Panduan Definitif Pencetakan 3D: Dari Dasar hingga Teknik Lanjutan

Pencetakan 3D adalah teknologi prototipe dan produksi digital yang memproduksi bagian plastik atau logam satu lapis demi lapis. Ini juga dikenal sebagai manufaktur aditif karena material ditambahkan secara bertahap untuk membangun bagian, berlawanan dengan proses manufaktur pengurangan — seperti mesin CNC, pemotongan laser, pemotongan plasma, air jet, stempel, dll. — yang menghapus material untuk membentuk bahan baku.

Meskipun ditemukan pada tahun 1980-an, pencetakan 3D telah tumbuh pesat dalam abad ke-21, dengan pencetakan plastik 3D menjadi metode prototipe yang penting dan manufaktur aditif logam berkualitas tinggi kini umum di industri seperti penerbangan dan kedokteran.

Berbagai tipe pencetak 3D bekerja dengan cara yang berbeda, meskipun biasanya berbagi karakteristik dasar yang sama. Semua pencetak 3D dikontrol oleh instruksi komputer (dalam bentuk G-code) dan bekerja dengan mengubah bahan baku — mis. serbuk logam, resin cair, atau filamen termoplastik — menjadi bentuk baru, satu lapis demi lapis, hingga objek 3D lengkap terbentuk.

Meskipun manufaktur aditif kualitas produksi sedang tumbuh, pencetak 3D masih terutama digunakan sebagai alat prototipe. Ini karena mereka memiliki biaya awal yang sangat rendah, tidak membutuhkan tooling, dan sangat cepat dalam mencetak item tunggal.

Panduan ini melihat dasar-dasar pencetakan 3D, termasuk teknologi pencetakan 3D utama dan material, keuntungan pencetakan 3D dibandingkan proses yang serupa, dan aplikasi umum pencetakan 3D.

Teknologi pencetakan 3D

FDM

Fused deposition modeling (FDM), kadang-kadang dikenal sebagai fused filament fabrication (FFF), adalah teknologi pencetakan 3D yang mencetak filamen termoplastik dengan memanaskannya hingga keadaan cair lalu mengeluarkannya melalui nozzle pada printhead yang bergerak.

FDM bekerja dengan mengeluarkan aliran konstan material termoplastik dari printhead yang bergerak sepanjang dua sumbu (menurut instruksi komputer); material yang dieluarkan membentuk bentuk 2D pada print bed, pendingin, dan akhirnya mengeras. Printhead kemudian ditingkatkan secara bertahap untuk pindah ke lapisan 2D berikutnya, yang dicetak di atas yang pertama, dan proses ini diulang hingga seluruh bentuk 3D dicetak.

Karena rentang materialnya, keterjangkauan, dan kegunaannya di lingkungan non-industri, FDM adalah teknologi pencetakan 3D dominan untuk konsumen dan juga banyak digunakan di lingkungan profesional sebagai alat prototipe.

Produsen pencetak 3D FDM terkemuka meliputi Stratasys, Ultimaker, MakerBot, FlashForge, Zortrax, dan LulzBot.

SLA

Stereolithography (SLA) adalah bentuk vat photopolymerization yang menggunakan sinar laser untuk membuat bentuk 3D dalam tangki resin cair sensitif cahaya.

Proses SLA bekerja dengan memindahkan sinar laser yang sangat terfokus dalam pola yang tepat dalam tangki resin. Karena resin sensitif cahaya, sinar laser mampu mengeras dan mengeras resin, tetapi hanya di area tepat yang difokuskan. Ini memungkinkan pencetak 3D SLA untuk membentuk bentuk 2D padat dalam resin cair sebelum memindahkan platform bangun secara bertahap ke lapisan berikutnya. (Teknologi photopolymerization terkait, digital light processing (DLP), menggunakan proyektor alih-alih sinar laser.)

SLA adalah proses pencetakan 3D yang akurat yang menghasilkan bagian plastik rapuh dengan permukaan halus. Ini digunakan untuk prototipe dan di bidang seperti gigi dan produksi perhiasan.

Produsen pencetak 3D SLA terkemuka meliputi Formlabs, Creality, XYZprinting, dan DWS Systems.

SLS

Selective laser sintering (SLS) adalah teknologi pencetakan 3D yang menggunakan sinar laser untuk sinter partikel serbuk material, biasanya nylon atau poliamida.

Selama proses SLS, print bed ditutupi dengan lapisan tipis serbuk. Laser yang dikontrol komputer kemudian menggambar bentuk 2D dalam serbuk, memfuse partikel dan menciptakan bentuk padat. Setelah lapisan 2D selesai, print bed bergerak secara bertahap untuk memungkinkan pencetakan lapisan berturut-turut. Karena bagian yang dicetak selalu dikelilingi oleh serbuk yang tidak tersinter, ia tidak memerlukan struktur pendukung (sejenis rangka yang dicetak yang digunakan dalam teknologi seperti FDM untuk menjaga bagian tetap utuh).

