Pencetakan 3D adalah prototyping digital dan teknologi produksi yang membuat bagian plastik atau logam satu lapis pada satu waktu. Hal ini juga dikenal sebagai manufaktur aditif karena bahan secara bertahap ditambahkan untuk membangun bagian, yang bertentangan dengan proses manufaktur subtraktif - seperti mesin CNC, pemotongan laser, pemotongan plasma, jet air, stamping dll - yang menghilangkan bahan untuk membentuk bahan baku .
Meskipun ditemukan pada 1980-an, pencetakan 3D telah berkembang pesat di abad ke-21, dengan pencetakan 3D plastik menjadi metode pembuatan prototipe yang penting dan manufaktur aditif logam berkualitas tinggi yang sekarang umum di industri seperti kedirgantaraan dan obat-obatan.
Jenis printer 3D yang berbeda bekerja dengan cara yang berbeda, meskipun mereka biasanya memiliki karakteristik dasar tertentu. Semua printer 3D dikendalikan oleh instruksi komputer (dalam bentuk kode-G) dan bekerja dengan memutar bahan mentah — mis. logam bubuk, resin cair, atau filamen termoplastik — menjadi bentuk baru, satu lapis pada satu waktu, hingga objek 3D lengkap dibuat.
Meskipun manufaktur aditif berkualitas produksi tumbuh, printer 3D masih banyak digunakan sebagai alat prototipe. Ini karena mereka memiliki biaya awal yang sangat rendah, tidak memerlukan perkakas, dan sangat cepat dalam mencetak item sekali pakai.
Panduan ini membahas dasar-dasar pencetakan 3D, termasuk teknologi dan bahan utama pencetakan 3D, keunggulan pencetakan 3D dibandingkan proses yang sebanding, dan aplikasi umum pencetakan 3D.
Fused deposition modeling (FDM), terkadang dikenal sebagai fused filament fabrication (FFF), adalah teknologi pencetakan 3D yang mencetak filamen termoplastik dengan memanaskannya hingga menjadi cair kemudian mengekstrusinya melalui nozzle pada printhead yang bergerak.
FDM bekerja dengan mengekstrusi aliran bahan termoplastik yang stabil dari kepala cetak yang bergerak di sepanjang dua sumbu (sesuai dengan instruksi komputer); bahan yang diekstrusi membentuk bentuk 2D pada alas cetak, mendingin, dan akhirnya mengeras. Kepala cetak kemudian dinaikkan secara bertahap untuk pindah ke lapisan 2D berikutnya, yang dicetak di atas lapisan pertama, dan proses ini berulang hingga seluruh bentuk 3D dicetak.
Karena jangkauan bahan, keterjangkauan, dan kegunaannya di lingkungan non-industri, FDM adalah teknologi pencetakan 3D yang dominan bagi konsumen dan juga banyak digunakan di lingkungan profesional sebagai alat pembuatan prototipe.
Produsen printer 3D FDM terkemuka termasuk Stratasys, Ultimaker, MakerBot, FlashForge, Zortrax, dan LulzBot.
Stereolithography (SLA) adalah bentuk fotopolimerisasi tong yang menggunakan sinar laser untuk membuat bentuk 3D dalam tong resin cair fotosensitif.
Proses SLA bekerja dengan menggerakkan sinar laser yang sangat terfokus dalam pola yang tepat di dalam tong resin. Karena resin bersifat fotosensitif, sinar laser mampu menyembuhkan dan mengeraskan resin, tetapi hanya di area yang tepat di mana ia difokuskan. Hal ini memungkinkan printer 3D SLA untuk membentuk bentuk 2D padat dalam resin cair sebelum secara bertahap memindahkan platform build untuk pindah ke lapisan berikutnya. (Teknologi fotopolimerisasi terkait, pemrosesan cahaya digital (DLP), menggunakan proyektor, bukan sinar laser.)
SLA adalah proses pencetakan 3D akurat yang menghasilkan komponen plastik rapuh dengan permukaan halus. Ini digunakan untuk pembuatan prototipe dan di bidang-bidang seperti kedokteran gigi dan produksi perhiasan.
Produsen printer 3D SLA terkemuka termasuk Formlabs, Creality, XYZprinting, dan DWS Systems.
Selective laser sintering (SLS) adalah teknologi pencetakan 3D yang menggunakan sinar laser untuk mensinter partikel bahan bubuk, biasanya nilon atau poliamida.
Selama proses SLS, alas cetak dilapisi bubuk tipis. Laser yang dikendalikan komputer kemudian menggambar bentuk 2D dalam bubuk, menggabungkan partikel dan menciptakan bentuk padat. Setelah lapisan 2D selesai, alas cetak bergerak secara bertahap untuk memungkinkan pencetakan lapisan yang berurutan. Karena bagian yang dicetak selalu dikelilingi oleh bubuk yang tidak disinter, itu tidak memerlukan struktur pendukung (semacam perancah cetak yang digunakan dalam teknologi seperti FDM untuk menyatukan bagian).
