Empat Tren Otomasi Baru yang Mengubah Manufaktur Additif

Mengotomatisasi proses AM, dari desain hingga pasca-produksi, dapat membuat adopsi AM lebih menarik bagi produsen.

Solusi otomasi, dari robot hingga perangkat lunak, dapat meminimalkan tenaga kerja sentuhan, menghemat biaya, dan meningkatkan konsistensi serta kualitas.

Tetapi di mana kita saat ini dalam hal otomasi dalam manufaktur additif?

Artikel ini menyoroti empat tren kunci yang menggerakkan perkembangan solusi otomasi di AM.

1. Otomasi Desain

Membuat alur kerja digital ujung-ke-ujung dalam AM dimulai dengan mengotomatisasi proses desain.

Namun, otomasi desain dalam AM tidak mudah dicapai. Sebagian besar bagian AM masih dirancang secara manual, dalam sebagian besar kasus. Proses desain AM yang memakan waktu dan manual dapat mengambil beberapa jam pekerja insinyur dan mencapai hingga 50% dari total biaya bagian, menurut satu studi kasus.

Untuk membuat proses desain lebih efisien, perusahaan perangkat lunak dalam industri telah mengembangkan alat-alat mereka selama beberapa tahun terakhir.

Kini industri dapat menawarkan solusi otomatis yang mempercepat proses desain dan memungkinkan insinyur untuk menilai opsi desain dengan cepat sebelum mencetak apa pun di mesin.

Misalnya, Ford telah menunjukkan bagaimana otomasi dapat mengurangi waktu merancang alat dari jam menjadi menit.

Dengan bekerjasama dengan perusahaan perangkat lunak Jerman, Trinckle, pembuat mobil ini mendapatkan akses ke perangkat lunak yang dapat secara otomatis menghasilkan geometri alat yang sesuai dengan kontur mobil dan membentuk dasar untuk jig baru. Dengan satu klik, insinyur juga dapat menambahkan elemen seperti pegangan, montir magnet untuk penanganan, dan panduan tepi.

Mengotomatisasi proses desain untuk bagian ini telah menghemat beberapa jam pekerja, mengurangi langkah desain menjadi hanya 10 menit. Ford yakin pendekatan ini memiliki potensi untuk menghemat ribuan Euro per alat.

Dalam contoh lain, pembuat hardware, Stratasys, bekerjasama dengan perusahaan perangkat lunak, nTopology, pada solusi yang mengotomatisasi desain jig dan fixture untuk proses FDM.

Disebut Fixture Generator, solusi baru ini memungkinkan insinyur untuk menyiapkan bagian perkakas dengan cara drag-and-drop sederhana. Ini dilakukan melalui penggunaan mesin optimisasi topologi nTopology, yang mengoptimalkan desain bagian dengan aplikasi akhir pengguna yang dimaksudkan.

Membuat langkah desain AM kurang manual menandakan terus maturnya industri pencetakan 3D. Otomasi desain akan membantu adopter AM mengurangi waktu dan biaya yang terkait dengan proses desain manual.

Yang lebih penting, ini akan mendukung aplikasi dan model bisnis baru, seperti kustomisasi massal, dengan mengubah produksi variasi desain menjadi proses otomatis yang sangat efisien.

Baca lebih lanjut: Pencetakan 3D dan Kustomisasi Massal: Di Mana Kita Sekarang?

2. API Terbuka Mendorong Otomasi Pembagian Data AM

Industri AM semakin terbuka. Dominasi sistem tertutp dan proprietary berakhir, seiring lebih banyak penyedia solusi yang ingin menciptakan alur kerja pencetakan 3D terintegrasi dan interoperabel.

Salah satu tren yang mendukung ini adalah penggunaan Application Programming Interfaces (API) terbuka. API adalah perantara perangkat lunak yang memungkinkan satu aplikasi perangkat lunak berkomunikasi dengan aplikasi lain. API memainkan peran kritis dalam mengintegrasikan sistem yang berbeda.

Di AM, tempat alur kerja bisa cukup rumit dan terisolasi, pelaku industri mengakui pentingnya menyediakan seperangkat API yang memungkinkan otomasi dan memperluas penggunaan data.

Masa lalu beberapa produsen printer 3D telah merilis API mereka kepada mitra untuk memungkinkan aliran data yang mulus dan integrasi.

