Pencetakan 3D vs Pemesinan CNC:Perbandingan Terbaik untuk Insinyur

Pencetakan 3D vs Pemesinan CNC— sebagai insinyur desain, Anda mungkin akan dihadapkan pada pilihan teknik manufaktur mana yang paling sesuai dengan proyek Anda? Mengambil rute yang salah dapat mengakibatkan terbuangnya waktu, pembengkakan biaya, atau bahkan kegagalan produk.

Keputusan yang tepat, apakah metode subtraktif seperti permesinan CNC diperlukan atau metode tambahan seperti pencetakan 3D, memerlukan pemahaman yang jelas tentang cara kerja masing-masing metode, bahan dan toleransi apa yang didukungnya, dan keunggulan masing-masing metode tersebut.

Blog ini bertujuan untuk menyederhanakan keputusan itu. Kami akan memandu Anda memahami prinsip inti di balik kedua proses, membandingkannya dengan berbagai faktor utama, dan menyoroti kasus penggunaan di dunia nyata untuk membantu Anda memutuskan teknik mana yang paling sesuai dengan kasus penggunaan Anda.

Apa itu Pemesinan CNC?

Pemesinan CNC adalah modernisasi cara kuno dalam menciptakan sesuatu dengan menggunakan perkakas tangan. Prototipe mesin CNC, khususnya mesin milling, dibuat pada tahun 1952 oleh sekelompok peneliti di MIT.

Secara alami, Pemesinan CNC adalah metode manufaktur subtraktif, artinya blok material padat dibentuk hingga desain akhir n. Pemotongan terjadi secara otomatis melalui sistem CNC terprogram yang berjalan pada kode G dan kode M yang berasal dari model 3D.

Pemesinan CNC mencakup proses yang lebih luas, termasuk penggilingan, pembubutan, pengeboran, dan penggilingan, yang masing-masing memiliki seperangkat alat dan strategi pemesinan tersendiri yang disesuaikan dengan tugas tertentu.

Kelebihan:

• Akurasi dimensi tinggi dan toleransi ketat.
• Permukaan akhir yang unggul.
• Dapat diskalakan untuk proses produksi besar.
• Kompatibilitas luar biasa dengan logam dan plastik.

Kekurangan :

• Biaya peralatan dan penyiapan lebih tinggi.
• Limbah material lebih tinggi karena sifatnya yang subtraktif

Apa itu Pencetakan 3D (3PD)?

Pencetakan 3D atau pembuatan prototipe 3D adalah teknologi yang relatif modern yang muncul pada tahun 1980an. Ini adalah teknik manufaktur aditif, di mana produk dibuat lapis demi lapis, bukan diukir dari balok padat.

Jika kita berbicara tentang bentuknya yang paling sederhana dan mudah diakses, itulah Fused Deposition Modeling (FDM). Dalam FDM, filamen termoplastik dipanaskan dan diekstrusi melalui nosel, yang bergerak dalam jalur terprogram untuk meletakkan satu lapisan pada satu waktu. Saat setiap lapisan mengeras, lapisan berikutnya diendapkan di atas, secara bertahap membentuk objek utuh.

Sama seperti permesinan CNC, ada beberapa teknik 3DP, masing-masing berdasarkan pada bagaimana material disimpan atau digabungkan. Yang terkenal termasuk FDM, SLS (Selective Laser Sintering), SLA (Stereolithography), dan DMLS (Direct Metal Laser Sintering)

Kelebihan:

• Fleksibilitas desain yang lebih baik; geometri kompleks dapat dibangun.
• Biaya penyiapan prototipe lebih rendah.
• Limbah material minimal.
• Perputaran prototipe lebih cepat.

Kekurangan :

• Akurasi dimensi rendah.
• Kekuatan mekanis bisa lebih rendah dalam banyak kasus.

Pencetakan 3D vs Pemesinan CNC:Penjelasan 8 Perbedaan

Bagian sebelumnya memberi Anda gambaran singkat, namun mungkin tidak menjawab semua pertanyaan Anda tentang metode mana yang harus dipilih. Pencetakan 3D dan permesinan CNC berbeda dalam alur kerja, presisi, bahan, kemampuan produksi, kualitas hasil akhir, dan biaya. 