SLS digunakan dalam pembuatan prototipe dan produksi volume rendah. Keuntungannya termasuk kebebasan geometris dan kemampuan untuk mencetak beberapa bagian yang padat dalam satu pekerjaan cetak.
Produsen printer 3D SLS termasuk EOS, Sistem 3D, dan Prodways (industri), serta Sinterit, Sintratec, dan Formlabs (desktop).
Multi Jet Fusion (MJF), yang dikembangkan oleh raksasa percetakan HP, adalah proses pencetakan 3D fusi serbuk bedak lainnya untuk membuat komponen polimer.
Ini mirip dengan SLS tetapi, alih-alih menggunakan laser untuk mensinter partikel bubuk, ia menyimpan tinta khusus pada bubuk yang membantu menyerap cahaya inframerah; cahaya inframerah kemudian diarahkan ke bubuk, menyebabkan peleburan partikel.
MJF dapat dianggap sebagai kombinasi SLS dan pengikatan pengikat — proses yang biasanya digunakan untuk membuat bagian logam.
Jangan bingung dengan pengaliran binder, pengaliran material adalah keluarga yang berbeda dari proses pencetakan 3D di mana kepala cetak inkjet menyimpan bahan lapis demi lapis.
Proses pengaliran bahan bekerja dengan secara selektif menyemburkan bahan fotoreaktif ke alas cetak kemudian menyembuhkannya dengan sinar UV — agak seperti SLA, tetapi tanpa tong cairan. Proses itu berulang, lapis demi lapis, hingga bagian itu selesai. Beberapa printer menggunakan pengaliran terus menerus sementara yang lain menggunakan drop-on-demand.
Printer 3D pengaliran material biasanya mencetak dengan fotopolimer termoset cair, dan ini dapat menunjukkan sifat material yang berbeda.
Produsen printer 3D pengaliran material terkemuka termasuk Sistem 3D, Stratasys (PolyJet), dan Xjet.
Peleburan laser selektif (SLM) adalah proses manufaktur aditif logam dan salah satu bentuk pencetakan 3D terpenting untuk produksi suku cadang penggunaan akhir.
SLM, suatu bentuk fusi unggun serbuk, menyerupai SLS karena menggunakan laser yang diarahkan ke unggun serbuk logam. Namun, partikel dapat sepenuhnya dicairkan daripada hanya disinter, dan proses ini digunakan untuk memproses berbagai serbuk logam, bukan nilon dan poliamida. Perbedaan lainnya adalah bahwa SLM biasanya membutuhkan ruang pencetakan tertutup yang berisi gas inert. Penyempurnaan teknologi SLM telah menjadikannya sebagai alternatif asli untuk permesinan dan pengecoran.
SLM memiliki berbagai kegunaan, mulai dari pembuatan prototipe logam cepat hingga produksi komponen kedirgantaraan penggunaan akhir dan implan medis titanium.
Produsen printer 3D SLM terkemuka termasuk SLM Solutions dan Renishaw.
Sintering laser logam langsung (DMLS) adalah bentuk lain dari pembuatan aditif fusi unggun bubuk untuk bagian logam.
DMLS menyerupai SLS karena menggunakan laser untuk mensinter partikel; Namun, ini digunakan untuk logam daripada nilon. DMLS juga menyerupai SLM dalam banyak hal, tetapi lasernya tidak sepenuhnya melelehkan bahan mentah seperti halnya SLM. Dengan demikian, DMLS biasanya terbatas pada paduan logam.
Pencetakan 3D DMLS didominasi oleh EOS, yang mengembangkan proses (dan nama DMLS) pada 1990-an.
Pengaliran pengikat adalah proses pencetakan 3D unik yang menggunakan pengikat untuk membuat bagian dari bubuk logam, pasir, atau keramik.
Proses binder jetting bekerja dengan melapisi print bed dengan powder, kemudian secara selektif menyemprotkan powder tersebut dengan binder (semacam lem) untuk membuat bentuk 2D. Pengikat seperti lem mengikat partikel bubuk bersama-sama alih-alih, misalnya, sintering bersama-sama. Platform build kemudian bergerak untuk mengizinkan printer mengikat lapisan berikutnya, dan seterusnya.
Bagian jet pengikat biasanya perlu diberi perlakuan panas atau disusupi (dengan bahan lain) setelah pencetakan, untuk menghilangkan bahan pengikat dan memperkuat bagian tersebut.
Perusahaan printer 3D binder jetting terkemuka termasuk 3D Systems, ExOne, Desktop Metal, Markforged, dan HP.
Sebagian besar bahan yang digunakan dalam pencetakan 3D FDM adalah filamen termoplastik yang tersedia dalam gulungan dengan berbagai ukuran. Termoplastik meleleh saat dipanaskan kemudian memadat kembali saat didinginkan tanpa mengubah komposisi kimianya; ini membuatnya sempurna untuk pencetakan 3D tipe ekstrusi.
