D rendah, mencetak beberapa unit nyata lalu memeriksa karakteristik mekanisnya bisa menjadi metode yang hemat biaya
- Perlu berhati-hati karena menyesuaikan akurasi dimensi hanya melalui cetak uji bergantung pada printer dan pengaturan slicer tertentu
- Topology optimization bisa berguna untuk metode additive manufacturing lain, tetapi dengan alat saat ini sulit membuat bentuk yang benar-benar optimal untuk FFF, dan sering kali kemudahan cetaknya juga buruk
Toleransi dan Kualitas Permukaan
-
Memilih chamfer dan fillet
- Chamfer lebih cocok untuk edge yang sejajar dengan bidang cetak
- Fillet dapat menciptakan overhang yang sangat curam di awal, dan fillet bagian atas membuat step layer terlihat jelas sehingga menurunkan kualitas permukaan
- Chamfer menghasilkan sudut overhang yang konstan sehingga step layer lebih konsisten
- Fillet lebih cocok untuk edge yang tegak lurus terhadap bidang cetak
- Karena print head tidak perlu melewati sudut tajam, artefak permukaan seperti ringing dan overshoot berkurang
- Chamfer dapat menciptakan dua sudut tajam, yang bisa merugikan toleransi dan tampilan
-
Lubang dan seam
- Lubang bulat horizontal menjadi overhang curam di bagian atas, sehingga masalahnya lebih besar
- Untuk lubang kecil, bentuk tetesan air 90° cocok, dan untuk lubang besar, bagian atas dapat dibuat sebagai roof yang datar
- Karena bridge bisa sedikit melendut, diperlukan kelonggaran tambahan di bawah roof
- Toleransi lubang bulat vertikal dapat berfluktuasi karena perimeter seam
- Artefak seam dapat membuat tonjolan sekitar 0,4 mm meskipun sisa kelilingnya sudah sesuai dalam kurang dari 0,1 mm
- Jika seam hanya muncul di satu posisi, garis tengah lubang juga dapat bergeser
- Lubang vertikal dapat dibuat berbentuk tetesan air dengan sudut 120° agar seam tidak mengganggu fitur berbentuk lingkaran
- Jika fitur lain sensitif terhadap seam, notch kecil dapat ditambahkan agar slicer memiliki sudut paling tajam untuk menyembunyikan seam
-
Toleransi FFF yang bisa diharapkan
- Desainer sebaiknya menerima toleransi yang dimiliki proses manufaktur dan merancang sesuai toleransi itu, alih-alih menetapkan toleransi yang harus dicapai printer tertentu
- Asumsinya adalah printer sudah terkalibrasi dengan baik
- Pengaturan steps/mm yang salah menimbulkan kesalahan proporsional yang konstan pada dimensi arah sumbu, dan desain tidak seharusnya mengompensasinya
- Step resolution teoretis printer modern berada di kisaran sekitar 0,01 mm, tetapi dalam kesalahan dimensi nyata, faktor lain lebih besar pengaruhnya
- Sudut tajam menuntut akselerasi besar dari print head, sehingga dapat memperburuk toleransi
- Pada printer FFF umum dengan nozzle 0,4 mm dan tinggi layer 0,2 mm, menganggap deviasi per permukaan sekitar ±0,1 mm adalah patokan yang aman
- Pada lintasan melingkar, lingkaran cenderung mengecil karena efek nozzle menarik garis ekstrusi
- Untuk lubang bulat internal, perkirakan deviasi ke arah lebih kecil; diameter bulat eksternal juga bisa mengecil, tetapi tingkatnya lebih rendah daripada lingkaran internal
- Pada dimensi besar, warping dan shrinkage selama pendinginan menjadi lebih penting daripada toleransi printer itu sendiri
- Warping sangat bergantung pada material, dan berkurang pada bentuk yang bervolume, edge-nya tidak terlalu tajam, serta permukaannya halus dan membulat
- Bentuk idealnya adalah bola
-
Saat membutuhkan presisi
- Goldilocks approach, yaitu menemukan dimensi CAD yang pas melalui cetak uji, dapat menghasilkan toleransi yang sangat baik berkat repeatability yang tinggi
- Kekurangannya adalah sangat bergantung pada printer dan pengaturan slicer tertentu, sehingga portable design menjadi lemah
- Jika tidak bisa dibuat presisi, alternatifnya adalah membuatnya dapat disetel
- Oblong hole memungkinkan posisi didorong dan disetel dengan sekrup, tetapi penyetelan halus di bawah 1 mm sulit dilakukan
- Opposing screw bagus untuk menyetel tinggi dalam jumlah kecil, tetapi membutuhkan akses dari kedua sisi dan penyetelannya merepotkan
- Grub screw yang ditahan oleh spring atau flexure memudahkan penyetelan dua arah
- Spring steel shim cocok untuk penyetelan kecil yang jarang diubah, tetapi shim cetak 3D pada tinggi kecil dapat membuat cacat permukaan berdampak buruk pada akurasi
