Meningkatkan Manufaktur Prototipe: Teknik Produksi Cepat Terkini

Rudgley M mendefinisikan manufaktur cepat sebagai: "teknologi manufaktur untuk memproduksi produk praktis akhir dengan metode manufaktur aditif", yang menggunakan teknologi pembuatan prototipe untuk menghasilkan produk yang diinginkan untuk produksi. Manufaktur cepat adalah arah pengembangan dari teknologi prototyping cepat, namun masih ada banyak area yang perlu ditingkatkan.

SLA, SLS, FDM adalah teknologi utama untuk pembuat prototipe, dan fitur umum mereka adalah membagi bagian menjadi lapisan terpisah dan membuat lapisan secara independen.

Geometri Kompleks

Fitur paling menarik dari produk prototyping cepat adalah bahwa mereka hampir tidak terbatas dalam hal geometri. Dengan proses ini, artikel dengan kebebasan dan kebebasan geometri yang besar dapat diproduksi, seperti cekungan terbalik, melengkung, bentuk bebas, dan berbagai bentuk geometris dasar. Misalnya, proses SLS tidak membutuhkan dukungan, dan bagian dapat ditempatkan di posisi apa saja di posisi pemesinan tanpa perlu klem, yang berarti bahwa SLS dapat memberikan kemungkinan geometri yang hampir tak terbatas pada benda kerja.

Di sisi lain, berbagai produk dari ukuran mikro hingga besar dapat diproduksi dengan teknologi prototyping cepat. Ukuran produk tergantung pada pilihan proses: SLS, SLA dan FDM biasanya digunakan untuk pembuatan bagian berukuran menengah, karena pelaksanaan proses dan biaya ekonomi, serta kinerja bagian berukuran besar. Ukuran proses ini sangat terbatas ketika datang ke produk besar.

Karena teknologi prototyping cepat polimer tidak membutuhkan cetakan yang mirip dengan metode pemrosesan konvensional, produk yang ditentukan pelanggan yang diproduksi oleh prototyping cepat jauh lebih hemat biaya daripada proses konvensional. Fitur ini digabungkan dengan geometri kompleks yang dapat dicapai produk bersama-sama menunjuk jalan bagi prototyping cepat di bidang medis. Pada saat yang sama, fleksibilitas geometri yang tinggi juga memberikan kemungkinan menggabungkan RP dengan metode pemrosesan tradisional, dan telah dengan cepat berkembang menjadi salah satu arah pengembangan teknologi RP saat ini. Misalnya, pembuatan sebelumnya dari bagian dinding tipis panjang dan sempit hanya dapat dilakukan dengan proses EMD (Electro-Sparking), dan sekarang RP juga dapat memberikan solusi lengkap untuk pembuatan bagian seperti itu.

DLM & Reverse Engineering

Dengan proses prototyping cepat, bagian dengan fitur (seperti cekungan, sudut dalam tajam, dinding tipis panjang, dll.) yang tidak dapat diproses atau sulit diproses dengan metode pemesinan konvensional dapat diproduksi dengan mudah. Pada saat yang sama, agar teknologi RP dapat bekerja, desainer harus memikirkan ulang cara mereka merancang bagian untuk menunjukkan karakteristik desain bebas dari proses-proses ini.

Vale for dicatat bahwa semua pertanyaan di atas tentang desain bebas membutuhkan pengembangan lebih lanjut dari perangkat lunak CAD profesional untuk teknologi RP. Kombinasi perbaikan dalam alat desain dan perubahan konsep desain desainer dapat mengeksploitasi potensi teknologi RP.

Selain merancang model produk yang diperlukan secara langsung, insinyur sering merancang sesuai dengan desain fisik yang ada, yang disebut reverse engineering. Deteksi cepat dan teknik rekonstruksi CAD 3D menyediakan cara untuk mendapatkan model CAD secara langsung dari objek fisik.

Speedability

Alasan mengapa teknologi RP disebut "teknologi prototyping cepat" adalah karena ia menghasilkan produk dengan siklus yang lebih pendek dari pemrosesan tradisional. Sensitivitas RP terhadap desain sangat rendah. Artinya, tingkat fleksibilitas produksi tinggi, dan masalah bentuk produk hampir tidak dipertimbangkan saat manufaktur, sehingga menghemat banyak waktu. Dalam hal ini, banyak perusahaan menggunakan teknologi RP untuk memproduksi tes potongan produk untuk dengan cepat memahami kinerja dan parameter lain dari produk.

Ekonomi & Kendala Lainnya

Meskipun produktivitas berbagai proses RP telah meningkat, persyaratan produksi untuk produktivitas RP belum terpenuhi. Selain itu, karena ketidaksesuaian yang ekstrim yang dapat diberikan oleh proses RP, ini juga menyebabkan perlelangan yang cukup besar dari kerugian peralatan dan material.

Saat ini, meskipun teknologi RP memiliki keuntungan besar dalam prototipe produk dan produksi coba produk, harga tinggi dan kerugian material peralatan serta perbedaan produktivitas dengan proses tradisional membatasi manufaktur skala besar dari proses RP. Tentu saja, ekonomi hanyalah satu alasan mengapa proses RP jarang digunakan untuk membuat bagian yang tahan lama. Faktor utama lainnya adalah kekuatan produk, material, repeatabilitas proses, dan sebagainya.

Pengembangan Teknologi Pembuatan Prototipe

Sejauh pengembangan teknologi RP terkait, masih ada kesenjangan antara produk yang diproduksi dan metode manufaktur tradisional dalam hal keasraran permukaan, presisi, repeatabilitas, dan kualitas produk. Dapat dikatakan bahwa proses dan rantai proses RP yang ada harus melalui periode pengembangan untuk mencapai teknologi yang aman dan terpercaya untuk mencapai presisi dan kualitas yang diperlukan oleh proses. Proses RP yang disebutkan di atas hampir memiliki presisi yang sama (0,1-0,2 mm/100 mm) dan keasraran (Ra 5-20 μm), dan repeatabilitasnya relatif rendah. Perbaikan lebih lanjut harus dilakukan dari sisi desain mekanis, yang dapat dicapai melalui sistem umbal balik teknis. Dapat diperkirakan bahwa untuk meningkatkan kualitas produk, akan ada peralatan proses komposit yang menggabungkan proses RP dan proses tradisional.

Dari perspektif peralatan itu sendiri dan material, arah penelitian utama difokuskan pada metode pemrosesan, peralatan pemrosesan, generator laser dan material, dengan tujuan meningkatkan kekuatan, daya tahan, dan presisi produk, serta siklus produk. Penelitian ini pada akhirnya akan memberikan dorongan yang kuat untuk transisi prototyping cepat ke manufaktur cepat.

Di bidang komponen, teknologi 3D printing dapat digunakan untuk dengan cepat memproduksi produk kompleks. Di bidang manufaktur otomotif tradisional, pengembangan bagian otomotif sering memerlukan penelitian dan pengembangan jangka panjang serta verifikasi. Dari R&D hingga fase pengujian, juga diperlukan untuk membuat cetakan bagian, yang tidak hanya lama tetapi juga mahal. Ketika ada masalah, memodifikasi struktur bagian dan sebagainya juga memerlukan siklus yang sama yang lama. Dan teknologi 3D printing dapat dengan cepat membuat bagian kompleks. Ketika ada masalah dalam tes, modifikasi file 3D dan cetak ulang untuk menguji lagi. Dapat dikatakan bahwa teknologi 3D printing membuat pengembangan bagian di masa depan lebih murah dan lebih efisien.