Kapan dan Mengapa Anda Harus Menggunakan Fillet untuk Bagian yang Lebih Baik

Detail kecil dapat membuat perbedaan besar. Salah satu detail kecil yang paling penting adalah *fillet*. *Fillet* adalah sudut dalam yang membulat pada suatu bagian. Banyak desainer, terutama yang baru dalam manufaktur, mengabaikannya. Ini adalah kesalahan besar. Artikel ini akan menunjukkan kapan dan mengapa Anda perlu menggunakan *fillet*. Mempelajari ini akan menghemat waktu, uang, dan membuat bagian Anda lebih kuat dan lebih mudah diproduksi.

Apa Itu Fillet dan Mengapa Itu Penting?

Mari kita mulai dengan dasar-dasarnya. *Fillet* hanyalah sudut membulat di bagian dalam suatu bagian. Bayangkan di mana dua dinding bertemu di dalam sebuah kotak. Alih-alih sudut 90 derajat yang tajam, *fillet* menciptakan permukaan yang halus dan melengkung. Anda mungkin berpikir ini adalah detail kecil, tetapi ini adalah salah satu *fitur desain* terpenting yang dapat Anda tambahkan. Itu membuat bagian Anda lebih kuat dan, dalam banyak kasus, mungkin untuk dibuat dengan alat tertentu.

Apakah Saya Benar-Benar Membutuhkan Fillet pada Bagian Saya?

Anda mungkin bertanya, "Apakah saya benar-benar membutuhkannya sepanjang waktu?" Jawaban singkatnya adalah: seringkali, ya. Anda terutama membutuhkan *fillet* ketika suatu bagian akan berada di bawah segala jenis beban atau gaya. Anda juga membutuhkannya ketika bagian tersebut akan dibuat menggunakan *mesin CNC*. Sudut internal yang tajam adalah titik lemah. Pikirkan selembar kertas. Mudah untuk merobeknya jika Anda pertama-tama membuat potongan kecil. Sudut tajam pada suatu bagian bertindak seperti potongan kecil itu, memberikan tempat bagi tegangan untuk menumpuk.

Dengan pencetakan 3D, Anda memiliki kebebasan untuk *memanfaatkan geometri* yang rumit dan tidak biasa. Anda dapat membuat sudut tajam tanpa masalah. Tetapi ketika Anda beralih dari pencetakan 3D ke proses lain seperti Pemesinan CNC, Anda harus mulai merencanakan batasan proses itu sejak dini. Dalam *pemesinan CNC*, Anda seringkali tidak dapat membuat sudut tajam. Bahkan jika Anda bisa, bagian itu akan jauh lebih lemah. Jadi, menambahkan *fillet* adalah langkah kunci untuk membuat bagian Anda *dapat diproduksi* dan andal.

Bagaimana Cara Fillet Mencegah Tegangan dan Kerusakan?

Sudut tajam adalah masalah besar karena sesuatu yang disebut *konsentrasi tegangan*. Ketika gaya diterapkan pada suatu bagian, tegangan mengalir melaluinya seperti air di sungai. Sudut internal 90 derajat yang tajam seperti batu besar dan tajam di sungai itu. Aliran tegangan menabraknya dan menumpuk dengan intens di satu titik kecil itu. Konsentrasi tegangan yang tinggi ini dapat menyebabkan bagian tersebut retak dan gagal, bahkan dalam penggunaan normal.

*Fillet* memecahkan masalah ini dengan menghaluskan jalur untuk tegangan. Alih-alih batu yang tajam, *fillet* seperti tepi sungai yang lembut dan melengkung. Tegangan dapat mengalir di sekitar kurva dengan lancar tanpa menumpuk di satu tempat. Ini adalah inti dari *mengurangi konsentrasi tegangan*. Dengan menambahkan *fillet* sederhana, Anda mendistribusikan tegangan ke area yang lebih luas. Ini membuat seluruh fitur jauh lebih kuat. Fitur dengan *fillet* yang baik jauh lebih *rapuh* daripada rekan-rekan perseginya.

Apakah Fillet Harus Dimiliki untuk Pemesinan CNC?

Ya, tentu saja. Untuk *pemesinan CNC*, *fillet* internal diperlukan. Pikirkan tentang cara kerja *mesin CNC*. Ia menggunakan alat pemotong berputar, seperti endmill, untuk menghilangkan material. Alat-alat ini bulat. Karena *alat* itu bulat, ia tidak dapat membuat sudut yang benar-benar persegi di dalam saku. Ketika *alat* bulat sampai di sudut, ia secara alami meninggalkan tepi yang membulat, yang merupakan *fillet*.

