Apa yang salah dengan pencetakan 3D dan mengapa sekarang tidak ada suara?
Pencetakan 3D disebut teknologi revolusi industri baru bertahun-tahun yang lalu, jadi mengapa suara tentang pencetakan 3D semakin tenang sekarang? Apakah pencetakan 3D benar-benar merupakan teknologi yang dapat memimpin tren industri? Apa yang menghalangi kemungkinan pencetakan 3D untuk mencapai produksi skala besar?
Definisi pencetakan 3D
Pencetakan 3D, juga dikenal sebagai “Manufaktur Aditif “, adalah teknologi prototipe cepat yang sedang berkembang. Tidak seperti proses manufaktur subtraktif tradisional, pencetakan 3D adalah teknologi di mana material disimpan atau diikat lapis demi lapis untuk membangun objek tiga dimensi berdasarkan file desain data.
Teknologi pencetakan 3D dalam pengertian modern lahir di Amerika Serikat pada pertengahan 1980-an. Charles Hull (pendiri 3D Systems) dan Scott Crump (pendiri Stratasys) adalah pionir dalam teknologi pencetakan 3D.
Pada akhir 1980-an dan awal 1990-an, sekelompok kecil dan menengah perusahaan teknologi Amerika, yang diwakili oleh Sistem 3D dan DTM, berturut-turut mengembangkan stereolithography (SLA) , sintering laser selektif (SLS) dan pemodelan deposisi sekering (FDM) . dan rute teknis utama lainnya, setelah lebih dari 20 tahun curah hujan dan perbaikan terus-menerus, telah menjadi semakin matang.
Perbedaan terbesar antara pencetakan 3D dan manufaktur tradisional terletak pada proses pembentukan produk. Dalam manufaktur tradisional, seluruh proses manufaktur umumnya harus melalui proses pembukaan cetakan, pengecoran atau penempaan, pemotongan, dan perakitan komponen. Pencetakan 3D menghilangkan proses yang rumit, tanpa cetakan, pencetakan satu kali. Oleh karena itu, pencetakan 3D dapat mengatasi beberapa desain yang tidak dapat dicapai dalam manufaktur tradisional dan membuat struktur yang lebih kompleks.
Mengapa pencetakan 3D belum mencapai produksi massal?
Alasan mengapa pencetakan 3D tidak dapat mencapai produksi skala besar adalah karena kondisi untuk produksi skala besar belum tersedia. Dan printer 3D pada dasarnya adalah satu mesin, ini adalah cara dari rantai industri yang ada, bukan sistem integrasi kemampuan manufaktur langsung.
Padahal, 20 atau 30 tahun yang lalu, teknologi 3D printing telah mampu membuat produk dari bahan seperti resin. Dalam beberapa tahun terakhir, kisaran bahan yang dapat diproses dengan pencetakan 3D telah diperluas untuk mencakup bahan logam (teknologi laser sintering), dan telah berhasil mengatur ulang teknologi proses yang ada beberapa dekade lalu, seperti menggabungkan teknologi informasi, sinar laser, dll. pengolahan permukaan produk atau bagian dan manufaktur aditif.
Namun sejauh perkembangan saat ini, perkembangan teknologi pencetakan 3D bergantung pada peningkatan kualitas komponen utama seperti laser dan senjata elektron secara terus-menerus.
Penerapan 3D printing dalam industri
Dalam industri manufaktur, aplikasi utama printer 3D ada dua.
1. Beberapa suku cadang atau produk jadi dengan struktur kompleks sebagian besar merupakan produk jadi dengan persyaratan presisi tinggi dan detail proses, termasuk suku cadang kecil dan komponen besar.
Artinya, sebagian besar teknologi pencetakan 3D dapat menembus batasan geometris struktural. Dan oleh karena itu, dalam pemrosesan komponen skala besar dari struktur tertentu, tidak hanya kesulitan proses yang berkurang dibandingkan dengan yang tradisional, tetapi biayanya juga berkurang.
Misalnya, yang disebut Manufaktur Aditif Laser, secara tradisional, rangka pesawat F-22 terbuat dari tempa paduan titanium. Karena teknologi superposisi LAM, menghemat 90% bahan baku yang sangat mahal, dan tidak memerlukan manufaktur khusus. Untuk cetakan, biaya pemrosesan, yang awalnya setara dengan 1 ~ 2 kali biaya bahan, sekarang hanya membutuhkan 10% dari aslinya. Diperkirakan secara kasar bahwa biaya pemrosesan struktur kompleks paduan titanium 1 ton adalah sekitar 25 juta yuan, dan biaya LAM hanya jauh lebih rendah daripada proses tradisional.