Filamen termoplastik FDM serba guna yang umum adalah asam polilaktat (PLA), yang memiliki titik leleh rendah dan ramah lingkungan. Acrylonitrile butadiene styrene (ABS), yang memiliki titik leleh lebih tinggi tetapi lebih mudah diekstrusi, adalah pilihan populer lainnya. Bahan cetak 3D FDM umum lainnya termasuk PETG dan PC.
Sementara sebagian besar termoplastik yang dapat dicetak bersifat kaku, ada beberapa filamen fleksibel FDM seperti TPE dan TPU yang cocok untuk bagian seperti karet.
Banyak printer 3D FDM mampu mencetak termoplastik yang diperkuat dengan aditif seperti kaca atau serat karbon. Bahan-bahan ini dapat memiliki kekuatan yang jauh lebih unggul daripada termoplastik biasa (walaupun, karena potongan kaca atau serat yang dipotong diorientasikan secara acak, bahan tersebut biasanya lebih lemah daripada serat kontinu yang dicetak, yang memerlukan teknologi pencetakan khusus dan mahal).
Bahan untuk proses pencetakan 3D fotopolimerisasi tong seperti SLA dan DLP datang dalam bentuk resin fotosensitif cair yang mengandung monomer, oligomer, dan fotoinisiator. Resin ini diawetkan dengan sumber cahaya untuk membuat bagian cetakan yang solid.
Resin yang berbeda ada untuk memenuhi kebutuhan yang berbeda - misalnya, beberapa sepenuhnya transparan, sementara beberapa menawarkan tingkat ketahanan benturan yang lebih tinggi - tetapi mereka tidak memiliki nama universal seperti termoplastik. Sebaliknya, produsen resin pencetakan 3D yang berbeda menghasilkan campuran resin berbeda yang sering kali memiliki label sederhana seperti “resin standar” atau “resin bening”.
Bahan cetak 3D SLS yang paling banyak digunakan adalah nilon, termoplastik rekayasa yang menghasilkan komponen cetak 3D yang kuat, kaku, dan tahan lama.
SLS 3D printer sinter nilon dalam bentuk bubuk, dan ada beberapa jenis bubuk nilon (dan bubuk lainnya) yang dapat dicetak. Nylon 12 adalah bahan serba guna yang baik untuk suku cadang dan pembuatan prototipe, sedangkan Nylon 11 sangat kuat dan ulet. Nilon isi aluminium dan TPU adalah pilihan bubuk SLS lainnya.
Proses manufaktur aditif logam seperti SLM kompatibel dengan bubuk logam yang dapat dilebur oleh sinar laser printer. Serbuk ini sering dibuat dengan atomisasi gas, yang menghasilkan partikel berbentuk bola yang mengalir dengan mudah.
Berbagai macam logam tersedia sebagai bubuk pencetakan 3D untuk SLM dan proses fusi tempat tidur bubuk lainnya. Ini termasuk paduan titanium berkekuatan tinggi dan bersuhu tinggi; paduan aluminium; baja tahan karat; paduan kobalt-krom; dan paduan nikel.
Printer 3D adalah mesin digital, dan oleh karena itu perangkat lunak memainkan peran penting dalam proses pencetakan 3D. Meskipun ada beberapa jenis perangkat lunak pencetakan 3D yang tumpang tindih (beberapa rangkaian perangkat lunak berisi banyak alat yang berbeda), ada empat kategori utama:pemodelan 3D, perbaikan STL, pengirisan, dan manajemen cetak.
Perangkat lunak desain berbantuan komputer (CAD), terkadang disebut perangkat lunak pemodelan 3D, digunakan untuk merancang model 3D pada layar komputer yang pada akhirnya dapat diubah menjadi objek cetak 3D fisik.
Perangkat lunak semacam ini memungkinkan Anda untuk memodelkan bentuk 3D secara visual, dengan memilih parameter, atau dengan menulis kode. Fitur dapat mencakup alat pemodelan otomatis, integrasi CAM, dan alat simulasi.
Beberapa perangkat lunak pemodelan 3D pencetakan 3D yang umum adalah TinkerCAD dan Fusion 360 (keduanya dari Autodesk), SolidWorks dari Dassault Systèmes, Rhino, dan Blender.
Perangkat lunak perbaikan STL atau perbaikan jala — terkadang dikemas dengan CAD atau perangkat lunak pengiris — dirancang untuk menganalisis dan memperbaiki file yang dapat dicetak 3D untuk memfasilitasi pencetakan yang lancar.
Paket perbaikan STL mandiri yang populer termasuk Magics dari Materialize dan Netfabb/Meshmixer dari Autodesk, sedangkan Fusion 360 dan Blender yang disebutkan di atas dilengkapi dengan alat perbaikan STL.
Perangkat lunak pemodelan 3D membuat file mesh yang berisi informasi tentang model 3D, tetapi printer 3D tidak dapat menghitung file ini. Di sinilah perangkat lunak pengiris printer 3D berperan.