-
Engineering fit dan press fit
- Sistem fit tradisional seperti ISO 286 berguna saat dapat dikerjakan dengan toleransi tertentu, tetapi pada 3D printing sebagian besar sulit digunakan apa adanya
- Jika benar-benar membutuhkan fit yang sangat ketat, lubang dapat di-reaming sebagai pascaproses untuk fit seperti H6, tetapi upayanya besar kecuali benar-benar diperlukan
- Untuk clearance fit, cukup buat celah antara dua komponen lebih besar dari 2 kali toleransi printer
- Pada interference fit, gaya perakitan sangat berubah tergantung toleransi, dan dalam kasus terburuk joint dapat pecah
- Untuk lubang press fit, lubang heksagonal atau persegi lebih toleran daripada lubang bulat
- Bentuk bulat harus memperbesar keliling sehingga mudah berujung pada kerusakan material, sedangkan heksagonal/persegi dapat menerima diameter besar melalui pembengkokan dan seam juga bisa disembunyikan di sudut
- Untuk press fit berdiameter besar, crush rib dapat digunakan
- Saat dirakit, rib mengalami deformasi plastis dan menyerap toleransi; mendeformasi rib yang lebih kecil daripada seluruh bidang kontak lebih mudah untuk membatasi gaya
- Crush rib cocok untuk press fit yang dirakit satu kali, dan gaya penguncinya jauh berkurang saat dirakit ulang
- Sebagai angka contoh, hasil yang baik diperoleh dengan membuat crush rib 0,2 mm lebih kecil dan bore 0,4 mm lebih besar
- Untuk press fit yang perlu dirakit berulang, grip fin yang menggunakan deformasi elastis lebih cocok
Optimalisasi Proses Cetak
-
Mengurangi support material
- Support material adalah scaffolding untuk mencetak bentuk yang menggantung di udara, tetapi disertai pascaproses pelepasan, pemborosan material tambahan, serta penurunan toleransi dan kualitas permukaan pada supported surface
- Prioritasnya adalah mengubah bentuk pada tahap desain agar support tidak diperlukan
- Orientasi cetak sangat memengaruhi bukan hanya kekuatan, tetapi juga kebutuhan support
- Orientasi yang menguntungkan kekuatan bisa bertentangan dengan orientasi yang menghindari support
- Jika bentuk persegi panjang dicetak dengan dimiringkan sekitar 45° tanpa disejajarkan dengan sumbu printer, bridge panjang atau support dapat dihindari dan kualitas permukaan bisa dibuat lebih seragam
- Dalam kasus ini, stabilitas cetak dapat menurun sehingga brim mungkin diperlukan
-
Pemecahan komponen dan overhang internal
- Jika support tidak dapat dihindari dari arah mana pun, pemecahan komponen menjadi beberapa bagian dapat dipertimbangkan
- Ini adalah kompromi antara pascaproses support dan kompleksitas perakitan
- Pada desain sekali pakai atau volume kecil, perakitan yang sedikit rumit bisa dibenarkan
- Upside-down counterbore tidak langsung membuat bridge bekerja karena ada lubang di tengah, dan jika support dipasang, support sulit dilepas dari dalam lubang
- Layer pengorbanan adalah metode menutup seluruh lubang dengan bridge setebal satu layer untuk menopang lubang kecil di atasnya, lalu menghapusnya setelah dicetak menggunakan pisau atau bor
- Overhanging counterbore trick adalah metode menangani counterbore tanpa pascaproses
- Potong counterbore hingga kedalaman yang diinginkan
- Pada satu layer, sisakan hanya bridge kiri-kanan sambil menghindari inner hole
- Pada layer berikutnya, sisakan hanya bridge arah tegak lurus
- Setelah itu, cetak inner hole berbentuk lingkaran di atas bridge kecil
- Jika diameternya membesar, metode ini juga memiliki batas
-
Sequential bridging dan minimisasi luas permukaan
- Sequential bridging, yaitu menaruh bridge lain di atas bridge, memungkinkan pembuatan bentuk kompleks tanpa support
- OpenFlexure microscope adalah contoh yang menggunakan metode ini secara luas
- Untuk bridge besar, lebih baik menumpuk beberapa layer agar kekuatan dan waktu pendinginan tercukupi daripada langsung menaruh struktur di atasnya
- Cara tradisional memasukkan cutout untuk menghemat material justru dapat meningkatkan penggunaan material dan waktu cetak pada 3D printing
- Karena banyak material digunakan pada permukaan, sebaiknya kurangi luas permukaan dan pilih bentuk yang tebal serta bervolume
-
Adhesi bed dan produksi massal
- Dalam produksi massal, luas area yang menyentuh bed perlu diatur
