Apakah Pencetakan 3D akan menggantikan Cetakan Injeksi? TIDAK, dan inilah alasannya!

Jika Anda membaca berita setidaknya sekali dalam dekade terakhir, Anda mungkin menyadari apa yang disebut revolusi pencetakan 3d. Meskipun manufaktur aditif telah digunakan di industri sejak tahun 1980-an, hingga saat ini belum tersedia secara luas untuk pengguna penghobi.

Pembuatan proyek RepRap, selain berakhirnya beberapa paten, memungkinkan percepatan penurunan biaya printer 3d tingkat hobi.

Sekarang hampir semua orang bisa mendapatkan printer 3d, banyak orang bertanya-tanya tentang batas-batas teknologi ini, dan terutama jika pada akhirnya akan menggantikan metode produksi tradisional seperti Injection Moulding.

Meskipun pencetakan 3D pasti memiliki tempat tersendiri di ruang industri, itu tidak akan menggantikan produksi Injection-Molding tradisional, setidaknya di tahun-tahun mendatang. Kedua teknologi memiliki kelebihan dan kekurangan dan dapat mengungguli yang lain di bidang tertentu. Sementara pencetakan 3d sangat baik untuk batch produksi kecil dan untuk pembuatan prototipe, Injection Moulding masih yang paling hemat biaya untuk produksi besar.

Karena biaya bahan yang lebih rendah dan efisiensi daya dari Injection Moulding, ini adalah teknologi produksi yang direkomendasikan saat memproduksi lebih dari (kurang lebih) seratus kilogram unit plastik dari produk yang sama.

Mengapa pencetakan 3d lebih mahal daripada Injection Moulding?

Dengan asumsi bahwa Anda sudah memiliki cetakan untuk memulai produksi Anda, produksi Cetakan Injeksi jauh lebih murah daripada pencetakan 3d per unit. Hal ini disebabkan oleh biaya sebenarnya dari plastik yang digunakan untuk kedua teknik dan efisiensi energi masing-masing teknologi.

Efisiensi energi pencetakan 3d dan pencetakan injeksi

Rata-rata penarikan printer 3d yang berfungsi saat mencetak pada 200 °C dengan tempat tidur berpemanas yang diatur pada 60 °C adalah sekitar 125W/jam. Ini berarti bahwa pencetakan 3d mengkonsumsi rata-rata 9,61kW per kilogram plastik, sedangkan kami hanya membutuhkan rata-rata 1,5kW untuk memproduksi jumlah plastik yang sama melalui Injection Moulding.

Menggunakan tarif rata-rata 13 sen per kW/jam (harga yang wajar untuk Amerika Serikat), biaya produksi 1 kg plastik menjadi $1,25 untuk pencetakan 3d dan $0,19 untuk Injection Moulding.

Meskipun angka-angka ini adalah perkiraan kasar, dan biaya pasti dari setiap teknologi tergantung pada mesin tertentu yang digunakan dan model yang diproduksi, kita masih dapat menyimpulkan bahwa cetakan injeksi lebih efisien dalam hal konsumsi daya untuk output yang kira-kira sama (dengan faktor lebih dari 6).

Perkiraan konsumsi listrik yang digunakan untuk perhitungan ini didasarkan pada pengukuran kami sendiri dari Ender 3 v2 (lihat artikel Facundo tentang topik ini). Anda mungkin telah menebak bahwa baik dia maupun saya tidak memiliki mesin Injection-Molding di rumah, jadi saya mendasarkan perhitungan ini pada rata-rata beberapa sumber terpercaya.

Biaya plastik untuk 3d Printing dan Injection Moulding

Biaya per kilogram bahan untuk printer 3d kira-kira 20 kali lebih mahal daripada pelet plastik yang digunakan untuk Cetakan Injeksi.

Jika Anda pernah membeli filamen untuk printer 3d, Anda mungkin setuju bahwa tidak jarang membayar $20 untuk spool PLA atau ABS. Bandingkan dengan biaya rata-rata $1 untuk satu kilogram pelet ABS dan sekarang kita pasti tahu mengapa sebagian besar peralatan kehidupan sehari-hari kita tidak dicetak 3d.