Perangkat lunak pengiris memotong jaring 3D menjadi lapisan individual yang dapat dicetak 3D secara berurutan, dan mengekspor data tentang lapisan ini sebagai kode-G, yang dapat dibaca dan dijalankan oleh printer 3D.
Slic3r, Cura, dan Repetier adalah aplikasi perangkat lunak pengiris pencetakan 3D yang umum.
Beberapa pengguna printer 3D — terutama yang menjalankan beberapa printer sekaligus — mungkin memerlukan perangkat lunak manajemen pencetakan 3D untuk mengelola pekerjaan cetak, mengawasi kinerja dan status mesin, serta memantau persediaan material.
Alat manajemen cetak mencakup alat berbasis web yang mudah digunakan seperti OctoPrint, hingga sistem eksekusi manufaktur aditif (MES) profesional seperti Materialize Streamics dan Oqton FactoryOS.
Ada banyak keuntungan menggunakan pencetakan 3D dibandingkan proses alternatif seperti permesinan CNC dan pencetakan injeksi. Ini termasuk:
Kecepatan: Khusus untuk pembuatan prototipe cepat dari suku cadang sekali pakai, pencetakan 3D adalah salah satu metode fabrikasi tercepat. File digital dapat dikirim ke printer 3D dengan persiapan minimal. Hal ini dapat memberikan keunggulan kompetitif bagi perusahaan, memperpendek siklus R&D, dan time-to-market.
Biaya: Karena tidak diperlukan perkakas yang mahal, pencetakan 3D sangat murah untuk membuat suku cadang sekali pakai atau jangka pendek. Pemborosan material juga minimal, karena prosesnya bersifat aditif, bukan subtraktif.
Kebebasan geometris: Pencetakan 3D tunduk pada batasan desain yang lebih sedikit daripada proses seperti pencetakan injeksi, memungkinkan pola yang rumit dan bahkan bagian internal yang kompleks. Hal ini terutama berlaku untuk proses bedak seperti SLS, karena bedak mendukung struktur cetakan dari semua sisi.
Konsistensi: Meskipun pencetakan 3D sering digunakan untuk suku cadang dan prototipe sekali pakai, pencetakan 3D sebenarnya menghasilkan duplikat yang sangat konsisten, karena kualitas suku cadang tidak bergantung pada faktor-faktor seperti masa pakai cetakan atau keausan pahat.
Keterbatasan pencetakan 3D termasuk kelambatan dalam volume besar, kekuatan bagian terbatas dibandingkan dengan proses subtraktif dan pembentukan, biaya bahan (filamen FDM lebih mahal daripada volume setara pelet cetakan injeksi, misalnya), rentang bahan terbatas, dan pilihan warna terbatas.
Pencetakan 3D telah digunakan di berbagai industri, baik untuk pembuatan prototipe cepat maupun produksi jangka pendek.
Di seluruh industri, aplikasi utama pencetakan 3D adalah pembuatan prototipe cepat suku cadang baru selama R&D. Tidak ada teknologi lain yang dilengkapi dengan baik untuk fabrikasi instan komponen plastik atau logam — bahkan di lingkungan non-pabrik.
Printer 3D dapat digunakan sendiri oleh perusahaan, sementara beberapa bisnis lebih memilih untuk memesan prototipe cetak 3D melalui biro layanan.
Pencetakan 3D dapat digunakan untuk membuat komponen medis seperti implan titanium khusus pasien dan panduan bedah (SLM), prostetik cetak 3D (SLS, FDM), dan bahkan jaringan manusia bioprinted 3D. Komponen untuk peralatan dan mesin medis — mesin sinar-X, peralatan MRI, dll. — juga dapat dicetak 3D.
Teknologi seperti SLA dan SLS juga banyak digunakan dalam industri gigi untuk model, prostetik, dan restorasi.
Industri kedirgantaraan telah menjadi pengadopsi utama teknologi pencetakan 3D, karena memungkinkan untuk membuat suku cadang yang sangat ringan dengan rasio kekuatan-terhadap-berat yang sangat baik. Contoh suku cadang mencakup komponen sederhana seperti partisi kabin (SLS), hingga komponen mesin inovatif (SLM) seperti ujung nosel bahan bakar cetak 3D yang dikembangkan dan diproduksi oleh GE.
Perusahaan otomotif secara teratur menggunakan printer 3D untuk membuat suku cadang dan perbaikan sekali pakai, serta prototipe cepat. Suku cadang mobil cetak 3D yang umum termasuk braket, komponen dasbor, dan komponen antena (FDM).
Contoh yang lebih ekstrem termasuk mobil dengan komponen struktural cetak 3D logam besar, seperti model awal dari startup otomatis Divergent.
Teknologi pencetakan 3D seperti SLA banyak digunakan (sebagai proses fabrikasi tidak langsung) dalam produksi dan perbaikan perhiasan, sementara hampir semua jenis printer 3D dapat digunakan untuk membuat karya seni dan patung.
