5 Tren Menarik Dalam Perangkat Lunak Pencetakan 3D
Perangkat lunak telah lama menjadi penghambat dalam evolusi pencetakan 3D. Industri ini lebih fokus pada kemajuan perangkat keras dan material, sementara inovasi perangkat lunak tertinggal.
Namun, celah yang ada sedang ditutup, karena lebih banyak perusahaan sekarang mengembangkan perangkat perangkat lunak generasi berikutnya yang akan mendorong AM maju ke industrialisasi.
Di bawah ini, kami melihat beberapa perkembangan dan tren utama yang membentuk pasar perangkat lunak pencetakan 3D.
1. Upaya interoperabilitas perangkat lunak
Industri manufaktur aditif bergerak menuju alur kerja persiapan desain yang lebih sederhana dan lebih cepat. Kunci untuk mencapai ini adalah pengenalan integrasi perangkat lunak yang lebih besar.
Dalam proses desain yang khas, seorang insinyur akan membuat model yang solid dalam sistem Computer-Aided Design (CAD). Kemudian dia perlu mengubahnya menjadi model triangulasi untuk melakukan pemeriksaan kemampuan cetak, mengarahkan bagian pada baki build, mengoptimalkan struktur untuk mengurangi berat, menambahkan penyangga, dan menjalankan analisis simulasi. Untuk banyak langkah ini, desainer dan insinyur akan menggunakan program yang berbeda dan berbagai format file.
Beragam alat persiapan desain yang diperlukan untuk menyiapkan model untuk dicetak menambah lapisan kompleksitas pada alur kerja AM. Mengubah dan mentransfer data desain ke lingkungan desain yang berbeda sering kali dapat menyebabkan kesalahan dan penundaan yang mahal. Dan ini bahkan tidak menyebutkan biaya lisensi yang signifikan yang akan dibayarkan perusahaan untuk menggunakan beberapa paket perangkat lunak.
Salah satu cara untuk mengatasi tantangan ini adalah pengenalan interoperabilitas perangkat lunak yang lebih besar.
Dalam konteks proses desain AM, interoperabilitas dapat membantu mengurangi jumlah alat, langkah, dan upaya yang diperlukan untuk mendesain model untuk pencetakan. Salah satu cara untuk mencapai ini adalah dengan mengizinkan perangkat lunak yang berbeda untuk bertukar dan menggunakan data desain tanpa konversi data yang rumit.
Hari ini kita melihat lebih banyak fungsi, yang secara tradisional ditemukan dalam perangkat lunak khusus AM, bermigrasi ke perangkat lunak CAD, yang dikembangkan oleh perusahaan perangkat lunak yang lebih besar. Integrasi fungsi desain AM ke dalam CAD populer dapat dicapai dengan berbagai cara, termasuk integrasi perangkat lunak, akuisisi, atau pengembangan kemampuan secara internal.
Salah satu contoh terbesar termasuk akuisisi perusahaan perangkat lunak desain AM, Netfabb, oleh Autodesk pada tahun 2015. Langkah ini memungkinkan Autodesk untuk menghubungkan Netfabb dengan alat desain dan teknik Fusion 360, menciptakan lingkungan desain pencetakan 3D yang jauh lebih sederhana bagi penggunanya.
Dalam contoh yang lebih baru, Hexagon AB, perusahaan teknologi global yang berbasis di Swedia, telah mengakuisisi AMendate, penyedia perangkat lunak pengoptimalan topologi Jerman untuk AM. AMendate akan ditambahkan ke perangkat lunak MSC dari Hexagon, yang menyediakan perangkat lunak dan layanan simulasi Computer-Aided Engineering (CAE).
Perusahaan lain seperti Altair, Dassault Systems dan PTC, telah mengembangkan kemampuan desain AM dalam lingkup solusi CAD mereka juga.
Tren mengintegrasikan dan merampingkan langkah-langkah proses desain AM diatur untuk terus tumbuh lebih kuat, meskipun perubahan tidak akan terjadi dalam semalam. Konon, mencapai tonggak sejarah ini akan menghilangkan hambatan untuk iterasi desain yang lebih cepat, yang pada akhirnya memungkinkan pengguna pencetakan 3D untuk merampingkan tugas pemodelan yang rumit.
2. Bergerak untuk menggantikan STL?
Membuat alur kerja yang dapat dioperasikan hampir tidak mungkin tanpa mempertimbangkan kembali penggunaan STL, format file pencetakan 3D yang paling umum.