SLS digunakan baik untuk prototipe maupun produksi volume rendah. Keuntungan meliputi kebebasan geometri dan kemampuan untuk mencetak beberapa bagian padat dalam satu pekerjaan cetak.

Produsen pencetak 3D SLS meliputi EOS, 3D Systems, dan Prodways (industrial), serta Sinterit, Sintratec, dan Formlabs (desktop).

Multi Jet Fusion

Multi Jet Fusion (MJF), yang dikembangkan oleh raksasa pencetakan HP, adalah proses pencetakan 3D powder bed fusion lain untuk membuat bagian polimer.

Ini mirip dengan SLS tetapi, alih-alih menggunakan laser untuk sinter partikel serbuk, itu menyetorkan tinta khusus pada serbuk yang membantu menyerap cahaya inframerah; cahaya inframerah kemudian diarahkan pada serbuk, menyebabkan fusasi partikel.

MJF dapat dianggap sebagai kombinasi SLS dan binder jetting — proses yang biasanya digunakan untuk membuat bagian logam.

Material Jetting

Jangan diragukan dengan binder jetting, material jetting adalah keluarga yang berbeda dari proses pencetakan 3D di mana printhead inkjet menyetorkan material lapis demi lapis.

Proses material jetting bekerja dengan secara selektif menyetorkan material photoreaktif pada print bed kemudian mengeraskannya dengan cahaya UV — somewhat like SLA, but without the vat of liquid. Proses ini diulang, lapis demi lapis, hingga bagian selesai. Beberapa pencetak menggunakan jetting berkelanjutan sementara yang lain menggunakan drop-on-demand.

Pencetak 3D material jetting biasanya mencetak dengan photopolimer termostat cair, dan ini dapat menunjukkan properti material yang berbeda.

Produsen pencetak 3D material jetting terkemuka meliputi 3D Systems, Stratasys (PolyJet), dan Xjet.

SLM

Selective laser melting (SLM) adalah proses manufaktur aditif logam dan salah satu bentuk terpenting pencetakan 3D untuk produksi bagian akhir.

SLM, bentuk powder bed fusion, mirip dengan SLS karena menggunakan laser yang diarahkan pada tempat tidur serbuk logam. Namun, partikel dapat dimurnikan sepenuhnya alih-alih hanya disinter, dan proses ini digunakan untuk memproses berbagai serbuk logam alih-alih nylon dan poliamida. Perbedaan lain adalah bahwa SLM biasanya memerlukan ruang pencetakan yang tertutup yang berisi gas iners. Peningkatan teknologi SLM telah membuatnya menjadi alternatif yang sebenarnya untuk mesin dan cetak.

SLM memiliki berbagai penggunaan, mulai dari prototipe logam cepat hingga produksi komponen penerbangan akhir dan implan medis titan.

Produsen pencetak 3D SLM terkemuka meliputi SLM Solutions dan Renishaw.

DMLS

Direct metal laser sintering (DMLS) adalah bentuk lain dari powder bed fusion manufaktur aditif untuk bagian logam.

DMLS mirip dengan SLS karena menggunakan laser untuk sinter partikel; namun, ini digunakan untuk logam alih-alih nylon. DMLS juga mirip dengan SLM dalam banyak cara, namun laser-nya tidak melelehkan mentah seperti yang dilakukan SLM. Oleh karena itu, DMLS biasanya terbatas pada alloy logam.

Pencetakan 3D DMLS didominasi oleh EOS, yang mengembangkan proses (dan nama DMLS) pada tahun 1990-an.

Binder Jetting

Binder jetting adalah proses pencetakan 3D yang unik yang menggunakan binder untuk membuat bagian dari serbuk logam, pasir, atau keramik.

Proses binder jetting bekerja dengan melapisi print bed dengan serbuk, kemudian secara selektif menyemprot serbuk dengan binder (sejenis perekat) untuk membuat bentuk 2D. Perekat seperti perekat ini menyatukan partikel serbuk alih-alih, misalnya, menyinterkannya bersama-sama. Platform bangun kemudian bergerak untuk memungkinkan pencetak meikat lapisan berikutnya, dan seterusnya.

Bagian binder jet biasanya perlu dirawat panas atau diinfiltrasi (dengan material lain) setelah pencetakan, untuk menghapus material binder dan memperkuat bagian.

Perusahaan pencetak 3D binder jetting terkemuka meliputi 3D Systems, ExOne, Desktop Metal, Markforged, dan HP.

Material pencetakan 3D

Filamen termoplastik (FDM)

Mayoritas material yang digunakan dalam pencetakan 3D FDM adalah filamen termoplastik yang tersedia dalam gulungan dengan ukuran bervariasi. Termoplastik meleleh saat dipanaskan lalu mengeras kembali saat didinginkan tanpa mengubah komposisi kimia mereka; ini membuatnya sempurna untuk pencetakan 3D tipe ekstrusi.