Kemajuan dalam manufaktur aditif berkualitas produksi telah memperluas cakupan aplikasi dalam konstruksi dan arsitektur. Pencetakan 3D beton, yang bekerja sedikit seperti FDM tetapi dengan ekstruder bernosel sangat lebar, berperan dalam industri ini, tetapi teknologi pencetakan 3D yang lebih umum seperti SLM dapat digunakan untuk membuat item seperti struktur jembatan.
Bagian cetakan 3D dapat dirancang menggunakan perangkat lunak CAD standar, tetapi printer 3D hanya dapat membaca format file tertentu. Ada empat format file pencetakan 3D utama yang dapat dibaca mesin.
STL: Sejauh ini format file printer 3D yang paling umum, STL berisi informasi tentang geometri bagian dalam bentuk segitiga tessellated. Itu tidak mengandung informasi seperti warna, bahan, atau tekstur. Ukuran file sebanding dengan detail, yang bisa menjadi masalah.
OBJ: Format file OBJ, kurang ada di mana-mana daripada STL, mengkodekan geometri model 3D dan dapat menyertakan kurva bentuk bebas dan permukaan bentuk bebas selain tessellations. Ini juga dapat berisi informasi tentang warna, bahan, dan tekstur, sehingga berguna untuk proses penuh warna.
3MF: Diciptakan oleh Microsoft, 3MF adalah format berbasis XML dengan ukuran file kecil dan tingkat pencegahan kesalahan yang baik. Ini belum diadopsi secara luas, tetapi didukung oleh perusahaan seperti Stratasys, 3D Systems, Siemens, HP, dan GE.
AMF: Penerus format STL, AMF jauh lebih ramping dan memungkinkan untuk tessellation segitiga melengkung serta yang datar — membuatnya lebih mudah untuk mengkodekan bagian rinci dalam berbagai bentuk. Adopsi format ini lambat sejak diperkenalkan.
Pencetakan 3D menggunakan beberapa terminologi khusus proses yang dapat membingungkan pendatang baru. Istilah ini merujuk pada setelan dan/atau spesifikasi printer yang dapat memengaruhi hasil cetakan 3D.
Saat membuat komponen cetak 3D, Anda mungkin perlu menentukan persentase isi, yang mengacu pada kepadatan internal komponen. Persentase pengisi yang rendah akan menghasilkan bagian yang sebagian besar berongga dengan bahan minimum yang menahan bentuknya; pengisi yang tinggi akan menghasilkan bagian yang kuat, padat, dan lebih berat.
Tinggi lapisan, kadang-kadang disebut sebagai resolusi sumbu Z, adalah jarak antara satu lapisan 2D dari suatu bagian dan yang berikutnya. Ketinggian lapisan yang lebih kecil berarti resolusi yang lebih baik (dan kemungkinan tingkat detail yang lebih tinggi) di sepanjang sumbu Z, yaitu dari atas ke bawah. Ketinggian lapisan yang kecil merupakan indikasi printer berkualitas tinggi, tetapi pengguna dapat menentukan ketinggian lapisan yang lebih besar untuk pencetakan yang lebih cepat dan ekonomis.
Kecepatan cetak printer, diukur dalam milimeter per detik, menunjukkan tingkat di mana mesin dapat memproses bahan mentah. Seperti tinggi lapisan, nilai ini dapat menjadi indikasi kecepatan maksimum printer atau nilai yang ditentukan pengguna:kecepatan pencetakan yang lebih lambat biasanya menghasilkan cetakan yang lebih akurat.
Berlaku untuk proses seperti FDM, suhu cetak biasanya mengacu pada suhu ujung panas, bagian kepala cetak yang memanaskan filamen termoplastik. Beberapa printer FDM juga memiliki alas cetak berpemanas, yang suhunya akan ditentukan oleh pabrikan. Dalam kedua kasus tersebut, suhu biasanya dapat dikontrol oleh pengguna.
Dalam pencetakan 3D, resolusi hampir selalu mengacu pada gerakan sekecil mungkin di sepanjang sumbu X dan Y (lebar dan kedalaman), baik oleh sinar laser (SLA, SLM, dll.) atau printhead (FDM). Nilai ini lebih sulit diukur daripada tinggi lapisan dan tidak selalu sebanding dengannya.
Seperti ketebalan dinding dalam cetakan injeksi, cangkang (atau ketebalan cangkang) mengacu pada ketebalan dinding luar dari bagian cetakan 3D. Saat mencetak 3D, pengguna biasanya harus memilih sejumlah cangkang:satu cangkang =dinding luar ketebalan nosel printer 3D; 2 cangkang =dua kali ketebalan itu, dll.
Mengingat bahwa pencetakan 3D sebagian besar digunakan sebagai alat pembuatan prototipe, cetakan satu warna sudah cukup untuk sebagian besar aplikasi. Namun, ada beberapa opsi untuk pencetakan 3D berwarna, termasuk printer jetting material kelas atas, printer FDM multi-ekstrusi, dan opsi pasca-pemrosesan.
