Study on Interlayer Interaction of Multi-material Specimens Prepared by Using Digital Light Processing Three-Dimensional Printing

Zidan Yusron Wijanarko, Dr. Budi Arifvianto, S.T., M.Biotech.; Ir. Muslim Mahardika, S.T., M.Eng., Ph.D., IPM, ASEAN Eng.

2024 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Pada era sekarang, 3D printing tidak hanya terbatas pada pembuatan prototipe, tetapi telah berkembang hingga mencakup pembuatan produk akhir. Peningkatan pemanfaatan 3D printing untuk memproduksi produk akhir didorong oleh kebutuhan akan sifat mekanik spesifik yang disesuaikan dengan struktur unik yang dapat dicapai melalui multi-material 3D printing. Kemampuan dari Digital Light Processing (DLP) 3D printing untuk menciptakan multi-material part sudah terbukti sangat efektif.

Studi ini mengeksplorasi interaksi antar lapisan antara dua material dalam menahan beban, dengan menggunakan DLP 3D printer untuk membuat spesimen dengan variasi sudut kontak untuk uji tarik dan variasi ketebalan lapisan untuk uji lentur. Hasil uji mekanik kemudian dikonfirmasi oleh simulasi komputasional.

Analisis menyeluruh mengungkapkan bahwa sudut kontak antar lapisan dalam uji tarik menyebabkan kegagalan crazing akibat konsentrasi tegangan. Selain itu, ketebalan material yang lebih kecil meningkatkan modulus lentur, mendistribusikan tegangan lebih merata ke material keras sebagai penahan beban. Meskipun sulit untuk mengamati karakteristik patahan antara material yang berbeda, studi ini menunjukkan interaksi ikatan antar lapisan yang kuat, yang terbukti pada spesimen yang mampu menahan tegangan tarik dan geser selama uji masing-masing.

In the present era, 3D printing is not just limited to rapid prototyping but has expanded to include final product manufacturing. The increasing utilization of 3D printing for producing final products is driven by the need for specific mechanical properties tailored to unique structures which could be achieved by multi-material 3D printing. The undeniable capability of Digital Light Processing (DLP) 3D printing to create multi-material parts meets this demand effectively.

The study explores the interlayer interaction between two materials in resisting loads, employing a DLP 3D printer to create specimens with varied contact angles for the tensile test and layer thickness for the flexural test. The mechanical test results are then confirmed by the computational simulations.

Thorough analysis revealed that the interlayer contact angle in the tensile test led to crazing failure due to stress concentration. Moreover, a smaller material thickness increased the flexural modulus, distributing stress more evenly to the hard material as a load carrier. Despite difficulties in observing fracture characteristics between different materials, the study suggests a robust interlayer bonding interaction, evident in the specimens withstanding tensile and shear stresses during the respective tests.

Kata Kunci : Digital Light Processing (DLP), multi-material, interlayer interaction