- Jika terlalu kecil, komponen dapat tumbang saat dicetak; jika terlalu besar, sulit dilepas setelah dicetak
- Alih-alih brim, mouse ear dapat dimasukkan langsung ke geometri CAD
- Mouse ear mengurangi masalah adhesi bed, tidak perlu ditambahkan belakangan di slicer, dan juga mengurangi beban pascaproses
Integrasi fungsi
-
Kelebihan dan kekurangan integrasi fungsi
- Integrasi fungsi adalah pendekatan desain yang mengurangi jumlah komponen dengan membuat satu komponen menjalankan sebanyak mungkin fungsi
- 3D printing sangat cocok untuk integrasi fungsi karena kompleksitas bentuk tidak banyak tercermin dalam biaya manufaktur
- Jika semua fungsi dimasukkan ke satu komponen, pilihan orientasi cetak menjadi terbatas, dan kekuatan, toleransi, serta kebebasan bentuk bisa memburuk
- Saat desain diulang, model besar harus dicetak ulang setiap kali, dan saat rusak, komponen yang lebih besar harus diganti
- Untuk memudahkan prototyping atau perbaikan, sebagian fungsi juga bisa dipilih untuk tetap menjadi komponen terpisah
-
zip tie channel dan flexure
- Menambahkan zip tie channel kecil pada permukaan komponen memungkinkan kabel atau wire dikencangkan
- zip tie channel harus mempertimbangkan orientasi cetak; jika perimeter berada pada arah yang tidak melakukan bridge pada channel, bagian itu menjadi lemah dan bridge dapat robek
- flexure adalah elemen desain yang mengintegrasikan gerakan dengan memanfaatkan elastisitas komponen
- Karena membutuhkan bentuk yang tipis, elemen ini cocok untuk 3D printing
- Untuk gerakan besar, flexure tipis lebih menguntungkan daripada flexure tebal, dan gaya dapat ditingkatkan dengan menumpuk beberapa flexure tipis secara paralel
- Jarak gerak dapat diperbesar dengan memperpanjang panjangnya atau membuatnya berbentuk ular
- flexure harus dirancang agar tidak mengalami deformasi plastis saat digunakan, dan hard stop harus digunakan untuk mencegah gerakan berlebihan serta kerusakan
-
clip, living hinge, print-in-place
- clip sering digunakan dalam desain 3D printing karena dapat menyatukan komponen tanpa komponen pengikat tambahan
- Dalam desain clip, keseimbangan antara jarak gerak, gaya tahan, ukuran bentuk, dan orientasi cetak sangat penting
- clip yang dibuat melintasi layer bisa menjadi sangat lemah
- Sering kali lebih baik membuat gerakannya kecil dan mempertahankannya dengan gaya
- form-locking clip harus menyediakan ruang agar dapat dilepas dengan alat seperti screwdriver
- living hinge adalah engsel yang bergerak melalui deformasi plastik, bukan rotasi pada poros terpisah
- Agar sheet plastik tipis dapat terdeformasi secara stabil, engsel harus diletakkan rata di atas bed cetak; living hinge yang dibuat dari bridge layer tidak berkinerja baik
- print-in-place mechanism adalah metode mencetak beberapa komponen yang saling bertaut sekaligus tanpa perakitan
- Joint yang tidak mungkin dirakit setelah pencetakan juga dapat dibuat, tetapi kompleksitas desainnya tinggi dan orientasinya tetap, sehingga menghindari support dan merancang kekuatan menjadi sulit
- break-away surface dapat ditambahkan untuk menopang bentuk yang menggantung
- clearance antar feature yang saling bertaut sekitar 0,3 mm tampaknya dapat dicetak oleh sebagian besar printer saat ini
Elemen mekanis di luar plastik
-
Pengencangan sekrup
- Pengencangan sekrup pada komponen plastik 3D printed bekerja berbeda dari pengencangan logam
- Pada joint logam-ke-logam, preload muncul dari peregangan sekrup, tetapi pada thermoplastic 3D printed, komponen jauh kurang kaku dibanding sekrup sehingga kompresi plastik menghasilkan sebagian besar preload
- Saat mencoba mencapai preload yang diperlukan, kekuatan luluh komponen cetak dapat cepat tercapai sehingga komponen dapat terdeformasi
- Untuk beban statis sering kali cukup, tetapi untuk beban dinamis seperti getaran atau benturan, screw locking mungkin diperlukan
- lock nut
- threadlocking adhesive
- Sebaiknya sekrup dirancang sepanjang mungkin
- Sekrup panjang memudahkan komponen menerima preload kompresi alih-alih tarik, dan karena harus diputar lebih banyak untuk mengencangkannya secara berlebihan, kemungkinan overtighten secara tidak sengaja berkurang
-
Memilih thread untuk komponen cetak