Filamen termoplastik FDM umum untuk semua tujuan adalah asam polilaktik (PLA), yang memiliki titik leleh rendah dan ramah lingkungan. Akrilonitril butadien styrene (ABS), yang memiliki titik leleh lebih tinggi tetapi lebih mudah diekstrusi, adalah pilihan populer lainnya. Material pencetakan 3D FDM umum lainnya termasuk PETG dan PC.

Sementara sebagian besar termoplastik yang dapat dicetak kaku, ada beberapa filamen fleksibel FDM seperti TPE dan TPU yang cocok untuk bagian seperti karet.

Filamen komposit (FDM)

Banyak pencetak 3D FDM mampu mencetak termoplastik yang diperkuat dengan aditif seperti kaca atau serat karbon. Material ini dapat memiliki kekuatan yang jauh lebih baik daripada termoplastik biasa (meskipun, karena potongan kaca atau serat yang dipotong secara acak, material biasanya lebih lemah daripada serat berkelanjutan yang dicetak, yang membutuhkan teknologi pencetakan yang khusus dan mahal).

Resin cair (SLA, DLP)

Material untuk proses pencetakan 3D vat photopolymerization seperti SLA dan DLP datang dalam bentuk resin cair sensitif cahaya yang berisi monomer, oligomer, dan photoinitiator. Resin ini diuras oleh sumber cahaya untuk membuat bagian cetak 3D padat.

Ada berbagai resin untuk berbagai kebutuhan — misalnya, beberapa sepenuhnya transparan, sementara yang lain menawarkan tingkat resistensi dampak yang lebih tinggi — tetapi mereka tidak memiliki nama universal seperti termoplastik. Alih-alih, produsen resin pencetakan 3D yang berbeda menghasilkan campuran resin yang berbeda yang sering memiliki label sederhana seperti “resin standar” atau “resin jernih.”

Serbuk nylon/poliamida (SLS)

Material pencetakan 3D SLS yang paling banyak digunakan adalah nylon, termoplastik rekayasa yang menghasilkan bagian cetak 3D yang kuat, kaku, dan tahan lama.

Pencetak 3D SLS menyinter nylon dalam bentuk serbuk, dan ada beberapa tipe serbuk nylon (dan serbuk lain) yang dapat dicetak. Nylon 12 adalah material serbaguna yang baik untuk bagian dan prototipe, sementara Nylon 11 sangat kuat dan duktil. Nylon terisi aluminium dan TPU adalah opsi serbuk SLS lainnya.

Serbuk logam (SLM, DMLS)

Proses manufaktur aditif logam seperti SLM kompatibel dengan serbuk logam yang dapat dilelehkan oleh sinar laser pencetak. Serbuk ini sering dibuat oleh gas atomization, yang menghasilkan partikel bola yang mengalir dengan mudah.

Berbagai macam logam tersedia sebagai serbuk pencetakan 3D untuk SLM dan proses powder bed fusion lainnya. Ini termasuk alloy titan dengan kekuatan tinggi dan suhu tinggi; alloy aluminium; baja karat; alloy kobalt-krom; dan alloy nikel.

Perangkat lunak pencetakan 3D

Pencetak 3D adalah mesin digital, dan oleh karena itu perangkat lunak memainkan peran penting dalam proses pencetakan 3D. Meskipun ada beberapa tumpang tindih antara tipe perangkat lunak pencetakan 3D (beberapa suite perangkat lunak berisi banyak alat yang berbeda), ada empat kategori utama: pemodelan 3D, perbaikan STL, slicing, dan manajemen cetak.

Perangkat lunak pemodelan 3D

Perangkat lunak desain berbantu komputer (CAD), kadang-kadang disebut perangkat lunak pemodelan 3D, digunakan untuk mendesain model 3D pada layar komputer yang akhirnya dapat diubah menjadi objek cetak 3D fisik.

Jenis perangkat lunak ini mungkin memungkinkan Anda untuk memodelkan bentuk 3D secara visual, dengan memilih parameter, atau dengan menulis kode. Fitur mungkin mencakup alat pemodelan otomatis, integrasi CAM, dan alat simulasi.

Beberapa perangkat lunak pemodelan 3D pencetakan 3D umum adalah TinkerCAD dan Fusion 360 (keduanya dari Autodesk), SolidWorks dari Dassault Systèmes, Rhino, dan Blender.

Perangkat lunak perbaikan STL

Perangkat lunak perbaikan STL atau perbaikan mesh — kadang-kadang dikemas dengan CAD atau perangkat lunak slicing — dirancang untuk menganalisis dan memperbaiki file yang dapat dicetak 3D untuk memfasilitasi pencetakan yang mulus.

Paket perbaikan STL mandiri populer termasuk Magics dari Materialise dan Netfabb/Meshmixer dari Autodesk, sementara Fusion 360 dan Blender yang disebutkan di atas dilengkapi dengan alat perbaikan STL.