Jadi, mari kita bahas lebih dalam, letakkan kedua teknik secara berdampingan, dan lihat manfaat masing-masing teknik dalam berbagai aspek.

 Pemesinan CNC Pencetakan 3D Alur Kerja Memerlukan pengaturan alat dan operator yang terampil; pemesinan dilakukan secara otomatis. Pengaturan minimal; sebagian besar otomatis setelah pencetakan dimulai.Kompatibilitas Bahan Logam seperti baja, kuningan, titanium, aluminium, paduan teknik, dan plastik.PLA, ABS, Nilon, ULTEM, dan beberapa logamToleransi ±0,015–0,025 mmFDM:±0,2–0,5 mm,SLS:±0,3 mm, Binder Jetting:±0,2 mm.Geometri  Dibatasi oleh akses alat Kebebasan desain yang lebih besarUkuran Bagian 4000×1500×600 mm (di RapidDirect)Hingga 1000×1000×1000mm(FDM)Permukaan Akhir Garis lapisan sangat halus terlihatBiaya Penyiapan $100rb+.Printer desktop mulai dari $500 industri hingga $100rb.Biaya per Bagian Lebih tinggi untuk volume rendahLebih murah untuk volume rendah

1. Alur Kerja Produksi

Kedua metode dimulai dari titik yang sama; desain 3D dibuat dalam perangkat lunak CAD. Desain ini kemudian diubah ke dalam format yang diperlukan, sesuai untuk pemesinan atau pencetakan 3D, oleh perangkat lunak.

Perbedaannya dimulai tepat setelah itu. Mesin CNC memerlukan alat pemotong khusus dan biasanya melibatkan operator yang terampil untuk menyiapkan pekerjaan, memilih alat yang tepat, dan menangani material, meskipun pemesinannya sendiri dilakukan secara otomatis. 

Di sisi lain, sebagian besar printer 3D bekerja dengan intervensi minimal. Setelah pencetakan dimulai, prosesnya sepenuhnya otomatis dan biasanya tidak memerlukan keterlibatan operator.

2. Kompatibilitas Bahan

Kedua metode ini serbaguna dalam hal pilihan material. Persepsi umum adalah bahwa sistem pencetakan 3D ditujukan untuk plastik, dan manufaktur CNC untuk logam. Namun, keduanya mampu menangani berbagai macam material, termasuk logam dan plastik berperforma tinggi.

Meskipun demikian, proses CNC paling cocok untuk logam yang umum digunakan. Bahan CNC meliputi baja, kuningan, titanium, aluminium, dan paduan teknik. Yang terpenting, pemesinan CNC digunakan dalam aplikasi material yang memerlukan kekuatan, daya tahan, dan ketahanan termal yang tinggi.

Sebaliknya, bahan pencetakan 3D mencakup PLA, TPU, ABS, ASA, Nylon, dan ULTEM, yang kekuatan mekaniknya kurang penting atau diimbangi melalui desain. Logam seperti aluminium, baja, titanium, dan paduan biokompatibel juga dapat dicetak dengan teknik pencetakan 3D logam canggih seperti SLS, Binder Jetting, dan SLM.

3. Toleransi Dimensi

Seperti yang Anda ketahui, toleransi sangatlah sakral dalam pembuatan komponen-komponen penting. Komponen permesinan CNC secara konsisten mengungguli semua komponen yang dibuat dengan metode pencetakan 3D saat ini.

Untuk lebih spesifiknya, pemesinan CNC biasanya menawarkan rentang toleransi antara ±0,025 mm hingga ±0,015 mm. Kisarannya tergantung pada jenis mesin CNC dan proses pemesinan yang digunakan. Misalnya, kisaran toleransi yang kami tawarkan untuk milling CNC di RapidDirect adalah sekitar ±0,05 mm.