Apakah cetakan injeksi selalu lebih murah daripada pencetakan 3d?

Meskipun kami telah menentukan bahwa Injection Moulding jauh lebih hemat biaya untuk memproduksi sejumlah besar produk tertentu, printer 3d juga memiliki tempat di industri ini.

Seringkali, hanya perlu menghasilkan batch kecil hingga menengah dari produk tertentu. Ini dapat berupa prototipe atau produk yang hanya melayani ceruk pasar dan dengan demikian akan memiliki permintaan yang terbatas.

Untuk jumlah yang lebih kecil, biaya cetakan itu sendiri sangat penting. Secara kasar, cetakan rongga tunggal (yang sederhana) dapat membuat Anda membayar antara $1000 dan $2000, sedangkan yang besar dan kompleks dapat menghabiskan biaya hingga $75.000.

Menanyakan harga cetakan sama dengan menanyakan harga mobil, karena kisarannya sangat besar. Penilaian mobil saya mungkin lebih rendah dari harga Ferrari. Meskipun demikian, demi membandingkan kedua teknologi, saya akan membandingkan kedua teknologi dengan asumsi biaya cetakan $10.000

Seperti yang dapat Anda lihat dari bagan di bawah, pencetakan injeksi menjadi lebih hemat biaya daripada pencetakan 3D pada sekitar 500kg item yang diproduksi.

Titik belok ini (500kg) sangat tergantung pada biaya cetakan itu sendiri. Jika kami melakukan perhitungan yang sama lagi tetapi menganggap harga cetakan hanya $2.000 (untuk cetakan rongga tunggal sederhana), kami harus memutuskan untuk beralih dari pencetakan 3d ke Cetakan Injeksi dengan berat sekitar 100 kilogram.

Kapan saya harus menggunakan printer 3d sebagai pengganti cetakan injeksi?

Manufaktur aditif lebih nyaman dalam kasus di mana produksi yang dibutuhkan hanya beberapa lusin kilogram. Ini juga direkomendasikan untuk membuat prototipe model baru dengan cepat, karena memungkinkan desainer untuk mengulangi dan mengoptimalkan model mereka tanpa menimbulkan biaya yang signifikan.

Teknologi pencetakan 3D juga memungkinkan desainer untuk merancang bentuk yang tidak dapat diproduksi dengan metode manufaktur tradisional. Menara Eiffel berikut yang saya cetak dengan Ender 3 v2 saya tidak mungkin diproduksi dengan cetakan injeksi.

Apakah pencetakan 3d lebih lambat daripada pencetakan injeksi?

Printer 3d jelas lebih lambat daripada mesin cetak injeksi. Misalnya, tidak jarang mesin seperti itu menghasilkan hingga 3.000 tutup botol per jam. Printer 3d akan menghasilkan satu unit item yang sama dalam waktu sekitar 15 menit, yang berarti bahwa kita memerlukan 750 printer untuk mencocokkan tingkat produksi yang sama. Sebaliknya, kita juga bisa menunggu 750 jam untuk mencetak jumlah unit yang sama.

Karena itu, printer 3d jelas lebih cepat dan lebih nyaman dalam hal iterasi cepat dan produksi batch kecil. Ini juga sangat nyaman selama proses pembuatan prototipe. Melalui teknologi manufaktur aditif, kami dapat melakukan sprint desain berurutan dan mengoptimalkan serta meningkatkan model kami dengan cepat, sesuatu yang tidak akan dapat kami lakukan jika kami memilih untuk menggunakan Injection Moulding.

Yang terpenting, pembuatan cetakan bisa memakan waktu hingga 10 minggu, yang berarti kami harus menunggu setidaknya selama itu untuk melihat unit produksi pertama kami. Di sisi lain, jika kita sudah memiliki G-Code desain kita yang dimuat pada stik USB, kita dapat mengharapkan untuk memiliki item pertama kita pada hari yang sama.