Perangkat lunak slicing

Perangkat lunak pemodelan 3D membuat file mesh yang berisi informasi tentang model 3D, tetapi pencetak 3D tidak dapat memproses file ini. Inilah tempat perangkat lunak slicing pencetak 3D hadir.

Perangkat lunak slicing memotong mesh 3D menjadi lapisan individual yang dapat dicetak 3D secara berurutan, dan mengekspor data tentang lapisan-lapisan ini sebagai G-code, yang dapat dibaca dan dieksekusi oleh pencetak 3D.

Slic3r, Cura, dan Repetier adalah semua aplikasi perangkat lunak slicing pencetakan 3D umum.

Perangkat lunak manajemen cetak

Beberapa pengguna pencetak 3D — terutama mereka yang menjalankan beberapa pencetak sekaligus — mungkin memerlukan perangkat lunak manajemen pencetakan 3D untuk mengelola pekerjaan cetak, mengawasi kinerja dan status mesin, dan memantau persediaan material.

Alat manajemen cetak mencakup alat berbasis web yang ramah pengguna seperti OctoPrint, hingga sistem eksekusi manufaktur aditif (MES) profesional seperti Materialise Streamics dan Oqton FactoryOS.

Keuntungan pencetakan 3D

Ada banyak keuntungan menggunakan pencetakan 3D dibandingkan proses alternatif seperti mesin CNC dan injeksi cetak. Ini meliputi:

Kecepatan: Khususnya untuk prototipe cepat bagian tunggal, pencetakan 3D adalah salah satu metode pembuatan tercepat. File digital dapat dikirim ke pencetak 3D dengan persiapan minimal. Ini dapat memberikan perusahaan keunggulan bersaing, mempersingkat siklus R&D dan waktu ke pasar.

Biaya: Karena tidak diperlukan tooling yang mahal, pencetakan 3D sangat murah untuk memproduksi bagian tunggal atau run pendek. Ada juga pemborosan material yang minimal, karena proses ini aditif, bukan pengurangan.

Kebebasan geometri: Pencetakan 3D tunduk pada lebih sedikit keterbatasan desain dibandingkan proses seperti injeksi cetak, yang memungkinkan pola kompleks dan bahkan bagian internal kompleks. Ini terutama benar untuk proses powder bed seperti SLS, karena serbuk mendukung struktur yang dicetak dari semua sisi.

Konsistensi: Meskipun pencetakan 3D sering digunakan untuk bagian tunggal dan prototipe, sebenarnya menghasilkan duplikat yang sangat konsisten, karena kualitas bagian tidak bergantung pada faktor seperti umur cetakan atau aus alat.

Keterbatasan pencetakan 3D meliputi kecepatan yang rendah dalam volume besar, kekuatan bagian yang terbatas dibandingkan proses pengurangan dan pembentukan, biaya material (filamen FDM lebih mahal daripada setara volume pelet injeksi cetak, misalnya), rentang material yang terbatas, dan opsi pewarnaan yang terbatas.

Aplikasi pencetakan 3D

Pencetakan 3D memiliki penggunaan di berbagai industri, baik untuk prototipe cepat maupun produksi run pendek.

Prototipe cepat

Di seluruh industri, aplikasi kunci pencetakan 3D adalah prototipe cepat bagian baru selama R&D. Tidak ada teknologi lain yang lebih cocok untuk pembuatan instan bagian plastik atau logam — bahkan di lingkungan non-pabrik.

Pencetak 3D dapat digunakan internal oleh perusahaan, sementara beberapa bisnis memilih untuk memesan prototipe cetak 3D melalui service bureau.

Medis

Pencetakan 3D dapat digunakan untuk memproduksi komponen medis seperti implan titan spesifik pasien dan panduan bedah (SLM), prostetik cetak 3D (SLS, FDM), dan bahkan jaringan manusia yang dicetak 3D. Komponen untuk peralatan dan mesin medis — mesin X-ray, peralatan MRI, dll. — juga dapat dicetak 3D.

Teknologi seperti SLA dan SLS juga banyak digunakan di industri gigi untuk model, prostetik, dan restorasi.

Penerbangan

Industri penerbangan telah menjadi pengadopsi besar teknologi pencetakan 3D, karena memungkinkan untuk membuat bagian yang sangat ringan dengan rasio kekuatan terhadap berat yang bagus. Contoh bagian termasuk komponen sederhana seperti partisi kabin (SLS), hingga komponen mesin inovatif (SLM) seperti ujung nozel bahan bakar yang dicetak 3D yang dikembangkan dan diproduksi oleh GE.

Otomotif

Perusahaan otomotif secara teratur menggunakan pencetak 3D untuk memproduksi cadangan dan perbaikan tunggal, serta prototipe cepat. Bagian mobil yang sering dicetak 3D termasuk bracket, komponen dashboard, dan komponen antena (FDM).