Salah satu contoh adalah kolaborasi kami terbaru dengan HP, di mana HP menyediakan API terbuka untuk diintegrasikan dengan sistem MES aditif kami. Integrasi ini memungkinkan pengguna HP Multi Jet Fusion untuk menghubungkan mesin mereka ke perangkat lunak kami untuk memantau dan mengumpulkan data tentang sistem AM mereka.

Dalam garis yang serupa, Stratasys telah mengumumkan bahwa mereka telah meningkatkan konektivitas API untuk membuka pintu bagi pembagian data yang lebih mudah dan lebih cepat antara printer 3D mereka dan solusi perangkat lunak enterprise.

Contoh-contoh ini menunjukkan bahwa industri bergerak ke arah yang benar untuk menutup kesenjangan antara kemampuan hardware dan pengaktifan perangkat lunak. API akan memberikan jembatan fundamental antara keduanya, membantu menciptakan ekossistem terintegrasi yang mendukung interoperabilitas.

Baca lebih lanjut: 5 Tren Menarik dalam Perangkat Lunak Pencetakan 3D

3. Mengotomatisasi Proses Pasca-Produksi

Diperkirakan 46% biaya AM bisnis terkait dengan pasca-pengolahan, menurut Laporan Tren Pencetakan Tahunan ke-2 PostProcess.

Terlepas dari apakah itu prototipe, perkakas, atau produk akhir, sebagian besar bagian AM memerlukan beberapa tingkat pasca-pengolahan. Ini bisa semisal menghapus materi dukungan, tetapi juga dapat mencakup penyortiran, pewarnaan, pengupolan, serta proses lain, sebelum produk akhir siap digunakan. Sebagian besar tugas pasca-pengolahan hampir sepenuhnya bergantung pada tenaga kerja manual.

Berkat kemajuan terbaru dalam pembelajaran mesin dan hardware serta perangkat lunak pasca-pengolahan, kini memungkinkan untuk mengotomatisasi hampir setiap bagian pasca-pengolahan AM, mengurangi biaya tenaga kerja dan meningkatkan efisiensi proses secara signifikan.

Sistem baru sedang memasuki pasar yang memungkinkan bagian untuk diekstrak dari platform pembangun printer 3D secara otomatis dan kemudian dipindahkan dengan bantuan kendaraan terpandu ke stasiun pasca-pengolahan berikutnya.

Sejumlah penyedia mesin AM juga telah berkomitmen pada otomasi di satu tingkat atau tingkat lain. EOS, misalnya, telah mengembangkan konsep Shared Modules yang mengintegrasikan tahapan persiapan, pembongkaran, pengangkutan, dan penyaringan alur kerja AM, dengan menggabungkan modul-modul yang berbeda, sistem transportasi, dan perangkat lunak pusat kontrol.

Berusaha mengotomatisasi proses binder jetting, spesialis binder jetting logam, ExOne, juga telah merilis konsep kendaraan terpandu otomatis (AGV) X1D1 baru mereka, yang dirancang untuk memungkinkan pengangkatan kotak pembangunan yang efisien.

Yang juga menarik adalah penggunaan yang semakin banyak sistem robotik multi-sumbu yang membawa bagian dari printer 3D ke stasiun penyaringan serbuk, pembersihan, dan finishing.

Perusahaan hardware Renishaw telah menunjukkan bagaimana penggunaan robot dapat mengotomatisasi salah satu proses yang paling memakan waktu dalam AM logam—pengupahan dukungan. Perusahaan ini bekerjasama dengan startup, Additive Automations, yang telah mengembangkan sistem robotik untuk pengupahan dukungan otomatis.

Hasil awal menunjukkan bahwa otomasi robotik pengupahan dukungan dapat mengurangi biaya rata-rata per bagian hingga 25%. Robot yang digunakan dalam proses ini memiliki sensor gaya terintegrasi, yang mengumpulkan data untuk menentukan geometri bagian AM.

Perangkat lunak kemudian menganalisis data, menggunakan teknologi digital twin. Hasilnya kemudian digunakan untuk menentukan di mana struktur dukungan berada sehingga dapat dihapus menggunakan alat akhir penggerak.