- Thread dapat dibuat pada komponen cetak menggunakan thread tap
- Metode ini cocok untuk desain cepat dan joint dengan penggunaan ulang rendah, tetapi thread plastik mudah rusak akibat overtightening dan kurang menguntungkan untuk perakitan berulang
- Thread besar M8 atau lebih juga dapat dimodelkan di CAD lalu dicetak, tetapi kualitasnya tidak selalu baik
- rib thread forming menggabungkan konsep crush rib dengan sekrup standar
- Sekrup mendeformasi rib untuk membuat thread-nya sendiri, sehingga cocok untuk thread dengan penggunaan ulang rendah tanpa post-processing
- heat-set threaded insert adalah metode memasukkan thread logam yang kuat dan dapat digunakan ulang ke dalam komponen
- Ini lebih kuat daripada thread plastik, tidak mudah rusak akibat overtightening, dan tahan terhadap perakitan berulang
- Untuk struktur yang memasukkan sekrup dari sisi belakang, metode ini mungkin sulit digunakan secara stabil
- embedded nut adalah alternatif murah dengan menyisipkan mur standar ke komponen cetak
- Cocok untuk through-joint yang memakai sekrup panjang, dan dapat dimasukkan melalui sideface cutout atau backface hex pocket
- Mur dapat terlepas saat perakitan; mur juga bisa dimasukkan di tengah proses pencetakan lalu dikurung, tetapi kompleksitas pencetakan dan perakitan meningkat
- Kekuatan thread dalam kebanyakan kasus melampaui kebutuhan desain, dan faktor lain lebih berpengaruh
-
dowel pin dan embedded hardware
- dowel pin adalah elemen standar dalam desain mekanis tradisional untuk memposisikan komponen secara akurat dan berulang
- Dalam 3D printing, akurasi seperti itu kurang diperlukan karena toleransi, dan engineering fit untuk membuat pin fit juga sulit, sehingga cakupan penggunaannya terbatas
- Jika diperlukan, lubang heksagonal, crush rib, dan post-processing dapat menjadi alternatif
- Metode menyisipkan hardware selama pencetakan bekerja dengan urutan berikut
- Menyisakan cavity untuk komponen dalam desain
- Mengatur pause di slicer tepat sebelum layer di atas cavity
- Menyisipkan hardware saat pause
- Melanjutkan pencetakan untuk mengurung hardware di dalamnya
- Contohnya meliputi Modern Gridfinity Case yang memasukkan transparent PETG sheet, trapped fastener, magnet, dan metal mesh
- embedded hardware dapat menghindari joint tambahan atau sarana pengencangan, tetapi kekurangannya adalah biasanya sulit dikeluarkan atau diganti tanpa merusaknya
-
Mencetak di atas fabric
- Mengintegrasikan fabric ke dalam hasil cetak memungkinkan pembuatan komponen yang fleksibel, sehingga digunakan untuk wearable atau cosplay
- Metode umumnya adalah melakukan pause setelah sekitar 2–3 layer setelah pencetakan dimulai, menutupi layer awal dengan tulle fabric, lalu melanjutkan pencetakan
- Layer baru menyatu dengan layer di bawahnya, sehingga setiap potongan cetak terkunci pada fabric
- Fleksibilitas hasil akhir dapat diatur melalui penempatan dan bentuk geometri cetak padat
Desain Tampilan dan Permukaan
-
Bentuk kompleks dan shadow line
- Dalam 3D printing, menambahkan bentuk permukaan yang kompleks tidak terlalu meningkatkan biaya manufaktur; beban utamanya hanya waktu desain
- Selama masih mematuhi batasan overhang dan support, tidak ada alasan untuk terpaku pada bentuk komponen fungsional tradisional yang didominasi garis lurus dan sudut siku-siku
- Bentuk yang kompleks atau organik berguna bukan hanya untuk estetika, tetapi juga untuk desain ergonomis
- Pada edge tempat dua komponen bertemu, shadow line dapat dibuat
- Permukaan yang bersentuhan langsung membuat seam terlihat tidak rata karena cacat permukaan
- Dengan membuat gap besar yang konsisten dan menyembunyikan kontak mekanis sebenarnya di balik lip kecil, tampilan menjadi seragam
- Jika memerlukan dust protection, lip bagian dalam dapat ditambahkan agar berfungsi seperti labyrinth seal
- Untuk komponen yang saling mengunci dengan sudut tertentu, seperti lid dan box, shadow line juga dapat dibuat dengan offset yang konsisten dan alignment rib internal
-
surface texture dan text
- vertical surface pada 3D printing memiliki layer line yang menonjol
- print bed khusus seperti textured steel sheet dapat membuat tekstur permukaan bawah menjadi baik, tetapi hanya berlaku pada satu sisi dari satu komponen
