Bagaimana perkakas cetak 3D dapat membentuk masa depan pembuatan prototipe

Ketika kita membahas peran pencetakan 3D di dunia manufaktur, kita sering mempertimbangkan cara-cara di mana manufaktur aditif pada akhirnya dapat menggantikan teknik tradisional. Faktanya, banyak pengembang perangkat keras AM secara efektif memasarkan mesin mereka sebagai pengganti langsung untuk hal-hal seperti mesin CNC atau sistem cetakan injeksi.

Namun pencetakan 3D juga dapat digunakan untuk melengkapi teknologi yang sudah ada seperti permesinan CNC, pencetakan injeksi, fabrikasi lembaran logam, ekstrusi, dan pengecoran.

Itu karena sistem AM — baik teknologi logam industri seperti DMLS atau teknologi plastik seperti FDM atau SLS — dapat digunakan untuk membuat perkakas cetak 3D untuk proses ini, mempercepat dan/atau meningkatkan produksi untuk memberikan hasil yang lebih baik.

Artikel ini membahas bagaimana perkakas cetak 3D membentuk masa depan pembuatan prototipe dan produksi volume rendah. Ini membahas berbagai jenis perkakas cetak 3D, mengapa perkakas cetak 3D berguna, dan bahan apa yang tersedia.

Jenis perkakas cetak 3D

Perkakas adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan berbagai mekanisme pemasangan, pendukung, atau pembentukan yang digunakan dalam manufaktur. Perkakas untuk suatu bagian dapat terdiri dari satu atau beberapa komponen, dan biasanya terbuat dari bahan yang kuat seperti baja perkakas.

Pencetakan 3D dapat digunakan untuk membuat beberapa jenis perkakas. Namun, beberapa komponen lebih mudah dibuat daripada yang lain, dan beberapa hanya dapat dibuat menggunakan peralatan AM kelas atas.

1. Cetakan

Cetakan adalah sejenis wadah berongga yang diisi dengan bahan untuk membuat bagian. Pembuatan cetakan biasanya dicapai melalui pemesinan, tetapi pencetakan 3D — ditambah dengan bahan tahan suhu — menjadi pilihan yang layak untuk suku cadang tertentu.

Cetakan cetakan mungkin memerlukan penggilingan permukaan yang ekstensif atau perawatan permukaan lainnya sebelum siap digunakan, tetapi kecepatan pembuatannya menjadi keuntungan besar bagi perusahaan pembuatan prototipe.

Menurut perusahaan AM Jerman, EOS, “Kemampuan untuk menghasilkan bahkan struktur paling kompleks dalam kualitas tinggi dan dengan waktu produksi yang singkat berarti bahwa pencetakan 3D … menawarkan keuntungan yang jelas untuk pembuatan cetakan.”

2. Jig

Jig adalah perangkat workholding yang dibuat khusus yang digunakan untuk meningkatkan konsistensi suku cadang selama pembuatan. Biasanya digunakan untuk memandu dan mengontrol pergerakan alat pemotong.

Printer 3D menjadi semakin berguna untuk membuat item khusus seperti jig dan perlengkapan, karena prosesnya tidak mahal untuk suku cadang sekali pakai.

Produsen jig dan perlengkapan pencetakan 3D juga dapat secara drastis mengurangi waktu tunggu — terutama jika pencetakan dilakukan di rumah.

3. Jadwal

Fixture adalah perangkat workholding yang dibuat khusus yang digunakan untuk mengamankan benda kerja selama pembuatan, biasanya permesinan. Tidak seperti jig, benda kerja biasanya unik untuk bagian yang dibuat, bukan peralatan manufaktur.

Jig dan perlengkapan dapat dicetak 3D dalam logam atau plastik rekayasa seperti TPU atau nilon yang diperkuat serat karbon.

4. Ekstrusi mati

Dies adalah pelat baja tebal dengan lubang berbentuk. Dalam proses ekstrusi, material dipaksa melalui lubang die, menciptakan bagian yang panjang dengan penampang yang sesuai dengan aperture die.

Seperti halnya cetakan, cetakan biasanya dibuat dari bahan tahan suhu seperti baja, yang menjadi lebih mudah dicetak dengan proses seperti DMLS dan SLM.

Keuntungan alat cetak 3D

Saluran pendingin konformal

Dalam proses seperti pencetakan injeksi, saluran pendingin digunakan untuk menyuntikkan cairan pendingin di sekitar bahan cair sehingga mendingin dan mengeras secara merata. Ini membantu mencegah lengkungan dan deformitas pada bagian cetakan.