Perusahaan percetakan 3D besar seperti Stratasys, 3D Systems, dan Mimaki telah mengembangkan printer 3D pengaliran bahan dan pengikat yang dapat mencetak model 3D dalam warna penuh seperti printer inkjet 2D. Namun, mesin ini mahal, dan suku cadangnya tidak selalu memiliki sifat mekanik yang baik.
Beberapa printer 3D FDM dilengkapi dengan printhead ganda (atau lebih), memungkinkan dua gulungan filamen — dalam warna yang berbeda atau bahkan bahan yang berbeda sama sekali — untuk dicetak secara bersamaan pada pekerjaan cetak yang sama. Ini sederhana dan terjangkau tetapi biasanya terbatas pada dua warna.
Dimungkinkan untuk membuat cetakan multiwarna menggunakan printer 3D FDM ekstruder tunggal. Ini melibatkan jeda pencetakan pada titik-titik tertentu dan mengganti gulungan filamen dengan filamen warna yang berbeda. Ini adalah metode aplikasi warna yang sangat lambat dan tidak menawarkan kontrol yang sangat tepat atas ke mana arah setiap warna.
Banyak bagian cetakan 3D dapat diwarnai, diwarnai, atau dicat setelah dicetak. Meskipun ini menambahkan langkah lain ke dalam proses, sering kali memberikan keseimbangan terbaik antara kualitas dan efektivitas biaya.
Banyak bagian yang dicetak 3D memerlukan setidaknya beberapa tingkat pasca-pemrosesan setelah dikeluarkan dari alas cetak. Ini dapat mencakup proses penting seperti penghapusan dukungan atau proses kosmetik opsional seperti pengecatan. Beberapa proses berlaku untuk semua atau sebagian besar teknologi pencetakan 3D, sementara beberapa lainnya khusus untuk teknologi.
Teknologi pencetakan 3D seperti FDM dan SLA memerlukan pencetakan struktur pendukung (penopang vertikal antara alas cetak dan bagian itu sendiri) sehingga objek yang dicetak tidak runtuh saat sedang dibuat.
Penopang ini harus dilepas saat bagian selesai. Beberapa printer, seperti mesin FDM ekstrusi ganda, dapat mencetak struktur penopang dalam bahan yang dapat larut, yang memungkinkan penopang mudah dilepas dari bagian sebenarnya menggunakan bahan kimia cair. Penopang yang tidak larut harus dipotong secara manual, meninggalkan bekas yang mungkin perlu diampelas.
Beberapa teknologi pencetakan 3D (misalnya SLA) meninggalkan residu lengket pada bagian-bagiannya, sementara yang lain (SLM, SLS) dapat meninggalkan bekas bedak. Dalam kasus ini, suku cadang perlu dicuci — secara manual atau dengan mesin khusus — atau dihilangkan bubuknya menggunakan udara bertekanan.
Banyak teknologi pencetakan 3D utama mencetak bagian-bagian dalam bahan yang, setelah meninggalkan alas cetak, belum dalam keadaan kimia akhir. Ini kadang-kadang disebut bagian "hijau".
Banyak bagian logam yang dicetak 3D memerlukan perlakuan panas setelah pencetakan untuk meningkatkan fusi lapisan dan menghilangkan kontaminan. Dan printer 3D pengikat pengikat, misalnya, menghasilkan bagian-bagian yang perlu dilepas dan disinter setelah pencetakan untuk menghilangkan pengikat polimer dari dalam bagian logam.
Beberapa bagian yang dicetak dengan resin 3D perlu di-post-curing setelah dicetak untuk meningkatkan kekerasannya dan membuatnya dapat digunakan.
Bagian cetakan 3D dapat dikenakan sejumlah besar teknik penyelesaian permukaan, mulai dari prosedur tekstur seperti pengamplasan dan penghalusan hingga prosedur visual seperti pengecatan dan pewarnaan. Beberapa teknologi, seperti FDM, dapat menghasilkan permukaan yang cukup kasar yang memerlukan pengamplasan, sementara yang lain, seperti SLA, menghasilkan permukaan yang jauh lebih halus. Lihat daftar lengkap layanan finishing permukaan kami untuk informasi lebih lanjut.
Pencetakan 3D tidak harus digunakan sebagai proses yang berdiri sendiri. Alih-alih menganggapnya sebagai pesaing permesinan CNC dan pencetakan injeksi, itu sebenarnya dapat melengkapi proses manufaktur lainnya. Contoh kombinasi meliputi:
Pencetakan 3D bagian utama dari suatu bagian, lalu penggilingan CNC fitur halus untuk toleransi yang lebih ketat
Pencetakan 3D pola master untuk casting investasi atau casting vakum
Pencetakan 3D komponen, lalu cetak injeksi struktur di atasnya dengan cetakan sisipan
Sistem manufaktur hibrida ada yang menggabungkan pencetakan 3D dengan teknologi lain. Misalnya, INTEGREX i-400 AM dari Mazak dan Lasertec DED DMG MORI, dapat melakukan pencetakan 3D dan penggilingan CNC.