Contoh yang lebih ekstrem termasuk mobil dengan komponen struktural logam cetak 3D yang besar, seperti model awal dari startup otomotif Divergent.

Perhiasan dan seni

Teknologi pencetakan 3D seperti SLA banyak digunakan (sebagai proses pembuatan tidak langsung) dalam produksi dan perbaikan perhiasan, sementara hampir semua jenis pencetak 3D dapat digunakan untuk menciptakan karya seni dan patung.

Konstruksi

Peningkatan dalam manufaktur aditif kualitas produksi telah meluaskan cakupan aplikasi dalam konstruksi dan arsitektur. Pencetakan beton 3D, yang bekerja sedikit seperti FDM tetapi dengan extruder nozzle yang sangat lebar, memainkan peran dalam industri ini, tetapi teknologi pencetakan 3D yang lebih umum seperti SLM dapat digunakan untuk membuat item seperti struktur jembatan.

Format file pencetakan 3D

Bagian cetak 3D dapat dirancang menggunakan perangkat lunak CAD standar, tetapi pencetak 3D hanya dapat membaca format file tertentu. Ada empat format file pencetakan 3D yang dapat dibaca mesin utama.

STL: Dengan jauh format file pencetak 3D yang paling umum, STL berisi informasi tentang geometri bagian dalam bentuk segitiga teselasi. Ini tidak berisi informasi seperti warna, material, atau tekstur. Ukuran file berbanding lurus dengan detail, yang dapat menjadi masalah.

OBJ: Format file OBJ, kurang luas daripada STL, mengkode geometri model 3D dan dapat mencakup kurva bebas dan permukaan bebas di samping teselasi. Ini juga dapat berisi informasi tentang warna, material, dan tekstur, sehingga berguna untuk proses warna penuh.

3MF: Ditemukan oleh Microsoft, 3MF adalah format berbasis XML dengan ukuran file kecil dan tingkat pencegahan kesalahan yang baik. Ini belum banyak diadopsi, tetapi didukung oleh perusahaan seperti Stratasys, 3D Systems, Siemens, HP, dan GE.

AMF: Penerus format STL, AMF jauh lebih ringkas dan memungkinkan teselasi segitiga lengkung serta segitiga datar — membuatnya jauh lebih mudah untuk mengkode bagian detail dalam berbagai bentuk. Adopsi format ini telah lambat sejak diperkenalkannya.

Pengaturan dan spesifikasi pencetakan 3D

Pencetakan 3D menggunakan beberapa terminologi khusus proses yang dapat membingungkan bagi pemula. Istilah ini merujuk pada pengaturan dan/atau spesifikasi pencetak yang dapat mempengaruhi bagaimana bagian cetak 3D terbentuk.

Infill

Saat membuat bagian cetak 3D, Anda mungkin perlu menentukan persentase infill, yang merujuk pada kepadatan internal bagian. Persentase infill rendah akan menghasilkan sebagian besar bagian rongga dengan minimum material yang memegang bentuk bersama-sama; infill tinggi akan menghasilkan bagian yang kuat, padat, dan lebih berat.

Tinggi lapisan

Tinggi lapisan, kadang-kadang disebut resolusi sumbu Z, adalah jarak antara satu lapisan 2D bagian dan yang berikutnya. Tinggi lapisan yang lebih kecil berarti resolusi yang lebih halus (dan tingkat detail yang lebih tinggi) sepanjang sumbu Z, yaitu dari atas ke bawah. Tinggi lapisan kecil adalah indikasi pencetak berkualitas tinggi, tetapi pengguna dapat menentukan tinggi lapisan yang lebih besar untuk pencetakan yang lebih cepat dan lebih ekonomis.

Kecepatan cetak

Kecepatan cetak pencetak, diukur dalam milimeter per detik, menunjukkan tingkat di mana mesin dapat memproses bahan baku. Seperti tinggi lapisan, nilai ini dapat menjadi indikasi kecepatan maksimum pencetak atau nilai yang ditentukan pengguna: kecepatan cetak yang lebih lambat biasanya menghasilkan cetakan yang lebih akurat.

Suhu cetak

Berlaku untuk proses seperti FDM, suhu cetak biasanya merujuk pada suhu hotend, bagian printhead yang memanaskan filamen termoplastik. Beberapa pencetak FDM juga memiliki print bed yang dipanaskan, suhu yang akan ditentukan oleh produsen. Dalam kedua kasus, suhu biasanya dapat dikontrol pengguna.

Resolusi

Dalam pencetakan 3D, resolusi hampir selalu merujuk pada gerakan terkecil yang mungkin 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 berbanding lurus dengannya.

Shells

Seperti ketebalan dinding dalam injeksi cetak, shells (atau ketebalan shell) merujuk pada ketebalan dinding luar bagian cetak 3D. Saat pencetakan 3D, biasanya pengguna harus memilih jumlah shell: satu shell = dinding luar dengan ketebalan nozzle pencetak 3D; 2 shell = dua kali ketebalan itu, dan seterusnya.