Selain itu, beberapa perusahaan, seperti AM Flow, mengkhususkan diri dalam solusi modular yang menawarkan identifikasi bagian AM yang cepat dan otomatis, bersama dengan penyortiran, pengambilan, kemasan, dan transportasi. Untuk masa depan, AM Flow ingin mengembangkan pemberian tanda ID otomatis, yang akan membuka jalan untuk kemampuan pelacakan dan penelusuran lengkap untuk bagian AM di seluruh alur kerja digital ujung-ke-ujung.

Mengotomatisasi pasca-pengolahan di AM sepenuhnya mengubah ekonomi saat menskalakan penggunaan teknologi. Ini memungkinkan fleksibilitas yang jauh lebih tinggi dalam tata letak pabrik dan menjadikan layak bagi produsen untuk mengadopsi teknologi ini untuk produksi digital yang cepat.

Baca lebih lanjut: Menggabungkan Pencetakan 3D dan Robotika untuk Menciptakan Pabrik Cerdas

4. Mengotomatisasi Penanganan Pesanan Pencetakan 3D dan Manajemen Produksi AM

Selain biaya langsung yang terkait dengan pasca-pengolahan manual, ada juga biaya tersembunyi seperti waktu karyawan untuk penawaran bagian dan penanganan pesanan AM serta waktu operator untuk penjadwalan pekerjaan cetak.

Menghitung biaya bagian, memasukkan data ke dalam spreadsheet, dan menjadwalkan produksi menggunakan solusi yang rumit dapat memakan waktu beberapa jam sehari karyawan, membatasi produktivitas AM.

Seiring AM matang dengan cepat, perusahaan segera menyadari bahwa mereka perlu mengotomatisasi proses manajemen produksi AM untuk memastikan pertumbuhan yang scalable.

Kebutuhan akan efisiensi produksi yang lebih besar memulai pengembangan perangkat lunak manajemen alur kerja dan manufacturing execution software (MES) yang difokuskan pada teknologi AM.

Selengkapnya tentang MES: Panduan Pemula Sistem Eksekusi Manufaktur Additif

Kini, MES aditif dan perangkat lunak alur kerja dapat membantu perusahaan membebaskan biaya tenaga kerja melalui otomasi dengan mengdigitalisasi proses yang sebelumnya manual.

Misalnya, fasilitas pencetakan 3D dari perusahaan cetak 2D dan TI global menggunakan perangkat lunak MES AMFG untuk penawaran bagian pencetakan 3D dan pengelolaan pesanan. Dengan beralih dari spreadsheet ke solusi otomatis, perusahaan berhasil mengurangi waktu penawaran hingga hampir 80%.

Mengotomatisasi penanganan pesanan dan proses manajemen produksi dalam manufaktur additif pada akhirnya akan membantu memindahkan AM di luar sekadar alat untuk aplikasi volume rendah. Ini akan menjadi dasar untuk produksi massal yang scalable, terintegrasi, dan hemat biaya.

Baca lebih lanjut: Mengatasi tantangan manufaktur additif dengan MES

Sejauh Mana Kami dari Pabrik AM yang Seuhara Otomatis?

Otomatisasi proses AM, dari desain hingga finishing, memiliki potensi besar untuk penghematan modal dengan mengurangi biaya tenaga kerja dan meningkatkan produktivitas.

Seperti yang ditunjukkan dalam proyek pilot yang disebut NextGenAM, otomasi dapat mengurangi biaya produksi hingga 50%. Selain itu, manufaktur otomatis dapat memperkenalkan lebih banyak konsistensi ke dalam proses dengan meminimalkan kesalahan manusia dan sisa.

Solusi otomasi yang tersedia di pasar saat ini telah berkembang secara signifikan dari proyek dan pilot tahap awal yang mereka jadikan hanya beberapa tahun yang lalu.

Untuk mendapat manfaat penuh dari otomasi AM, perusahaan perlu memulai transformasi hari ini agar dapat mengubah pengalaman mereka menjadi keunggulan kompetitif lebih cepat.

Seperti banyak transformasi teknologis, gerakan awal dan pemaju risiko yang bersedia bertaruh pada otomasi di AM akan memanfaatkan reward dari manufaktur digital masa depan.

Temukan bagaimana Anda dapat mengubah AM melalui otomasi alur kerja