- Agar semua sisi tampak lebih seragam, komponen dapat diputar secara diagonal terhadap print bed
- fuzzy skin adalah fitur yang menambahkan ketidakteraturan pada perimeter setiap layer agar layer line tidak terlalu menonjol
- Jika disetel dengan benar, sentuhan permukaan juga menjadi lebih baik, sehingga banyak digunakan pada grip dan handle
- Pada komponen cetak, text atau symbol dapat dengan mudah ditambahkan
- Dalam desain besar, mencetak part number dan revision index dapat mengurangi kebingungan
- Untuk text, engraving lebih bersih daripada embossing, dan perbedaannya makin besar seiring ukuran huruf makin kecil
- Jika text ditempatkan tegak lurus terhadap permukaan cetak, text akan dicetak sebagai bagian dari perimeter line sehingga detailnya paling baik
- Sebagian besar printer dapat mencetak text dengan stroke width minimum 0,6 mm dan engraving depth 0,5 mm tanpa masalah
Desain vase mode
- vase mode mencetak hollow shell dengan single perimeter line, dan alih-alih layer terpisah, printer menaikkan ketinggian Z secara perlahan sambil meletakkan filamen dalam pola spiral
- Keunggulannya adalah sebagai berikut
- 100% waktu cetak digunakan untuk ekstrusi
- Tidak ada seam antar-layer terpisah
- Printer tidak berhenti, sehingga masalah stringing tidak muncul
- Cepat karena plastik yang diperlukan untuk merepresentasikan bentuk komponen lebih sedikit
- Penggunaan filamen berkurang sehingga dapat membuat komponen yang ringan
- Kekurangannya adalah komponen menjadi sangat tidak stabil karena tidak ada penopang internal
- Untuk kekuatan komponen vase mode, bentuk permukaan adalah faktor terpenting
- Permukaan datar atau permukaan yang hanya melengkung ke satu arah adalah yang paling lemah
- Bentuk kompleks dapat menunjukkan kekuatan yang lebih tinggi
- beading pattern adalah pola yang membuat komponen tipis berbahan sheet-material menjadi lebih kaku, dan dapat digunakan untuk meningkatkan kekakuan komponen vase mode
- vase mode juga dapat dilihat sebagai cara untuk mengontrol jalur ekstrusi printer secara presisi
- Bentuk yang tidak tampak seperti komponen vase mode biasa, seperti stackable tray karya FPacheco, juga dapat dibuat
- Keunggulan vase mode berupa 100% waktu cetak tetap dipertahankan
- Dampaknya bisa besar pada komponen yang akan diproduksi massal
Cara menerapkan aturan
- Aturan desain ini dapat digunakan sebagai default yang baik, tetapi bukan hukum mutlak
- Bergantung pada situasi, pilihan lain bisa lebih baik, dan desainer harus menilai beban, toleransi, printability, perakitan, perbaikan, dan biaya secara bersama-sama
- Jika muncul minat yang cukup, ada juga gagasan untuk mengembangkannya menjadi open-source book tempat banyak orang dapat menambahkan dan merevisi aturan
3 komentar
Menurut saya, dari materi yang pernah saya lihat, ini tampaknya termasuk salah satu yang benar-benar memuat informasi tingkat lanjut yang sangat bagus. Senang sekali rasanya bisa melihat konten seperti ini dalam bahasa Korea.
Untuk baut/sekrup, sayangnya saya masih pemula jadi saya menggunakan metode yang diturunkan secara empiris dari orang-orang sekitar: saya tidak membuat ulirnya secara terpisah, melainkan membuat pilar silinder yang sekitar 0,4 mm lebih sempit daripada diameter sekrup, lalu memberi chamfer sudut tinggi yang pendek di bagian masuk. Bagaimana pendapat Anda tentang ini?
Misalnya untuk M3, saya memakai lubang 2,6 mm dan memberi chamfer 80° dengan panjang 0,3 mm di bagian masuk. Untuk SLA, saya memberi ketebalan dinding pilar 2 mm atau lebih, dan untuk FDM saya memang tidak terlalu tahu spesifikasi dari orang yang mencetakkannya, tetapi di FDM juga memungkinkan.
Ini bukan komponen yang menerima kekuatan mekanis besar atau beban tinggi, dan lebih mendekati tipe pengikat sederhana, tetapi melihat bahwa setelah beberapa kali jatuh pun tetap baik-baik saja, sepertinya ternyata cukup oke.🤔
Jika bukan komponen yang perlu terus-menerus dibongkar-pasang, selama berhati-hati terhadap masalah terlepas/terbelah mengikuti arah layer, menurut pengalaman saya memasang sekrup langsung ke pilar sederhana juga sepertinya tidak menjadi masalah.
Jika perlu dibongkar-pasang berulang kali, rasanya lebih baik memakai insert daripada mencetak sekaligus ulir sekrupnya.