2. Produk darurat atau cepat diproduksi untuk industri tertentu.
Yang paling sederhana adalah militer, memberikan tim pemeliharaan mekanis untuk memproses beberapa produk jadi di lokasi guna memastikan pemeliharaan platform mekanis dalam situasi darurat.
Dalam kebanyakan kasus, setelah tank tempur darat dan kendaraan lapis baja rusak, lebih dari persentase tertentu langsung ditinggalkan karena alasan biaya. Pencetakan 3D dapat memecahkan masalah ini, tentu saja, selama pawai, ketika logistik ketat, belum lagi produksi beberapa persediaan yang cepat.
Misalnya, yang paling terkenal di bidang medis adalah menggunakan pencetakan 3D untuk mencetak model presisi tinggi untuk membantu perawatan. Misalnya, Stratasys Solidoodle 2 dapat digunakan untuk mencetak model organ dalam atau jaringan pasien untuk membantu perumusan rencana bedah yang tepat. Tanpa memerlukan anggota badan eksternal yang kompatibel dengan jaringan biologis, pencetakan 3D medis memungkinkan penyesuaian yang mendalam.
Perangkat medis in vitro termasuk model medis, perangkat medis seperti prosthetics, alat bantu dengar, template untuk operasi gigi, dll. Menurut statistik dari organisasi Amerika Amputee Coalition, sekitar 2 juta orang di Amerika Serikat saat ini menggunakan prostetik cetak 3D.
Alasan mengapa pencetakan 3D tidak dapat diskalakan
1. Efisiensi model produksi
Efisiensi pencetakan monomer terintegrasi jelas tidak sebanding dengan efisiensi "pengolahan suku cadang + perakitan di industri", karena yang terakhir memobilisasi kapasitas produksi seluruh sistem manufaktur, dan pemrosesan produk setengah jadi dan grading dapat meningkatkan efisiensi proses. Hampir mencapai yang tertinggi, ini setara dengan pembentukan jalur perakitan di seluruh industri.
Namun, dengan cetakan terintegrasi dari bodi tunggal, alur kerja sepenuhnya diperbaiki, dan efek industri semacam itu tidak dapat dibentuk, dan bodi printer 3D saat ini tidak dapat menahan beban intensitas tinggi jangka panjang. Selain itu, biaya perawatan dan kesulitan produksi mesin tunggal jauh lebih tinggi daripada proses tradisional untuk menyebarkan rantai industri secara merata.
2. Penerapan materi cetak 3D
Yang pertama adalah masalah proses yang disebabkan oleh aplikasi material.
Karena serbuk logam khusus perlu dibuat terlebih dahulu; kepadatan produk logam cetak rendah, hingga 98% dari kepadatan coran, dan dalam beberapa kasus lebih rendah dari sifat mekanik tempa, tentu saja, dalam beberapa komponen, seperti komponen paduan Titanium besar (seperti relatif panas industri penerbangan) dapat sepenuhnya memenuhi sifat mekanik, tetapi situasi keseluruhan masih bisa diperdebatkan; beberapa produk cetakan memiliki kualitas permukaan yang buruk dan akurasi 2-10μm, yang memerlukan pasca-pemrosesan seperti penggilingan dan pemolesan; Bahan pendukung sulit dilepas saat mencetak komponen 3D dengan permukaan melengkung yang rumit.
3. Biaya lebih tinggi daripada mesin CNC tradisional
Tentu saja, biaya ini terutama disebabkan oleh biaya pemeliharaan mesin tunggal yang berjalan pada beban tinggi untuk waktu yang lama seperti yang disebutkan sebelumnya, yang mengakibatkan tingginya biaya produksi skala besar.
Ada juga biaya bahan. Model kustomisasi mendalam dari jenis suku cadang sebenarnya bukan model produksi berbiaya rendah dengan pasar yang luas.
Apakah pencetakan 3D juga akan mengganggu produksi?
Pencetakan 3D tidak dapat menjadi metode produksi utama karena ketidakmampuannya untuk mencapai produksi massal. Namun ini tidak berarti bahwa pencetakan 3D tidak akan menjadi bagian pemrosesan yang lebih baik dan tren baru dalam pemrosesan produk di masa mendatang.
Masalah utama sekarang adalah bahwa industri pencetakan 3D saat ini perlu secara akurat menemukan jenis pasar dan audiens produknya, dan mempromosikan pasar di dalam industri. Manufaktur aditif harus mengembangkan dunia baru di bidang barunya sendiri. Artinya, keunggulan dan konsep manufaktur aditif penuh, mengembangkan aplikasi dan pasar milik mereka sendiri.