Dalam cetakan biasa, saluran biasanya berupa garis lurus karena kesulitan pemesinan bentuk yang lebih kompleks. Namun pencetakan 3D memungkinkan pembuatan saluran pendingin yang sesuai:saluran yang mengikuti kontur bagian sehingga setiap area bagian terkena dampak yang sama oleh pendingin.

Menurut spesialis logam AM Desktop Metal, “Suku cadang dengan desain kompleks dan struktur internal — seperti saluran pendingin konformal untuk cetakan khusus — sangat cocok untuk manufaktur aditif di mana waktu fabrikasi dan biaya per komponen tidak selalu bergantung pada kompleksitas desain.”

Fabrikasi cepat

Pencetakan 3D adalah proses yang cepat, dengan pengaturan minimal atau waktu persiapan yang diperlukan. Hal ini memungkinkan produksi perkakas yang cepat — dan untuk perkakas ulang segera jika suatu pahat rusak atau memerlukan perubahan.

Meskipun perkakas cetak 3D masih dalam masa pertumbuhan dan tidak disukai oleh sebagian besar produsen (atau pelanggan), alat ini sudah menjadi penting untuk pembuatan prototipe cepat, di mana pertimbangan waktu tunggu diprioritaskan daripada faktor lainnya.

Perkakas cetak 3D akan berdampak besar pada masa depan pembuatan prototipe hanya karena terbukti mempercepat proses pembuatan prototipe tradisional.

Terjangkau dan efisien

Perkakas bisa sangat mahal, terutama jika beberapa komponen diperlukan atau desainnya sangat rumit. Pencetakan 3D dapat mengurangi biaya perkakas, karena desain yang rumit dan rumit dapat dibuat hampir secepat desain sederhana.

AM juga efisien dalam hal penggunaan material, karena tidak melibatkan pemotongan material sisa dari benda kerja.

Pada akhirnya, solusi apa pun yang secara dramatis memangkas biaya dari tahap pembuatan prototipe pada akhirnya akan memainkan peran yang semakin besar dalam proses pembuatan prototipe.

Pabrikan printer 3D Markforged mengatakan "melihat produsen dapat mencetak 3D di mana saja dari 10–50% dari perkakas tahan lama yang digunakan dalam proses mereka," yang mewakili "nilai signifikan ketika memperhitungkan bahwa penghematan biaya rata-rata dari bagian yang dicetak 3D vs a bagian mesin adalah 80%.”

Dapat digunakan untuk proses yang berbeda

Perkakas cetak 3D dapat digunakan untuk beberapa proses manufaktur yang unik, termasuk:

• Die casting
• Cetakan injeksi
• Ekstrusi
• pemesinan CNC
• Fabrikasi lembaran logam

Materi perkakas AM terbaik

Baja perkakas

Baja perkakas adalah baja keras yang cocok untuk aplikasi manufaktur yang menuntut. Karena kekerasannya, dibutuhkan waktu lama untuk mengerjakan mesin secara akurat.

Namun, beberapa teknologi pencetakan 3D logam dapat mencetak materi, yang menciptakan peluang untuk item pencetakan 3D seperti cetakan injeksi. Perusahaan industri AM EOS memproduksi berbagai serbuk baja perkakas cetak 3D, termasuk baja Maraging dan baja perkakas 1.2709.

Inconel

Proses seperti DMLS dan SLM dapat digunakan untuk mencetak perkakas dari paduan nikel Inconel. Inconel tahan terhadap suhu tinggi, sehingga cocok untuk berbagai aplikasi perkakas, termasuk pencetakan dan ekstrusi.

Komposit

Komposit seperti nilon yang diperkuat serat karbon atau PEEK dapat berfungsi sebagai pengganti logam berkekuatan tinggi saat membuat perkakas cetak 3D seperti jig dan perlengkapan.

Teknik termoplastik

Perusahaan percetakan 3D Stratasys merekomendasikan pembuatan jig dan perlengkapan tertentu dari bahan FDM berperforma tinggi seperti TPU, nilon yang diperkuat, atau ASA.

3ERP adalah spesialis pembuatan prototipe cepat dengan pengalaman bertahun-tahun dalam permesinan, manufaktur aditif, dan disiplin ilmu lainnya. Hubungi kami untuk mendapatkan penawaran gratis.