Pencetakan 3D berwarna

Mengingat pencetakan 3D sebagian besar digunakan sebagai alat prototipe, cetakan satu warna sudah cukup untuk sebagian besar aplikasi. Namun, ada beberapa opsi untuk pencetakan 3D berwarna, termasuk pencetak material jetting high-end, pencetak FDM multi-extruder, dan opsi pemrosesan pasca.

Teknologi jetting

Perusahaan pencetakan 3D besar seperti Stratasys, 3D Systems, dan Mimaki telah mengembangkan pencetak 3D material jetting dan binder jetting yang dapat mencetak model 3D dengan warna penuh seperti pencetak inkjet 2D. Namun, mesin ini mahal, dan bagian tidak selalu memiliki properti mekanis yang sangat baik.

Multi-extrusion

Beberapa pencetak 3D FDM datang dengan dual (atau lebih) printhead, yang memungkinkan dua gulungan filamen — dalam warna yang berbeda atau bahkan material yang berbeda sama sekali — untuk dicetak secara bersamaan pada pekerjaan cetak yang sama. Ini sederhana dan terjangkau tetapi biasanya terbatas pada dua warna.

Filamen swapping

Mungkin untuk membuat cetakan multicolor menggunakan pencetak 3D FDM single-extruder. Ini melibatkan menjeda pencetakan pada titik-titik tertentu dan mengganti gulungan filamen dengan filamen warna berbeda. Ini adalah metode aplikasi warna yang sangat lambat dan tidak menawarkan kontrol yang sangat tepat di mana setiap warna pergi.

Menambahkan warna setelah pencetakan

Banyak bagian cetak 3D dapat dicelup, diberi warna, atau dicat setelah pencetakan. Meskipun ini menambahkan langkah lain ke proses, ini sering memberikan keseimbangan terbaik antara kualitas dan kehematan biaya.

Pemrosesan pasca bagian cetak 3D

Banyak bagian cetak 3D memerlukan setidaknya beberapa tingkat pemrosesan pasca setelah keluar dari print bed. Ini dapat mencakup proses penting seperti penghapusan struktur pendukung atau proses kosmetik opsional seperti pengecatan. Beberapa proses berlaku untuk semua atau sebagian besar teknologi pencetakan 3D, sementara yang lain spesifik teknologi.

Penghapusan struktur pendukung

Teknologi pencetakan 3D seperti FDM dan SLA memerlukan pencetakan struktur pendukung (strut vertikal antara print bed dan bagian itu sendiri) sehingga objek yang dicetak tidak runtuh saat sedang dibangun.

Struktur pendukung ini perlu dihapus ketika bagian selesai. Beberapa pencetak, seperti mesin FDM dual-extrusion, dapat mencetak struktur pendukung dengan material yang larut, yang memungkinkan struktur pendukung untuk mudah dipisahkan dari bagian sebenarnya menggunakan cairan kimia. Struktur pendukung yang tidak larut perlu dipotong secara manual dari bagian, meninggalkan tanda yang mungkin perlu dioles.

Pencucian & penghapusan serbuk

Beberapa teknologi pencetakan 3D (mis. SLA) meninggalkan sisa lengket pada bagian, sementara yang lain (SLM, SLS) dapat meninggalkan jejak serbuk. Dalam kasus ini, bagian perlu dicuci — secara manual atau dengan mesin khusus — atau dibersihkan serbuknya menggunakan udara tekanan.

Perawatan panas

Banyak teknologi pencetakan 3D kunci mencetak bagian dalam material yang, saat keluar dari print bed, belum dalam keadaan kimia akhirnya. Ini kadang-kadang disebut bagian “mentah”.

Banyak bagian logam cetak 3D memerlukan perawatan panas setelah pencetakan untuk meningkatkan fusi lapisan dan menghapus kontaminan. Dan pencetak 3D binder jetting, misalnya, menghasilkan bagian yang memerlukan debinding dan sintering setelah pencetakan untuk menghapus pembalik polimer dari dalam bagian logam.

Beberapa bagian resin cetak 3D perlu di-post-cured setelah pencetakan untuk meningkatkan kekerasan mereka dan membuatnya dapat digunakan.

Penyelesaian permukaan

Bagian cetak 3D dapat tunduk pada sejumlah besar teknik penyelesaian permukaan, dari prosedur tekstural seperti pengolesan dan pemulusan hingga prosedur visual seperti pengecatan dan pemberian warna. Beberapa teknologi, seperti FDM, dapat menghasilkan permukaan cukup kasar yang memerlukan pengolesan, sementara yang lain, seperti SLA, menghasilkan permukaan yang jauh lebih halus. Lihat daftar lengkap kami layanan penyelesaian permukaan untuk informasi lebih lanjut.

