Apa itu DfAM dan Bagaimana Mengubah Manufaktur?
Salah satu aspek yang paling menarik dan menjanjikan dari teknologi manufaktur aditif (AM) adalah potensinya untuk secara radikal mengganggu prinsip-prinsip desain untuk manufaktur. Saat pencetakan 3D berkembang dan bertransisi dari pembuatan prototipe yang ketat ke proses produksi, banyak yang percaya bahwa pencetakan 3D akan mengantarkan paradigma baru untuk desain yang tidak terikat pada batasan desain yang terkait dengan proses manufaktur yang lebih tradisional.
Jika Anda memikirkannya, itu sangat masuk akal. Saat ini, proses manufaktur yang paling banyak diadopsi bergantung pada metode subtraktif, yang berarti mereka memotong atau menghilangkan lapisan dari blok bahan mentah. Pendekatan ini, meskipun tepat dan efektif untuk banyak aplikasi, hadir dengan berbagai batasan desain dalam hal bagian berongga atau terstruktur kompleks dengan sudut dan overhang tertentu. Cetakan injeksi, meskipun itu sendiri bukan teknik subtraktif, sebagian besar bergantung pada metode subtraktif untuk menghasilkan cetakan, artinya desainnya masih terbatas pada proses subtraktif, seperti pemesinan CNC, yang mampu.
Sebagai tambahan pendekatan, pencetakan 3D membangun objek lapis demi lapis, yang berarti bahwa ia mampu membangun geometri dan struktur internal yang kompleks selama mereka didukung. Untuk mengatasi peluang desain baru ini, konsep Design for Additive Manufacturing—lebih dikenal sebagai DfAM—diciptakan. Pada intinya, DfAM terdiri dari serangkaian metode desain yang membahas kinerja, kemampuan manufaktur, dan biaya suku cadang untuk teknologi AM. Meskipun masih dalam masa pertumbuhan, alat DfAM telah menciptakan kemungkinan unik dalam hal desain komponen yang dioptimalkan, struktur ringan, dan pengurangan material.
Apa yang dibawa DfAM?
Melihat manfaat spesifik DfAM, kami dapat menentukan tiga area utama di mana alat desain yang berpusat pada AM dapat memberikan dampak paling besar:kebebasan desain, konsolidasi bagian, dan ringan.
• Kebebasan Desain
Ketika kita berbicara tentang pencetakan 3D, kebebasan desain selalu menjadi yang teratas dalam daftar keuntungannya. Dan memang, ini adalah salah satu hal baru paling signifikan yang dibawa oleh teknologi. Pada tingkat dasar, DfAM telah ada selama beberapa waktu, memungkinkan pembuat dan produsen untuk mengintegrasikan berbagai tingkat pengisian dan struktur untuk mempercepat proses pencetakan dan mengurangi bahan.
Namun, manfaat nyata DfAM menggabungkan dua hal ini dan menambahkan kinerja yang dioptimalkan ke dalam campuran. Kemampuan untuk merancang atau menghasilkan suku cadang dengan geometri internal yang kompleks, interior berlubang, dan kisi-kisi mengubah permainan di industri manufaktur. Secara eksternal juga, DfAM memungkinkan untuk membuat suku cadang atau produk dengan bentuk yang sama sekali baru, yang tidak mungkin diproduksi menggunakan proses manufaktur tradisional.
• Bagian Konsolidasi
Pabrikan di industri kedirgantaraan dan otomotif — untuk menyebutkan beberapa saja — menuai manfaat dari manufaktur aditif dalam hal konsolidasi sebagian. Singkatnya, kemampuan produksi manufaktur aditif yang digabungkan dengan DfAM memungkinkan produsen mendesain ulang rakitan suku cadang dengan cara yang inovatif, menggabungkan beberapa komponen menjadi satu suku cadang.
Bisa dibilang salah satu contoh paling terkenal dari konsolidasi bagian berasal dari startup kedirgantaraan Relativity Space, yang memanfaatkan pencetakan 3D dan DfAM untuk mengkonsolidasikan perakitan mesin roket dari sekitar 100.000 bagian menjadi hanya 1.000. Berkat pencetakan 3D dan konsolidasi suku cadang, mesin roket Relativitas menjadi jauh lebih murah dan lebih cepat untuk diproduksi.
• Ringan
Sebagai konsekuensi dari kebebasan desain dan konsolidasi suku cadang, produsen menemukan cara baru untuk mencapai tujuan desain, seperti mengurangi berat suku cadang. Seiring kemajuan perangkat lunak DfAM, desain suku cadang bahkan dapat dibuat berdasarkan persyaratan kinerja, yang berarti bahwa komponen dapat memperoleh manfaat dari bobot yang paling ringan tanpa mengurangi kekuatan atau integritas struktural.
Kemampuan untuk merancang bagian yang lebih ringan—baik dengan mengintegrasikan sebagian geometri internal berongga, seperti kisi, atau menggabungkan beberapa bagian menjadi satu, atau membuat struktur yang sama sekali baru—sangat penting dalam menciptakan mesin yang lebih efisien. Di kendaraan atau pesawat, misalnya, pengurangan berat mengarah pada efisiensi bahan bakar yang lebih baik. Mengurangi berat material juga dapat menurunkan biaya material, sehingga menghasilkan produksi yang lebih hemat biaya.
Kondisi DfAM hari ini
Hari ini, kita melihat masuknya solusi perangkat lunak DfAM, yang mencakup desain generatif, pengoptimalan topologi, dan fitur desain cerdas lainnya. Pengembang perangkat lunak seperti topologi, Parameter, Autodesk, Altair, dan lainnya datang dengan alat inovatif yang memungkinkan produsen tidak hanya merampingkan desain bagian—meningkatkan otomatisasi melalui desain generatif dan kemampuan simulasi—tetapi juga memanfaatkan manfaat sebenarnya dari manufaktur aditif di tahap desain.
Pada tahap ini, pabrikan baru mulai memanfaatkan manfaat AM dan DfAM, karena ini adalah medan baru di sektor industri. Untungnya, ada banyak pakar AM dan layanan profesional, seperti RapidDirect, yang dapat membantu mendukung perusahaan dalam perjalanan mereka mengadopsi manufaktur aditif melalui eksplorasi DfAM.
Hari ini, kita melihat semakin banyak kisah sukses yang melibatkan perusahaan merekayasa ulang bagian-bagian yang awalnya diproduksi menggunakan proses tradisional menggunakan DfAM dan pencetakan 3D. Di masa depan, perangkat lunak DfAM dan manufaktur aditif hanya akan terus diadopsi secara lebih luas.