Jika Anda mendesain bagian dengan sudut internal yang tajam dan mengirimkannya untuk *pemesinan CNC*, juru mesin tidak dapat membuatnya seperti yang dirancang. Yang terbaik yang dapat mereka lakukan adalah menggunakan *alat* sekecil mungkin untuk membuat *radius* sudut sekecil mungkin. Mencoba membuat *fillet* yang terlalu kecil adalah ide yang buruk. Ini akan memaksa juru mesin untuk menggunakan *alat* yang kecil dan rapuh. Ini akan membuat *mesin* berjalan jauh lebih lambat dan akan meningkatkan biaya. Bahkan dapat membuat fitur tersebut tidak mungkin diproduksi. Untuk *fillet pada mesin CNC*, semakin besar seringkali semakin baik dan lebih murah.

Apa yang Terjadi Jika Saya Tidak Menggunakan Fillet dalam Desain Saya?

Lupa menambahkan *fillet* dapat menyebabkan beberapa masalah. Pertama, seperti yang telah kita bicarakan, bagian Anda akan memiliki *konsentrasi tegangan*, membuatnya lemah. Itu bisa gagal secara tak terduga. Ini adalah risiko keselamatan dan keandalan yang sangat besar, terutama ketika bagian digunakan oleh pelanggan. Kedua, jika bagian tersebut untuk *pemesinan CNC*, mungkin tidak mungkin untuk dibuat. Anda akan mendapatkan email dari toko yang mengatakan bahwa desain Anda perlu diubah. Ini adalah *bagian umum dari umpan balik DFM*. Ini membuang-buang waktu dan menunda proyek Anda.

Bayangkan Anda mendesain bagian dengan asumsi *alat* dapat membuat sudut tajam. Toko mungkin harus menggunakan proses khusus, seperti Electrical Discharge Machining (EDM), untuk membuatnya. Ini sangat mahal dan lambat. Dalam kebanyakan kasus, *fillet* sederhana akan bekerja sama baiknya dengan sebagian kecil dari biaya. Tidak menambahkan satu *fillet* kecil itu di *tepi bagian* menghabiskan waktu seminggu penundaan dan ratusan dolar dalam waktu *mesin* tambahan. Ini adalah pelajaran yang hanya ingin Anda pelajari sekali.

Bagaimana Cara Memilih Radius Fillet yang Tepat?

Memilih *radius fillet* yang tepat adalah keseimbangan. *Radius* yang lebih besar hampir selalu lebih baik untuk kekuatan dan untuk membuat bagian tersebut. *Radius* yang lebih besar mendistribusikan tegangan lebih luas dan memungkinkan juru mesin untuk menggunakan *alat* pemotong yang lebih besar dan lebih kuat. *Alat* yang lebih besar dapat menghilangkan material lebih cepat, yang membuat bagian Anda lebih murah. Aturan praktis yang baik adalah membuat *radius fillet* Anda sedikit lebih besar dari *radius* *alat* pemotong yang akan digunakan.

Misalnya, jika juru mesin berencana untuk menggunakan endmill berdiameter 6mm, *radius*-nya adalah 3mm. Anda harus mendesain *fillet* Anda dengan *radius* 3.1mm atau lebih. Ini memberi *alat* sedikit ruang. *Ukuran fillet terkecil* yang dapat Anda buat adalah 0.4mm, karena alat standar jarang turun di bawah 0.8mm dalam diameter. Mencoba untuk menjadi lebih kecil menambah banyak biaya dan risiko. Kecuali Anda memiliki alasan yang sangat spesifik untuk *fillet* kecil, selalu gunakan *radius* yang besar. Itu akan membuat *bagian menambahkan pemrograman dan waktu mesin* jika *radius* terlalu kecil.

Bagaimana Kedalaman Pemotongan Mempengaruhi Fillet yang Saya Butuhkan?

Kedalaman saku atau fitur sangat penting ketika memikirkan *fillet* Anda. Semakin dalam Anda perlu memotong, semakin panjang *alat* pemotong harus. *Alat* yang panjang dan tipis jauh kurang stabil daripada yang pendek dan tebal. Itu dapat menekuk atau bergetar, yang mengarah ke hasil akhir permukaan yang buruk dan bagian yang tidak akurat. Untuk menggunakan *alat* yang lebih kuat dan lebih pendek, Anda memerlukan *fillet* yang lebih besar.

Inilah alasannya: Ada *batas panjang yang dapat diperoleh* dari *alat* untuk diameter tertentu. Rasio umum adalah bahwa *panjang pemotongan alat* tidak boleh lebih dari 3 hingga 5 kali diameternya. Jadi, jika Anda memiliki saku yang dalam, Anda harus mendesain *fillet* yang cukup besar untuk memungkinkan *alat* yang cukup tebal. Misalnya, membuat *saku yang dalam menjadi plastik* jauh lebih *mudah dipotong* daripada di baja, jadi *material* juga berperan. Anda harus mempertimbangkan *kedalaman pemotongan*. Jika *kedalaman pemotongan* Anda adalah 30mm, Anda memerlukan *alat* yang dapat mencapai sedalam itu. Ini berarti *alat* berdiameter lebih besar dan oleh karena itu *radius fillet* yang lebih besar di lantai saku.