Menggabungkan pencetakan 3D dengan teknologi lain

Pencetakan 3D tidak harus digunakan sebagai proses mandiri. Alih-alih memikirkannya sebagai pesaing mesin CNC dan injeksi cetak, itu sebenarnya dapat melengkapi proses manufaktur lain ini. Contoh kombinasi meliputi:

Mencetak bagian utama bagian dengan pencetakan 3D, kemudian CNC milling halus halus untuk toleransi yang lebih ketat

Mencetak pola master untuk cetak investasi atau cetak vacum

Mencetak komponen, kemudian injeksi cetak struktur di atasnya dengan insert molding

Sistem manufaktur hibrid ada yang menggabungkan pencetakan 3D dengan teknologi lain. Mazak’s INTEGREX i-400 AM dan DMG MORI’s Lasertec DED, misalnya, dapat melakukan baik pencetakan 3D maupun CNC milling.

Apakah pencetakan 3D akan menggantikan proses manufaktur lain?

Analis telah lama berspekulasi apakah pencetakan 3D dapat membuat proses manufaktur lain menjadi redundan, termasuk:

Mesin

Cetak injeksi

Cetak logam

Namun, meskipun dorongan dari produsen hardware AM untuk memosisikan pencetakan 3D sebagai teknologi produksi ujung-ke-ujung (lihat, misalnya, inisiatif Industry 4.0 EOS), dalam praktiknya pencetakan 3D tetap terbatas pada pekerjaan manufaktur tertentu, terutama produksi volume rendah dalam material tertentu.

Pencetakan 3D tentu telah melewati proses lain di beberapa area. Misalnya, prototipe cepat dalam plastik murah seperti ABS kini didominasi oleh pencetakan 3D, karena lebih murah untuk mencetak ABS daripada memesinnya. Pencetakan 3D juga tampaknya telah membuktikan tempatnya sebagai alat ideal untuk memproduksi objek seperti implan medis titan spesifik pasien: baik kecepatan maupun fleksibilitas geometri pencetakan 3D sulit ditandingi dalam situasi tertentu seperti ini.

Namun, proses seperti mesin CNC saat ini tetap lebih baik dalam memproduksi bagian dan prototipe berkualitas tinggi dalam material rekayasa seperti POM, PEI, PPS, dan PEEK, sementara meninggalkan finishing permukaan yang jauh lebih unggul daripada pencetakan 3D. Selain itu, proses seperti injeksi cetak masih jauh lebih cepat untuk produksi massal komponen plastik sederhana.

Selain itu, sementara manufaktur aditif sedang melihat beberapa kemajuan teknologi yang paling signifikal dalam manufaktur — yang memungkinkan untuk mengklaim posisi yang lebih besar dalam manufaktur secara keseluruhan — proses yang lebih terbukti seperti CNC dan injeksi cetak juga sedang diedit untuk memproduksi bagian dengan kualitas yang lebih tinggi.

Pencetakan 3D akan terus mengambil porsi yang lebih besar dari pekerjaan manufaktur, tetapi tidak akan menggantikan teknologi lain sepenuhnya.

Bagaimana pencetakan 3D 10 tahun yang lalu?

Sepuluh tahun yang lalu, industri pencetakan 3D yang baru lahir menyiapkan diri untuk apa yang diyakini akan menjadi revolusi pencetakan 3D: pencetak 3D di setiap rumah, yang memungkinkan keluarga untuk mencetak objek baru yang mungkin mereka butuhkan, seperti bagian cadangan untuk kulkas mereka, mainan baru untuk anak-anak mereka, atau bahkan komponen untuk membangun pencetak 3D kedua.

Di sekitar 2012–2014, produsen pencetak 3D FDM seperti MakerBot secara agresip memasarkan pencetak 3D mereka ke pasar konsumen, mencoba meyakinkan orang biasa bahwa pencetak 3D dapat meningkatkan kehidupan rumah dan pekerjaan mereka. Namun, jelas bahwa perusahaan ini mencoba mengeksploitasi faktor keajaiban pencetakan 3D dan produk mereka memiliki kegunaan praktis yang sedikit; press release MakerBot dari 2012 tampaknya membuktikan ini: “Buat satu set catur utuh dengan sentuhan tombol. Teman, teman sekelas, rekan kerja, dan keluarga akan melihat hal yang Anda buat dan berkata ‘Wow!'”

Beberapa tahun kemudian, revolusi pencetakan 3D yang disebut-sebut ini jelas telah gagal, dan banyak produsen pencetak 3D mulai menargetkan ulang, bergerak dari bidang konsumen ke pasar profesional dan industri, di mana ada aplikasi teknologi aditif yang lebih konkret (dan menguntungkan).

Selain itu, mereka yang sudah di bidang profesional dan industri — perusahaan seperti 3D Systems dan Stratasys — mulai mencoba menghancurkan ide pencetakan 3D sebagai teknologi prototipe, memosisikannya sebagai alat produksi massal yang layak (yang tentu saja dapat lebih menguntungkan untuk industri pencetakan 3D, karena produsen diharapkan memenuhi seluruh pabrik dengan pencetak 3D, membeli perangkat lunak manajemen pencetak 3D, dan merekrut konsultan pencetakan 3D).

