Analisis Numerik Dan Validasi Eksperimental Hukum Skala Pada Struktur Lattice Octet-Truss PLA Di Bawah Beban Kompresi

Yahya, Muhammad Yusri Dzal (2026) Analisis Numerik Dan Validasi Eksperimental Hukum Skala Pada Struktur Lattice Octet-Truss PLA Di Bawah Beban Kompresi. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6007241060-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Permintaan akan material ringan dengan rasio kekuatan terhadap berat yang unggul dalam industri modern telah mendorong inovasi dalam material arsitektur. Struktur kisi, yang dimungkinkan oleh kemajuan dalam Manufaktur Aditif (AM), menghadirkan solusi yang menjanjikan. Namun, kinerja mekaniknya sering menyimpang dari prediksi teoritis karena kompleksitas proses fabrikasi, khususnya dalam teknologi Fused Deposition Modeling (FDM), yang rentan terhadap cacat proses dan efek ukuran.
Studi ini bertujuan untuk mengatasi perbedaan antara prediksi hukum penskalaan dan respons mekanik aktual dari struktur kisi Octet-Truss yang dibuat dari Polylactid Acid (PLA) menggunakan FDM. Studi ini secara khusus menyelidiki efek penskalaan geometris (peningkatan/penurunan skala) dan jumlah sel unit periodik pada perilaku kompresi struktur hingga batas luluhnya. Untuk memvalidasi perilaku kompresi, studi ini mengintegrasikan Analisis Elemen Hingga (FEA) dengan pengujian kompresi eksperimental spesimen PLA yang dibuat dengan FDM.
Model regresi linier yang sangat akurat (R² > 99,7%) dirumuskan, berhasil menghubungkan gaya tekan maksimum (Fmax) dengan jumlah sel satuan (ncell), dengan prediksi FEA yang selaras dengan hasil eksperimen dalam margin kesalahan 1,70%. Hukum penskalaan empiris ini memfasilitasi prediksi akurat kapasitas menahan beban di berbagai konfigurasi kisi (dengan ukuran sel mulai dari 15 hingga 25 mm, 1-8 sel satuan). Hasil studi ini adalah perumusan model regresi linier yang sangat akurat (R² > 99,7%) yang memungkinkan prediksi dengan deviasi <2% dari eksperimen fisik di seluruh ruang desain, dengan prediksi beban mulai dari 312 hingga 2.847 N untuk semua konfigurasi yang diuji. Hal ini berkontribusi pada pengembangan alat desain prediktif yang praktis dan andal untuk aplikasi rekayasa struktur ringan.
======================================================================================================================================
The demand for lightweight materials with superior strength-to-weight ratios in modern industry has driven innovation in architectural materials. Lattice structures, enabled by advances in Additive Manufacturing (AM), present a promising solution. Still, their mechanical performance often deviates from theoretical predictions due to the complexity of the fabrication process, particularly in Fused Deposition Modeling (FDM) technology, which is prone to process defects and size effects.
This study aims to address the discrepancy between scaling-law predictions and the actual mechanical response of an Octet-Truss lattice structure fabricated from Polylactic Acid (PLA) using FDM. This study specifically investigates the effects of geometric scaling (scaling up/down) and the number of periodic unit cells on the structure’s compression behaviour up to its yield limit. To validate the compression behavior, this study integrates Finite Element Analysis (FEA) with experimental compression testing of FDM-fabricated PLA specimens.
A highly accurate linear regression model (R² > 99.7%) was formulated, successfully relating maximum compression force (Fmax) to the number of unit cells (ncell), with FEA predictions aligning with experimental results within a 1.70% error margin. This empirical scaling law facilitates accurate predictions of load-bearing capacity across a range of lattice configurations (with cell sizes ranging from 15 to 25 mm cell sizes, 1-8 unit cells). The result of this study is the formulation of a highly accurate linear regression model (R2 > 99.7%) that enables predictions with <2% deviation from physical experiments across the design space, with load predictions ranging from 312 to 2,847 N for all tested configurations. This contributes to the development of a practical and reliable predictive design tool for lightweight structural engineering applications.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Hukum Skala, Manufaktur Aditif, Octet-Truss, Struktur Lattice, Scaling Law, Additive Manufacturing, Octet-Truss, Lattice Structure
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Muhammad Yusri Dzal Yahya
Date Deposited:	03 Feb 2026 01:44
Last Modified:	03 Feb 2026 01:44
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/131574

Actions (login required)

View Item