Bisakah Fillet Juga Digunakan untuk Penampilan?

Ya, *fillet* dapat sangat meningkatkan *estetika suatu bagian*. Bagian dengan tepi yang halus dan membulat seringkali terlihat lebih profesional dan selesai daripada bagian dengan sudut tajam. *Memfillet tepi* memberi bagian tersebut *penampilan bahwa wajah-wajahnya menyatu dengan mulus*. Ini dapat membuat perbedaan besar dalam bagaimana pelanggan memandang kualitas suatu produk. Jika Anda *memberi bagian Anda penampilan* yang lembut dan halus, itu bisa terasa lebih ramah dan mudah didekati.

Pikirkan tentang elektronik konsumen. Produk dari perusahaan seperti Apple sering *memanfaatkan geometri yang rumit dan tidak biasa*, tetapi mereka hampir selalu menampilkan *fillet* lembut di setiap tepi. Ini bukan hanya untuk kekuatan. Ini adalah pilihan desain yang membuat produk terasa enak di tangan Anda. Dalam satu proyek, *desainer industri memutuskan untuk mengambil rute yang berlawanan* dan menggunakan tepi yang tajam, tetapi kami kemudian menambahkan *fillet* kecil di mana-mana. Bagian akhir terasa jauh lebih premium. Jadi, Anda dapat menggunakan *fillet* untuk *bagian atau menambah kekuatan*, dan juga untuk meningkatkan tampilan dan nuansa. *Penggunaan fillet* sangat serbaguna.

Apa Saja Tiga Kasus di Mana Fillet Benar-Benar Diperlukan?

Untuk menyimpulkan ini, *bagian akhir mengeksplorasi tiga kasus* di mana Anda harus selalu menggunakan *fillet*. Saya menyebut ini situasi *fillet* yang tidak dapat dinegosiasikan. Yang pertama adalah untuk setiap sudut bagian dalam pada bagian yang dibuat dengan *pemesinan CNC*. Kami telah membahas ini banyak. Memotong *sudut persegi antara dua dinding vertikal* tidak mungkin dengan *alat* berputar standar. Anda harus *menyertakan fillet ketika dinding vertikal* bertemu dengan dinding lain atau lantai saku. Ini adalah aturan nomor satu untuk CNC.

Kasus kedua adalah untuk kekuatan. Anda perlu menambahkan *fillet* ke setiap sudut internal yang akan mengalami tegangan. Ini adalah kunci untuk bagian yang menanggung beban, seperti braket, dudukan, atau penutup. Menggunakan *fillet* untuk *mengurangi konsentrasi tegangan* tidak opsional di sini; itu penting agar bagian itu bertahan. Saya bahkan akan menambahkan *fillet* pada rusuk atau fitur bos. *Fitur bos dapat digunakan* untuk *menambah kekuatan pada fitur*, dan *fillet* di *tepi area ini* membuatnya lebih kuat. Sudut tajam pada fitur struktural adalah kegagalan yang menunggu untuk terjadi. Kasus terakhir adalah ketika *tepi vertikal di mana dua dinding vertikal bertemu* juga merupakan area yang *juga membutuhkan fillet*. Secara khusus, ketika dua *dinding bertemu pada sudut* yang tajam, Anda harus menambahkan *fillet*. Misalnya, di mana tepi *bertemu dengan permukaan miring*, *fillet* dapat membantu. Bahkan jika *sudut itu kurang dari 180° membutuhkan* jalur alat khusus, *fillet* membuatnya lebih bersih untuk *dimesin*. Ini adalah yang ketiga dari *tiga kasus di mana fillet* sangat penting.

Poin-Poin Penting yang Harus Diingat:

• A fillet adalah sudut dalam yang membulat. Ini adalah salah satu yang paling penting fitur desain.
• Selalu gunakan fillet untuk meningkatkan kekuatan suatu bagian dengan mengurangi konsentrasi tegangan.
• Untuk Pemesinan CNC, Anda harus menggunakan fillet di semua sudut internal karena alat bulat tidak dapat membuat sudut tajam.
• Yang lebih besar radius fillet hampir selalu lebih baik. Itu membuat bagian lebih kuat dan lebih murah untuk mesin.
• A fillet juga dapat digunakan untuk meningkatkan tampilan dan nuansa suatu produk, membuatnya tampak lebih halus dan berkualitas tinggi.