Apakah plastik cetak 3d sama dengan plastik Cetak Injeksi?

Mesin cetak 3d menggunakan gulungan filamen untuk menghasilkan unit yang diinginkan, sedangkan manufaktur Injection Moulding biasanya menggunakan plastik berbentuk pelet kecil. Karena itu, beberapa jenis termoplastik digunakan di kedua teknologi tersebut.

Polystyrene (HIPS), ABS, dan Nylon adalah bahan populer yang digunakan dalam pencetakan 3d dan pencetakan injeksi. PLA adalah pilihan plastik paling populer yang digunakan dalam komunitas pencetakan 3d, tetapi hampir tidak ada kasus penggunaan dalam cetakan injeksi.

Plastik umum lainnya yang digunakan dalam cetakan injeksi adalah antara lain Akrilik, Polipropilena, dan Polietilen. Ini tidak kompatibel dengan printer desktop penghobi, sebagian besar karena suhu tinggi yang diperlukan untuk mengeluarkannya.

Printer 3D kelas industri, seperti yang dapat Anda beli dari Stratasys atau Sistem 3D, kompatibel dengan sebagian besar termoplastik. Ada peringatan kecil:mereka akan mengembalikan Anda beberapa ratus ribu dolar.

Keuntungan dan kerugian dari pencetakan 3d dan cetakan injeksi

Kedua teknologi tersebut memiliki aplikasinya masing-masing di mana mereka mengungguli yang lain, sehingga aman untuk mengatakan bahwa kedua teknik akan digunakan di tahun-tahun (atau dekade) yang akan datang.

Meskipun kita telah membahas sebagian besar kelebihan dan kekurangan masing-masing teknologi, mari kita rangkum dengan cepat.

Kelebihan Pencetakan 3d dibandingkan Cetakan Injeksi

• Memungkinkan iterasi cepat dan peningkatan desain
• Sangat cocok untuk batch kecil hingga menengah
• Memungkinkan salah satu item yang dipersonalisasi
• Memungkinkan bentuk dan desain yang tidak mungkin dibuat dengan teknologi lain
• Tidak memerlukan biaya di muka (yaitu cetakan)
• Cocok untuk penghobi dan prosumer

Kelebihan Injection-Molding dibandingkan 3d Printing

• Sangat hemat biaya untuk jumlah besar
• Mengkonsumsi lebih sedikit listrik per kilogram plastik
• Menghasilkan produk berkualitas tinggi dengan detail halus
• Jumlah besar unit yang diproduksi per jam
• Kompatibel dengan berbagai macam termoplastik
• Bagian yang lebih kuat dan tahan lama

Kesimpulan

Singkatnya, aman untuk mengatakan bahwa pencetakan 3d tidak akan menggantikan teknik Injection Moulding tradisional. Fakta bahwa printer 3d saat ini tidak dapat mencapai kualitas dan ketahanan yang sama seperti yang dapat diharapkan dari suku cadang yang disuntikkan menimbulkan kerugian besar bagi manufaktur aditif. Selain itu, teknologi itu sendiri tidak memungkinkan tingkat produksi yang luar biasa yang dapat dicapai dengan metode manufaktur tradisional.

Lihat bagian produk yang kami rekomendasikan

Kami membuat bagian produk yang direkomendasikan yang akan memungkinkan Anda menghilangkan dugaan dan mengurangi waktu yang dihabiskan untuk meneliti printer, filamen, atau peningkatan apa yang akan didapat, karena kami tahu bahwa ini bisa menjadi tugas yang sangat menakutkan dan yang umumnya menyebabkan banyak kebingungan .

Kami telah memilih hanya segelintir printer 3D yang kami anggap baik untuk pemula maupun menengah, dan bahkan para ahli, membuat keputusan lebih mudah, dan filamen, serta peningkatan yang terdaftar, semuanya diuji oleh kami dan dipilih dengan cermat. , sehingga Anda tahu bahwa mana pun yang Anda pilih akan berfungsi sebagaimana mestinya.