Bagaimana pencetakan 3D akan terlihat dalam 10 tahun?

Perusahaan pencetakan 3D telah mengabaikan prospek untuk meletakkan pencetak 3D di setiap rumah tangga. Namun, dalam 10 tahun mereka mungkin berharap melihat beberapa bentuk manufaktur aditif dalam jumlah pabrik yang lebih besar.

Meskipun pencetakan 3D kurang menjadi topik perbicaraan di kalangan orang biasa saat ini dibandingkan pada 2012, teknologi ini terus mendapatkan daya tarik di dunia profesional dan industri.

Menurut laporan terbaru, perusahaan riset pasar 3DPBM Research mengasumsikan manufaktur aditif logam akan tumbuh dari nilai $1,6 miliar pada 2020 menjadi $30 miliar pada 2030, dan ini sebagian besar karena penempatan ulang AM sebagai alat produksi dan pengembangan material rekayasa berkinerja tinggi lebih banyak. (Dikatakan demikian, pencetakan 3D akan tetap menjadi alat prototipe yang berharga di banyak industri, dan aplikasi prototipe akan mendapat manfaat yang sama dari peningkatan teknologi.)

Bukan hanya AM logam yang tumbuh, tuttavia. 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 photopolymerization. Area niche seperti biopencetakan 3D dan micro pencetakan 3D juga secara teratur menembus tanah baru, sementara pencetakan 3D komposit (mis. pencetakan 3D serat karbon berkelanjutan) juga sedang meningkat: IDTechEX mengasumsikan pasar pencetakan 3D komposit akan bernilai $1,7 miliar pada 2030.

Singkatnya, pencetakan 3D akan secara bertahap menjadi pesaing serius terhadap proses manufaktur lain di banyak disiplin ilmu.

Bagaimana pencetakan 3D berkembang di China?

Meskipun China hanya memiliki beberapa produsen pencetak 3D yang terkenal — UnionTech (SLA), Farsoon (DMLS, SLS), Shining 3D (FDM, DLP), dan Creality (FDM, DLP, SLA) adalah beberapa nama yang lebih dikenal — China dan wilayah Asia-Pasifik adalah salah satu pasar pencetakan 3D yang tumbuh paling cepat, menunjukkan adopsi yang luas (sebagian besar berkat insentif pemerintah).

Saat ini, aktivitas AM di China terpusat di Shanghai, Xi’an, Guangdong (di mana 3ERP berkantor pusat), dan Rim Ekonomi Bohai, yang mencakup Tianjin, Hebei, Liaoning, dan Shandong. Beberapa perusahaan AM Barat besar seperti 3D Systems, Stratasys, dan EOS memiliki kantor di Shanghai.

Meskipun produksi pencetak 3D China didominasi oleh FDM dan teknologi resin, sekitar setengah pencetak yang dijual di China adalah untuk penggunaan industri (berlawanan dengan penggunaan pribadi atau profesional skala kecil).

Pada Oktober 2020, perusahaan riset pasar CONTEXT menemukan bahwa pasar pencetakan 3D China jauh lebih tangguh di tengah pandemi dibandingkan pasar lain dan memainkan peran utama dalam pemulihan pasar pencetakan 3D global.

Bagaimana me outsourcing layanan pencetakan 3D?

Investasi dalam hardware dan perangkat lunak pencetakan 3D tidak cocok untuk semua bisnis, dan banyak perusahaan sukses me outsourcing kebutuhan pencetakan 3D mereka kepada pihak ketiga, seperti service bureau pencetakan 3D online (untuk proyek tunggal) atau dengan mitra prototipe dan manufaktur seperti 3ERP (untuk proyek tunggal atau pesanan berulang).

Saat me outsourcing layanan pencetakan 3D, penting untuk mempertimbangkan apakah bisnis Anda memerlukan layanan desain dan produksi, atau layanan produksi saja. (Ingat bahwa model 3D yang dieksekusi dengan buruk mungkin tidak dapat dicetak 3D dengan sukses.)

Secara umum, memesan bagian cetak 3D dari pihak ketiga kini lebih mudah dari sebelumnya. Banyak produsen mampu memulai pencetakan 3D dengan hanya model 3D digital, meskipun proyek yang lebih penting mungkin juga memerlukan gambar teknis untuk menyampaikan informasi tambahan seperti material, warna, dan toleransi. Beberapa penyedia layanan pencetakan 3D (termasuk 3ERP) akan memberikan saran tentang teknologi pencetakan 3D dan material yang cocok untuk proyek Anda.

Lihat layanan pencetakan 3D kami sepenuhnya, termasuk teknologi dan material yang tersedia, atau minta quote untuk proyek pencetakan 3D Anda.