Di tab komentar, "Sebagai cara membuat ulir sekrup langsung pada komponen cetak, sekrup kayu efektif.
Sekrup kayu dapat membuat ulir sendiri tanpa tap. Jika dicetak dengan PETG kekuatannya cukup, tetapi PLA bisa retak pada lubang yang sejajar dengan layer." Saya setuju dengan bagian ini.
Komentar Hacker News
Tulisan yang bagus. Jauh melampaui kualitas komponen rata-rata yang diunggah ke Thingiverse atau Printables, tetapi komponen yang bagus cenderung mengikuti ide-ide serupa
Mouse ears, lubang press-fit, dan penyelarasan bertahap per lapis untuk membuat bridge yang tampak mustahil sangat bagus
Di Fusion 360, semua ini mungkin akan dirancang dalam mode “plastics”, dan menariknya mode itu sama sekali tidak peduli apakah komponen akan dicetak atau dibuat dengan cetakan
Di PCB, kita sudah melihat pemeriksaan aturan desain yang ketat dan juga makro sheet metal, tetapi saya belum melihat dukungan desain sadar produksi di CAD mekanik umum yang membatasi desain agar sesuai dengan batas peralatan standar
https://github.com/WillAdams/gcodepreview
Tool yang dibutuhkan adalah https://pythonscad.org/, dan sejauh ini saya bisa mengimplementasikan sebagian besar hal yang saya coba
Saya sedang menyelesaikan modul sambungan kayu yang akan memungkinkan pembuatan hampir semua struktur kayu, dan sepertinya logam juga tidak akan jauh berbeda. Dulu saya juga pernah membuat program pemotongan ulir sebagai proof of concept
Saya belum yakin seperti apa bentuk nyatanya atau bagaimana itu akan masuk ke alur kerja
Dengan ekstensi yang tepat, aturan desain bergaya EDA juga bisa ditetapkan untuk komponen injection molding
Ada juga beberapa software khusus untuk analisis desain injection molding, tetapi harganya masih jauh di luar jangkauan pengguna hobi
Namun desain akhir komponen 3D terlalu non-deterministik, dan metode manufakturnya juga sangat beragam serta khas, sehingga bisa saja menimbulkan lebih banyak masalah daripada manfaat
Engineer harus memahami bagaimana komponen dibuat, berbicara dengan machinist jika tidak tahu, dan berkompromi antara kompleksitas desain dan kebutuhan engineering
Tulisan yang luar biasa. Sekali lagi, benar-benar luar biasa
Saya sudah mengutak-atik printer 3D selama 7 tahun, dan saat pandemi juga merakit sendiri di rumah. Sebagian topik yang dijelaskan di sini sudah saya temukan lewat praktik, dan kebanyakan orang yang berpengalaman dengan 3D printing mungkin juga mempelajarinya dengan cara begitu
Namun meneliti, menyusun, dan menjelaskan semuanya pada level seperti ini benar-benar hebat. Selain itu, masih banyak topik yang dibahas di sini yang perlu saya pelajari
Tulisan yang fantastis. Ini merangkum dengan rapi berbagai trik yang dipelajari selama beberapa tahun
Trik berguna lain untuk mengurangi material pada cetakan adalah tidak mencetak permukaan sama sekali. Sebagian besar massa cetakan terkonsentrasi pada shell, jadi jika permukaan atas atau bawah tidak penting bagi fungsi komponen, salah satunya bisa dihilangkan
Slicer tetap bisa mengisi volume yang dikelilingi permukaan-permukaan itu dengan struktur infill, dan jika memakai infill planar seperti rectilinear, honeycomb, atau triangular, hasilnya juga terlihat cukup bagus. Ini sangat efektif terutama pada komponen yang umumnya datar
Saya memakai dua komponen TPU yang dicetak dengan cara ini setiap hari: casing ponsel [0] dan strap pereda tekanan untuk headphone [1]
[0] https://www.printables.com/model/615154-google-pixel-8-case
[1] https://www.printables.com/model/577575-hifiman-comfort-stra...
Ini adalah tulisan terbaik tentang 3D printing yang muncul di HN dalam beberapa tahun terakhir
Banyak pertimbangan desain yang dijelaskan di sini diklasifikasikan sebagai mekanisme lentur
https://en.wikipedia.org/wiki/Compliant_mechanism
https://www.youtube.com/results?search_query=compliant+mecha...
