Standar untuk Pencetakan 3D (Update 2020): Landasan Saat Ini dan Jalan Depan
Standarisasi adalah fondasi industri yang matang. Untuk dunia manufaktur aditif yang berkembang pesat, ini bukan mewah tetapi keharusan.
Menurut survei EY terbaru, 46 % perusahaan berencana menggunakan pencetakan 3D untuk produksi bagian akhir pada 2022. Saat teknologi berpusat dari prototipe ke produksi, urgensi standar bersama tidak pernah lebih tinggi.
Nilai Standarisasi untuk Pencetakan 3D
Standar—praktik terbaik, regulasi, dan patokan—membangun dasar bersama yang mempromosikan adopsi yang lebih luas dan memastikan kualitas yang konsisten. Dalam manufaktur aditif, mereka memerankan dua peran:
Konsistensi. Proses aditif melibatkan jaringan variabel yang kompleks—bahan baku, optimasi desain, dan parameter mesin—setiap satu memerlukan kontrol yang ketat. Standar mendefinisikan parameter untuk setiap tahap, memungkinkan perusahaan membandingkan output mereka dengan kriteria objektif dan menghilangkan siklus coba-coba yang mahal.
Kepatuhan Regulasi. Industri seperti medis, otomotif, penerbangan, dan pertahanan memerlukan sertifikasi yang ketat. Karena bagian AM dapat menunjukkan properti yang berbeda dari bagian yang diproduksi secara tradisional, pedoman kualifikasi dan sertifikasi yang jelas esensial untuk persetujuan regulasi.
Tantangan Saat Ini dalam Standarisasi Manufaktur Aditif
Sementara beberapa standar ada, banyak yang kritis masih dalam pengembangan. Kesenjangan utama meliputi:
Bahan. Bahan AM logam dominan pasar penerbangan dan medis, namun data mekanis standar untuk serbuk ini langka. Standar bahan konvensional tidak selalu dapat ditransfer langsung karena bagian AM dapat berperilaku berbeda.
Kontrol Proses. Data proprietary tentang variabel proses—riwayat termal, mikrostruktur, pembentukan cacat—membatasi kemampuan untuk menilai performa. Berbagi data yang terbuka dan kolaboratif sangat penting untuk memajukan area ini.
Sertifikasi. QA saat ini bergantung pada pengujian pasca-produksi, yang memakan waktu dan membutuhkan banyak sumber daya. Industri memerlukan jalur sertifikasi real-time yang kokoh yang mempertimbangkan karakteristik unik bagian AM.
Membangun Kerangka Standar Global
Kesepakatan global belum tercapai, namun momentum semakin tumbuh. ISO dan ASTM Internasional telah membentuk kelompok kerja bersama untuk menstandarkan standar AM di bawah Struktur Standar Manufaktur Aditif, mencakup bahan, proses, peralatan, dan perawatan bagian akhir.
Sejak Mei 2020, Komite F42 ASTM telah menyetujui 22 standar, dan ISO/TC 261 telah menerbitkan 15 dengan 30 dalam pengembangan.
ASTM telah mendanai inisiatif penelitian, termasuk hibah 2019 untuk Klaster Inovasi Manufaktur Aditif Nasional (NAMIC) di Singapura.
Standar Powder Bed Fusion Logam
ASTM F3303, dirilis pada 2018, menetapkan kriteria kualifikasi untuk teknologi SLM, EBM, dan DMLS yang digunakan di sektor medis, penerbangan, dan sektor berkinerja tinggi lainnya. Federasi Industri Serbuk Logam (MPIF) telah menerbitkan sembilan metode uji untuk mengkarakterisasi serbuk AM logam, memperkuat fokus sektor pada keandalan bahan.
Standar Khusus Penerbangan
Standar PBF baru SAE International—suite AMS—mencakup bahan alloy nikel dan persyaratan proses untuk komponen pesawat dan kapal angkasa. Spesifikasi polimer AMS7100, yang diperkenalkan tahun lalu, memastikan reproduktivitas untuk proses FDM dan ekstrusi lainnya. ASTM F42 juga mengembangkan empat standar tambahan yang mengaddress bahan baku, properti bagian akhir, kinerja sistem, dan prinsip kualifikasi.
Kolaboratif Standarisasi Manufaktur Aditif (AMSC)
Dibentuk oleh America Makes, Additive Manufacturing Innovation Institute, dan ANSI, peta jalan AMSC mengidentifikasi 93 kesenjangan—18 di antaranya prioritas tinggi—di seluruh lanskap AM. Portal online mereka yang diluncurkan pada 2019 melacak aktivitas standarisasi dan mempercepat penutupan kesenjangan.
Kolaborasi Mendorong Kemajuan
Aliansi industri esensial untuk memajukan standar AM. Contohnya meliputi:
SLM Solutions bermitra dengan DIN untuk mempercepat adopsi pencetakan 3D logam.
Oerlikon dan Boeing bekerja sama pada standar AM berbasis serbuk titan untuk penerbangan dan pertahanan.
ASTM berinvestasi $300.000 dalam penelitian di Center of Excellence untuk Manufaktur Aditif, dengan fokus pada bahan baku, kualifikasi proses, pemroses pasca, dan pengujian.
Center of Excellence, yang didirikan bersama oleh ASTM, Universitas Auburn, NASA, EWI, dan MTC Inggris, bertujuan untuk menjembatani kesenjangan R&D dan standarisasi di seluruh evaluasi bahan, spesifikasi mesin berbasis laser, metrik kualitas permukaan, dan pedoman pengujian mekanis.
Standarisasi: Membentuk Masa Depan Pencetakan 3D
"Standar yang lebih baik dan secara universal diterima akan memungkinkan perusahaan membandingkan apel dengan apel dan membuat keputusan yang tepat di seluruh ekosistem yang koheren dari pemasok, produsen, dan pengguna." Avi Reichental, Pendiri XponentialWorks
Sementara adopsi mainstream pencetakan 3D masih dihadapkan pada tantangan kualitas, konsistensi, dan sertifikasi, standar yang kokoh akan membuka potensi penuh teknologi. Membentuk pedoman yang jelas dan dapat ditindaklanjuti akan mendorong penggunaan kelas produksi, membangun kepercayaan industri yang luas, dan mempercepat transisi dari nich ke mainstream.