Dalam pencetakan 3D, toleransi juga bervariasi dari satu metode ke metode lainnya. Pencetakan 3D FDM umumnya menawarkan toleransi antara ±0,2 mm hingga ±0,5 mm, SLS sekitar ±0,3 mm, dan Binder Jetting biasanya sekitar ±0,2 mm.

4. Geometri dan Ukuran

Jika kita berbicara tentang kebebasan desain, proyek pencetakan 3D menawarkan lebih banyak fleksibilitas dibandingkan dengan permesinan CNC. Dalam kasus CNC, ada pedoman desain CNC tertentu yang harus diikuti. Terdapat batasan pada ketebalan dinding, sudut internal, dan yang terpenting, geometri keseluruhan harus sesuai dengan batasan alat pemotong dan perlengkapan yang digunakan.

Sebagai perbandingan, pencetakan 3D tidak bergantung pada alat pemotong fisik, sehingga tidak dibatasi oleh batasan desain tradisional. Meskipun Anda mungkin perlu menyertakan struktur pendukung untuk overhang atau jembatan, Anda tetap dapat mencapai geometri yang sangat kompleks dan organik yang tidak mungkin atau tidak praktis dilakukan dengan pemesinan.

Sedangkan untuk ukuran bagian, sistem CNC lebih diutamakan. Blok yang lebih besar dapat dipasang pada mesin industri, sehingga lebih cocok untuk memproduksi komponen yang lebih besar. Misalnya, di RapidDirect, kami memiliki mesin CNC 5 sumbu yang menangani ukuran komponen maksimum 4000×1500×600 mm.  

Model cetakan 3D berukuran lebih terbatas, sering kali dibatasi oleh volume pembuatan printer. Di antara semua teknik, ukuran komponen untuk printer FDM sedikit lebih tinggi, sekitar 1000 x 1000 x 1000mm.

5. Permukaan Selesai

Seperti disebutkan di bagian toleransi dimensi, pemesinan CNC menghasilkan permukaan akhir yang jauh lebih baik dibandingkan yang biasanya dicapai dengan solusi pencetakan 3D. Alasannya terletak pada cara kerja kedua proses tersebut. 

Dalam pemesinan CNC, pengoperasiannya melibatkan penggunaan alat pemotong tajam yang menghilangkan material secara presisi, sehingga menghasilkan permukaan halus langsung dari mesin. Dengan perkakas dan laju pengumpanan yang tepat, Anda dapat mencapai hasil akhir yang hanya memerlukan sedikit atau tanpa pasca-pemrosesan.

Dalam pencetakan 3D, kualitas permukaan dipengaruhi oleh konstruksi lapis demi lapis suatu bagian. Setiap lapisan meninggalkan garis yang terlihat, dan resolusi printer 3D menentukan seberapa halus garis tersebut. Bahkan pada pengaturan tinggi, sebagian besar komponen cetakan 3D memiliki permukaan yang sedikit bertekstur atau bergerigi.

6. Biaya Penyiapan

Dalam hal biaya penyiapan, kedua teknik berada pada ujung spektrum yang sangat berbeda. 

Pencetakan 3D saat ini merupakan teknologi yang paling mudah diakses, dengan harga printer desktop mulai dari sekitar $500.  Tentu saja, harga printer 3D tingkat industri lebih tinggi, seringkali berkisar antara beberapa ribu hingga lebih dari $100.000, namun meskipun demikian, biaya bahan dan peralatannya relatif terbatas. Sebagian besar mesin hanya memerlukan bahan pencetakan itu sendiri, filamen, resin, atau bubuk, dan perawatan sesekali.

Sebaliknya, pemesinan CNC pada dasarnya adalah proses industri, dan biaya pemasangannya bisa mencapai ratusan ribu dolar. Harga mesin-mesin itu sendiri mahal, dan itu belum termasuk biaya alat pemotong khusus, pemegang alat, perlengkapan kerja, sistem pendingin, dan ruang lantai khusus yang diperlukan untuk mengoperasikannya. 