Analis telah lama berspekulasi tentang apakah pencetakan 3D dapat membuat proses manufaktur lain menjadi mubazir, termasuk:
Pemesinan
Cetakan
Transmisi
Namun, terlepas dari dorongan dari produsen perangkat keras AM untuk memposisikan pencetakan 3D sebagai teknologi produksi ujung-ke-ujung (lihat, misalnya, inisiatif Industri 4.0 EOS), dalam praktiknya pencetakan 3D tetap terbatas pada pekerjaan manufaktur tertentu tertentu, terutama volume rendah manufaktur dalam bahan tertentu.
Pencetakan 3D tentu saja telah melampaui proses lain di beberapa area. Misalnya, pembuatan prototipe cepat dalam plastik berbiaya rendah seperti ABS sekarang didominasi oleh pencetakan 3D, karena mencetak ABS lebih murah daripada menggunakan mesin. Pencetakan 3D juga tampaknya telah mengukuhkan posisinya sebagai alat yang ideal untuk membuat objek seperti implan medis titanium khusus pasien:kecepatan dan fleksibilitas geometris pencetakan 3D sulit ditandingi dalam situasi tertentu seperti ini.
Meskipun demikian, proses seperti permesinan CNC saat ini tetap lebih baik dalam memproduksi suku cadang dan prototipe berkualitas tinggi dalam bahan teknik seperti POM, PEI, PPS, dan PEEK, sambil meninggalkan permukaan akhir yang jauh lebih unggul daripada pencetakan 3D. Selain itu, proses seperti pencetakan injeksi masih jauh lebih cepat untuk produksi massal komponen plastik sederhana.
Selain itu, sementara manufaktur aditif melihat beberapa kemajuan teknologi paling signifikan dalam manufaktur — memungkinkannya untuk mengklaim pijakan yang lebih besar dalam manufaktur secara keseluruhan — proses yang lebih mapan seperti CNC dan cetakan injeksi juga sedang disempurnakan untuk menghasilkan bagian dengan kualitas yang lebih tinggi.
Pencetakan 3D akan terus mengambil bagian yang lebih besar dari pekerjaan manufaktur, tetapi itu tidak akan menggantikan teknologi lain sama sekali.
Satu dekade yang lalu, industri percetakan 3D yang masih muda sedang mempersiapkan diri untuk apa yang diyakini sebagai revolusi pencetakan 3D:printer 3D di setiap rumah, memungkinkan keluarga untuk mencetak objek baru 3D yang mungkin mereka butuhkan, seperti suku cadang pengganti untuk lemari es mereka, mainan baru untuk anak-anak mereka, atau bahkan komponen untuk membuat printer 3D kedua.
Sekitar 2012–2014, produsen printer 3D FDM seperti MakerBot secara agresif memasarkan printer 3D mereka di pasar konsumen, mencoba meyakinkan orang normal bahwa printer 3D dapat meningkatkan kehidupan rumah dan kehidupan kerja mereka. Namun, jelas bahwa perusahaan-perusahaan ini mencoba mengeksploitasi faktor kebaruan pencetakan 3D dan bahwa produk mereka hanya memiliki sedikit kegunaan praktis; siaran pers MakerBot dari tahun 2012 tampaknya membuktikan hal ini:“Buat seluruh set catur dengan menekan sebuah tombol. Teman, teman sekelas, rekan kerja, dan keluarga akan melihat hasil karya Anda dan berkata 'Wow!'”
Hanya beberapa tahun kemudian, apa yang disebut revolusi pencetakan 3D ini ternyata telah gagal, dan banyak produsen printer 3D mulai menyelaraskan kembali target mereka, berpindah dari lingkungan konsumen ke pasar profesional dan industri, di mana ada aplikasi yang lebih konkret (dan menguntungkan). teknologi aditif.
Selain itu, mereka yang sudah berada di bidang profesional dan industri — perusahaan seperti Sistem 3D dan Stratasys — mulai mencoba mendobrak gagasan pencetakan 3D sebagai teknologi prototipe, memposisikannya sebagai alat produksi massal yang layak (yang jelas bisa lebih menguntungkan bagi industri pencetakan 3D, karena produsen diharapkan mengisi seluruh pabrik dengan printer 3D, membeli perangkat lunak manajemen printer 3D, dan menyewa konsultan pencetakan 3D).
Perusahaan percetakan 3D telah mengabaikan prospek menempatkan printer 3D di setiap rumah tangga. Namun, dalam 10 tahun mereka mungkin berharap untuk melihat beberapa bentuk manufaktur aditif di lebih banyak pabrik.
Meskipun pencetakan 3D kurang menjadi topik pembicaraan di antara orang-orang biasa saat ini dibandingkan pada tahun 2012, teknologi ini terus meningkat pesat di dunia profesional dan industri.