Ini tips-tips yang bagus. Setelah Bambu muncul, alat seperti slicer dan printer seri CoreXY sama-sama meningkatkan kemudahan penggunaan, sehingga seluruh bidang ini bergerak ke arah suasana tinggal cetak saja, dan itu juga membantu
Berkat itu, ada dampak positif pada adopsi, pembuatan model, dan ekosistem secara keseluruhan
Saya banyak mendesain komponen dengan Fusion 360 dan sudah hampir 10 tahun mencetak, tetapi tetap mendapatkan beberapa tips bagus di sini
Hal penting yang benar-benar ingin saya tambahkan di sini adalah pemilihan filamen. Filamen modern seperti PC-CF, yaitu polikarbonat yang diperkuat serat karbon, sangat serbaguna untuk hasil cetak dan komponen nyata sampai sulit dipercaya
Untuk printer konsumen kelas atas, memang perlu print head yang bisa sekitar 300°C dan nozzle baja keras, tetapi relatif mudah dicetak. Ada banyak filamen selain PLA standar, dan tanpa membuat biaya cetak 10 kali lebih mahal, filamen-filamen itu unggul dalam banyak aspek
Slicer juga makin bagus karena banyak pekerjaan dilakukan untuk meningkatkan kualitas cetak, kecepatan, dan kekuatan komponen
Senang juga melihat cnckitchen disebut beberapa kali. Itu sumber yang sangat bagus untuk mengikuti dan mempelajari secara serius tren baru 3D printing serta ulasan yang tidak terlalu bias
Kualitas model di Printables dan Thingiverse juga benar-benar makin baik, dan menggembirakan melihat makin banyak perangkat yang cukup diunduh lalu dicetak tanpa komponen eksternal untuk bisa berfungsi penuh, yaitu print-in-place dan komponen cetak tunggal
Jika AI generatif mulai memahami pemodelan objek dan prinsip CAD, saya rasa model komponen fungsional juga akan meledak jumlahnya, seperti model terparametrisasi yang menjadi lebih populer
Setelah mencobanya, saya sadar bahwa di Ender saya selalu hanya mengutak-atik printer dan hampir tidak benar-benar mencetak
Di Bambu, selain mengubah tingkat kualitas yang diinginkan, tidak perlu pengaturan manual. Pernah sekali, pada bridge yang sangat panjang, pengaturan default sebenarnya baik-baik saja, tetapi saya ingin membuatnya lebih menempel, jadi saya hanya melakukan beberapa kali pengujian dan fine-tuning
Terkait bagian “untuk cepat merancang sambungan yang jarang dibongkar-pasang, buat ulir dengan tap pada komponen cetak”, saya mendapati bahwa sekrup kayu cocok dengan baik. Tanpa memakai tap pun, sekrup kayu bisa membuat ulirnya sendiri
Namun komponen jadi menerima sedikit tegangan. Saya biasanya mencetak dengan PETG dan itu cukup kuat untuk hal ini, tetapi PLA bisa retak jika lubangnya sejajar dengan layer
Untuk keterbatasan bahwa “threaded insert sulit dipakai secara stabil saat memasukkan sekrup dari sisi belakang”, ada trik yang kadang saya gunakan
Sebelum memasukkan insert, pasang sekrup terlebih dahulu dari sisi belakang, putar insert ke sekrup yang menonjol, lalu masukkan insert dan sekrup bersama-sama ke plastik dengan solder
Karena sekrup mengisi lubang, plastik yang meleleh tidak bisa menutup lubang. Sebagai gantinya, plastik yang meleleh terbentuk di sekitar sekrup dan bekerja seperti mur Nyloc
Panas gesekan harus cukup untuk melelehkan plastik dan membentuknya di sekitar sekrup. Tunggu sampai dingin, lalu lepaskan sekrupnya
Namun saya jarang mendesain dengan tujuan portabilitas, dan biasanya mencari ukuran lubang yang sesuai untuk printer saya lewat beberapa cetak uji
Di Small Parts atau Amazon, pilihan jumlah kecil di bawah 1000 buah mungkin kurang bagus, tetapi sejak tahun lalu Bambu mulai menjual paket kecil dengan harga masuk akal
Saya tahu Bambu Labs sering dihujat di komunitas HN, tetapi Bambu Labs P1S saya benar-benar sangat bagus sampai mengejutkan. Sangat mudah digunakan, jadi saya mencetak 100 kali lebih banyak dibandingkan masa memakai Ender dulu
Berkat itu saya juga jadi belajar Fusion 360, dan saat ini pun sedang mencetak droid untuk diwarnai anak-anak
Orang yang suka mengutak-atik printer itu sendiri menyukainya dan merekomendasikannya. Sebab membuat perangkatnya berjalan stabil sudah menjadi keterampilan tersendiri di luar 3D printing. Itu masalah yang berbeda dari pertimbangan desain yang dibahas di tulisan ini
Saya dengar Bambu jauh lebih baik. Saya memakai Raise3D E2 dari era Ender, dan sangat stabil. Harganya satu tingkat lebih tinggi, tetapi tidak perlu diutak-atik; saat baru maupun sekarang, ia tinggal jalan