Selain itu, mesin CNC memerlukan operator yang terampil, sehingga menambah biaya tenaga kerja berkelanjutan. Semua ini menjadikan CNC sebagai investasi yang jauh lebih besar dibandingkan dengan kebanyakan penyiapan pencetakan 3D

7. Biaya Produk

Jika kita melihat secara keseluruhan, produk cetakan 3D seringkali lebih murah untuk diproduksi dibandingkan dengan komponen mesin CNC, terutama karena biaya setup untuk sistem CNC jauh lebih tinggi. Untuk komponen yang hanya sekali pakai atau bervolume sangat sedikit, pencetakan 3D dapat menjadi pilihan yang lebih ekonomis.

Namun, dalam jangka panjang atau saat memproduksi secara batch, pencetakan 3D menjadi kurang dapat diterapkan. Prosesnya memerlukan lebih banyak waktu per bagian, dan biaya keseluruhannya bisa melebihi permesinan CNC saat meningkatkan produksi. Mesin CNC, setelah disiapkan, dapat memproduksi suku cadang dalam jumlah besar dengan lebih cepat dan efisien.

Pemesinan CNC vs Pencetakan 3D:Mana yang Harus Dipilih dan Kapan? 

Terakhir, Anda harus memutuskan teknik mana yang akan digunakan untuk proyek Anda. Pencetakan CNC vs 3D harus dievaluasi berdasarkan kebutuhan desain, kompatibilitas bahan, persyaratan akurasi, dan anggaran.

Pilih Pemesinan CNC ketika:

• Anda memerlukan sejumlah produk yang diproduksi.
• Anda membuat komponen logam dengan dimensi standar.
• Desain Anda memerlukan toleransi yang sangat ketat.
• Bagian tersebut akan digunakan dalam aplikasi fungsional yang harus tahan terhadap tekanan termal, beban mekanis, atau keausan.
• Anda ingin hasil akhir permukaan yang lebih baik langsung dari mesin.
• Bahannya banyak tersedia dalam bentuk stok, seperti baja, aluminium, kuningan, atau titanium.

Pilih Pencetakan 3D ketika:

• Anda sedang mengerjakan prototipe, khususnya di bidang plastik.
• Desain Anda melibatkan geometri yang tidak lazim atau sangat kompleks.
• Anda menggunakan material yang sulit atau mahal untuk dikerjakan dengan mesin, seperti komposit tertentu atau polimer berperforma tinggi.
• Anda memerlukan komponen sekali pakai dengan cepat tanpa perlu berinvestasi pada peralatan atau perlengkapan.
• Kekuatan komponen dapat dicapai melalui desain, bukan sifat material.

Dan jika kedua teknik tersebut memungkinkan, pertimbangkan total biaya, waktu tunggu, dan kualitas yang dibutuhkan sebelum mengambil keputusan. Khususnya dalam pembuatan prototipe cnc vs pencetakan 3D, prototipe logam bisa lebih hemat biaya dibandingkan pencetakan 3D. 

Bagaimana RapidDirect Dapat Membantu?

Seperti yang telah kita lihat, permesinan CNC dan pencetakan 3D masing-masing memiliki keunggulannya masing-masing, dan keduanya dapat memainkan peran penting dalam manufaktur tergantung pada kebutuhan proyek.

Di RapidDirect, kami menyediakan layanan pemesinan CNC menyeluruh, termasuk penggilingan CNC, pembubutan CNC, pemesinan 5-sumbu, dan pemesinan presisi untuk industri penting seperti dirgantara. Kami memberikan toleransi hingga 0,001 inci, menawarkan 100+ opsi material, dan 20+ penyelesaian permukaan.

Layanan pencetakan 3D kami mencakup berbagai teknologi, mulai dari SLA dan SLS hingga HP MJF dan SLM, didukung oleh jaringan lebih dari 300 toko cetak 3D profesional. Kami juga menawarkan pasca-pemrosesan lengkap untuk memastikan komponen cetakan Anda siap produksi.

Punya proyek tetapi masih ragu teknik mana yang terbaik antara pencetakan 3D vs permesinan CNC? Hubungi tim ahli RapidDirect sekarang dan dapatkan panduan profesional serta penawaran harga instan.