Menurut laporan baru-baru ini, perusahaan riset pasar 3DPBM Research mengharapkan manufaktur aditif logam tumbuh nilainya dari $1,6 miliar pada tahun 2020 menjadi $30 miliar pada tahun 2030, dan ini sebagian besar disebabkan oleh reposisi AM sebagai alat produksi dan pengembangan yang lebih tinggi. -bahan rekayasa kinerja. (Meskipun demikian, pencetakan 3D akan tetap menjadi alat pembuatan prototipe yang berharga di banyak industri, dan aplikasi pembuatan prototipe akan mendapat manfaat yang sama dari peningkatan teknologi.)
Namun, bukan hanya AM metal yang tumbuh. Teknologi seperti Multi Jet Fusion dari HP telah membuka kemungkinan baru dalam pencetakan plastik, sementara inovator seperti Carbon telah mengembangkan proses kecepatan tinggi baru dalam kategori fotopolimerisasi. Area khusus seperti bioprinting 3D dan pencetakan mikro 3D juga secara teratur membuat terobosan baru, sementara pencetakan 3D komposit (misalnya pencetakan 3D serat karbon berkelanjutan) juga meningkat:IDTechEX mengharapkan pasar pencetakan 3D komposit bernilai $1,7 miliar pada tahun 2030.
Singkatnya, pencetakan 3D secara bertahap akan menjadi pesaing serius bagi proses manufaktur lain di banyak disiplin ilmu.
Meskipun China hanya menawarkan beberapa produsen printer 3D terkemuka — UnionTech (SLA), Farsoon (DMLS, SLS), Shining 3D (FDM, DLP), dan Creality (FDM, DLP, SLA) adalah beberapa nama yang lebih terkenal — China dan kawasan Asia-Pasifik adalah salah satu pasar pencetakan 3D yang tumbuh paling cepat, menunjukkan adopsi yang meluas (sebagian berkat insentif pemerintah).
At present, AM activity in China is concentrated in Shanghai, Xi’an, Guangdong (where 3ERP is headquartered), and the Bohai Economic Rim, which includes Tianjin, Hebei, Liaoning, and Shandong. Some major western AM companies like 3D Systems, Stratasys, and EOS have offices in Shanghai.
Although production of Chinese 3D printers is dominated by FDM and resin technologies, around half of printers sold in China are for industrial use (as opposed to personal or small-scale professional use).
In October 2020, market research company CONTEXT found that China’s 3D printing market had been far more resilient in the face of the pandemic than other markets and was playing a major role in the recovery of the global 3D printing market.
Investment in 3D printing hardware and software is not suitable for all businesses, and many successful companies outsource their 3D printing needs to third parties, such as online 3D printing service bureaus (for one-off projects) or with prototyping and manufacturing partners like 3ERP (for one-off projects or repeat orders).
When outsourcing 3D printing services, it is important to consider whether your business needs design and production services, or production services only. (Bear in mind that a poorly executed 3D model may not 3D print successfully.)
In general, however, ordering 3D printed parts from a third party is simpler than ever. Many manufacturers are able to commence 3D printing with just a digital 3D model, although more important projects may also require a technical drawing to convey extra information such as materials, colors, and tolerances. Some 3D printing service providers (3ERP included) will offer advice on suitable 3D printing technologies and materials for your project.
See our 3D printing services in full, including available technologies and materials, or request a quote for your 3D printing project.
Mesin CNC
Ada banyak cara untuk membangun proyek elektronik yang dapat diprogram dan menarik. Pertama, Anda dapat menggunakan papan Arduino atau Raspberry Pi yang lebih populer. Namun, jika Anda mencari cara yang lebih mudah ke platform Xilinx, Anda memerlukan papan PYNQ. Sebenarnya, papan PYNQ dapat membuka
Permesinan CNC adalah salah satu metode pemesinan yang paling umum. Pembuatan prototipe cepat dan produksi batch kecil semuanya bergantung pada keunggulan permesinan CNC seperti presisi, ukuran, biaya, dll. Mengetahui pemrosesan plastik CNC dapat membantu Anda mendapatkan kejelasan lebih lanjut tent
Manufaktur telah mengalami perubahan drastis dalam sepuluh tahun terakhir. Pabrik produksi besar-besaran memberi jalan bagi industri skala kecil yang mengirimkan suku cadang kustom dalam jumlah rendah. Fasilitas ini, yang disebut toko mesin CNC, dilengkapi dengan baik untuk menyediakan layanan mesin
Bagaimana jika pipa dapat memperbaiki dirinya sendiri secara otomatis jika retak atau pecah, atau pakaian dapat berubah sesuai dengan cuaca atau aktivitas yang dilakukan pengguna ? Perabotan yang merakit dirinya sendiri, prostesis yang beradaptasi dengan pertumbuhan... Ini hanyalah beberapa kemungki
