Prinsip desain ketebalan dinding pencetakan 3D: keseimbangan antara kebutuhan kekuatan dan penggunaan material

Batasan proses pada ketebalan dinding minimum

Ketebalan dinding proses FDM berhubungan langsung dengan diameter nosel. Ketebalan dinding minimum kira-kira 0,4 kali diameter nosel. Nosel 0,4 mm yang umum digunakan setara dengan ketebalan dinding minimum 0,16 mm. Direkomendasikan agar ketebalan dinding tidak kurang dari 0,8 mm untuk memastikan bahwa superposisi antar lapisan kira-kira seragam. Proses SLA dibatasi oleh fluiditas resin dan kapasitas pendukung, dan ketebalan dinding minimum bisa lebih dari 0,4 mm. Karena komponen nilon dalam proses SLS tidak memerlukan penyangga, ketebalan dinding minimum dapat dikurangi menjadi 0,7 mm, namun lengkungan cenderung terjadi jika kurang dari 1 mm.

Hubungan antara ketebalan dinding dan kekuatan struktural

Pada struktur pelat dan cangkang, kekakuan lentur sebanding dengan pangkat tiga ketebalan dinding, dan perolehan kekuatan yang dihasilkan oleh peningkatan ketebalan dinding jauh melebihi hubungan linier. Namun, bila ketebalan dinding melebihi nilai kritis tertentu, kemungkinan cacat pencetakan (gelembung, pori-pori) meningkat, yang pada gilirannya mengurangi kekuatan sebenarnya. Untuk bagian fungsional, menyesuaikan ketebalan dinding dalam kisaran 1,5 mm hingga 3 mm adalah kisaran yang paling hemat biaya. Setelah melebihi 5 mm, harus diubah menjadi struktur rusuk yang diperkuat untuk mengurangi berat dan menghemat bahan.

Keseragaman ketebalan dinding dan konsentrasi tegangan

Perubahan ketebalan dinding secara tiba-tiba adalah area yang paling rentan terhadap deformasi dan retakan pada pencetakan 3D. Pada sambungan dimana perbedaan ketebalan dinding yang berdekatan melebihi 1,5 mm, kemiringan transisi perlu diatur untuk menghindari lengkungan yang disebabkan oleh perbedaan akumulasi panas. Desain ketebalan dinding yang simetris juga dapat secara efektif mengurangi distribusi tegangan internal yang tidak merata, yang sangat penting untuk penyusutan bahan kristal seperti nilon.