Bambu mem-fork sebagian besar perangkat lunaknya dari sana, dan setelah pembaruan terbaru, pemakaiannya juga sama mudahnya, sangat stabil, serta mudah dirawat
Baru-baru ini mereka juga menambahkan manufaktur di AS, dan tampaknya Core ONE buatan AS juga bisa dibeli. Dengan mempertimbangkan tarif, mungkin tak lama lagi harganya bisa lebih murah daripada Bambu yang sebanding
Mungkin ada yang akan mengeluh bahwa di setiap tulisan tentang 3D printing selalu muncul fanboy Prusa, tetapi ada alasan mengapa perusahaan itu bisa menumbuhkan keterikatan seperti itu. Saya sudah mencetak ribuan jam dengan MK4(S) tanpa masalah sama sekali, dan fakta bahwa mereka menyediakan kit upgrade untuk beralih ke model baru berikutnya juga cukup hebat
Sebaliknya, Ender 5 saya selalu terus berjalan, dan tidak pernah berhenti lebih dari satu-dua hari untuk menunggu komponen pengganti dari Amazon yang harganya dari beberapa sen sampai paling mahal sekitar 20 dolar
Saya tidak berpikir Bambu membuat printer yang tidak stabil. Justru secara keseluruhan itu mesin yang bagus dan jauh lebih andal daripada Creality
Namun rasanya seperti mobil sport. Produk ini lebih ditujukan untuk orang yang menginginkan sesuatu yang cepat dan mencolok lalu mau menyelesaikan masalah dengan uang, atau tipe teknisi yang tidak keberatan membawanya ke lintasan dan merawatnya sendiri
Masalahnya, printer Bambu dipromosikan dan direkomendasikan sebagai pilihan bagus untuk pemula. Memang benar ia memudahkan orang non-teknis untuk mulai masuk ke 3D printing, tetapi pada akhirnya saya rasa sebagian besar akan kecewa karena kurangnya kustomisasi yang diizinkan, atau waktu, tenaga, dan biaya yang dibutuhkan untuk mendiagnosis serta memperbaiki ketika muncul masalah
Masalahnya, sekarang mereka sedang menutup ekosistemnya, dan kita tidak tahu ke mana arahnya nanti
Selain itu, membandingkan printer terbaru dengan Ender lama sangat tidak adil. Seharusnya yang dibandingkan adalah teknologi masa kini yang sekelas
Saya mulai 3D printing sekitar 10 tahun lalu dengan mesin-mesin Taz pertama, dan pengalaman itu membuat saya benar-benar kapok
Maju ke sebulan lalu, saya membeli Prusa Core One, menyukainya, lalu bahkan membeli XL 5-toolhead. Menggunakan printer yang “tinggal jalan” benar-benar menyenangkan
Minggu lalu saya menyelesaikan cetakan 6 hari: https://www.reddit.com/r/prusa3d/comments/1kb3p0w/xl_full_be...
Tulisan yang luar biasa dan saya belajar banyak. Untuk bacaan tambahan, menurut saya Structures karya J. E. Gordon sangat bagus
Buku itu membantu saya memahami banyak konsep desain mekanis yang dibutuhkan untuk pekerjaan seperti ini
[0]: https://archive.org/details/StructuresOrWhyThingsDontFallDow...
Dulu kita harus jauh lebih berhati-hati dengan sudut tajam
Jika mencetak dengan sudut tajam, hotend harus melambat sampai berhenti lalu berakselerasi ke arah baru. Selama waktu ini, sedikit plastik tambahan akan merembes keluar dari nozzle
Dengan membuat sudut membulat, transisi ini bisa dibuat lebih halus
Printer masa kini biasanya punya pressure advance, jadi sekarang hal itu jauh kurang penting
Menurut saya keuntungan terbesar pada printer murah modern adalah input shaping dan tuning resonansi. Keduanya memungkinkan akselerasi dan kecepatan yang lebih tinggi bahkan pada perangkat yang secara mekanis kurang kokoh
Berikutnya adalah mengurangi pilihan slicer dan memaksa penggunaan filamen bermerek. Jika pilihan dihilangkan, lebih mudah membuat profil slicer yang dapat diulang. Saya sudah hampir 10 tahun memakai profil slicer dasar yang sama dengan filamen Atomic
Di bengkel saya, kami masih tidak memakai pressure advance atau input shaping. Sebagai gantinya, kami membuat mesin dengan rangka yang sangat kokoh
Dari yang saya lihat, makin kokoh rangka dan sistem penggeraknya, makin kecil keuntungan dari input shaping. Printer saya sekarang sudah berumur sekitar 10 tahun tetapi masih tetap solid
Karena digerakkan lead screw, ia tidak secepat CoreXY, tetapi kualitas cetaknya bagus dan punya area kubus 320 mm. Tanpa pressure advance atau fitur ajaib lainnya pun ia mencetak PLA pada 100 mm/s dan bergerak pada 150–200 mm/s, dengan extruder yang juga cukup berat