Format file STL ditemukan pada pertengahan 1980-an untuk memungkinkan perangkat lunak CAD mengirimkan file untuk mencetak objek 3D. Menggunakan STL, desain dalam CAD diekspor sebagai file STL, yang menggambarkan objek tiga dimensi sebagai rangkaian segitiga (poligon) yang terhubung.
Meskipun banyak kemajuan terjadi di industri, format STL sebagian besar tetap tidak berubah selama lebih dari 30 tahun. Karena industri pencetakan 3D terus berkembang dan berkembang, keterbatasan format STL menjadi lebih jelas, terutama saat menggunakan pencetakan 3D untuk merancang bagian produksi yang kompleks.
Berikut ini beberapa tantangan dalam menggunakan file STL:
~Mendefinisikan bentuk dan struktur geometri yang kompleks atau besar secara akurat bisa jadi sulit dan melibatkan pembuatan file yang bisa menjadi sangat besar (misalnya beberapa gigabyte). File-file ini membutuhkan waktu lama untuk dikirim ke printer 3D dan dalam beberapa kasus bisa sangat besar sehingga printer 3D tidak dapat menerima seluruh file.
~Format tidak menentukan informasi tentang warna, tekstur, atau bahan.
~Format STL tidak dapat menyematkan data lain di luar desain, termasuk informasi terkait hak cipta dan keamanan file.
~Memodifikasi file itu sulit. Format file tidak dapat membedakan antara perubahan kecil dan besar sehingga perubahan apa pun berarti seluruh alur kerja harus dimulai dari awal, yang dapat menambah jam pada proses desain.
Salah satu tren yang telah terbentuk selama beberapa tahun terakhir adalah pengembangan solusi untuk menghilangkan kebutuhan file STL. Salah satunya adalah pengembangan format file yang lebih efisien.
Misalnya, Konsorsium 3MF, yang awalnya dibentuk pada tahun 2015, bertujuan untuk membangun 3D universal dan open-source baru format file, yang disebut 3MF, yang bebas dari masalah yang menimpa STL.
Dalam dua tahun terakhir, ada beberapa pembaruan untuk 3MF, termasuk empat ekstensi untuk Material dan Properti, Produksi, Beam Lattice, dan Slice. Ekstensi Jalur Alat Volumetrik dan Laser adalah yang berikutnya dalam daftar dan saat ini dalam pengembangan.
Selain itu, 3MF dikemas dengan beberapa fitur bawaan yang tidak tersedia di STL seperti data bentuk kompleks dengan ukuran file rendah, satu atau beberapa tekstur, dan beberapa data warna.
Terlepas dari manfaatnya yang jelas, format file 3MF agak lambat diadopsi dalam industri. Ironisnya, industri AM yang begitu erat kaitannya dengan inovasi telah terbiasa bekerja dengan STL dan enggan beralih ke format yang lebih efisien.
Meskipun STL diperkirakan tidak akan menghilang dalam waktu dekat, pengguna AM pada akhirnya harus mempertimbangkan kembali pendekatan mereka untuk menyiapkan desain untuk pencetakan 3D. Penggunaan format file baru bisa menjadi salah satu sarana untuk mendukung kebutuhan persiapan desain modern.
3. Fokus baru pada perangkat lunak alur kerja
Perangkat lunak manajemen alur kerja mengalami pertumbuhan yang luar biasa dalam pasar perangkat lunak pencetakan 3D. Salah satu pendorong terbesar untuk pertumbuhan ini adalah kebutuhan akan otomatisasi dan skalabilitas yang lebih besar dari alur kerja produksi AM.
Grafik dari laporan terbaru oleh IDtechEx menunjukkan bahwa pendapatan perangkat lunak manajemen alur kerja akan melonjak di masa depan dekade, menjanjikan masa depan yang cerah untuk sektor ini.
Ketika perusahaan mulai mengintegrasikan AM ke dalam operasi mereka, mereka dihadapkan pada praktik alur kerja manual dan tidak efisien. Misalnya, banyak operator dan teknisi AM yang masih harus mengelola pesanan secara manual, memeriksa status pembuatan, dan menghabiskan banyak waktu untuk mengidentifikasi suku cadang setelah dicetak. Ini menciptakan banyak hambatan operasional, yang membuat penskalaan dan pengelolaan produksi AM secara efektif menjadi tugas yang menantang.
Ada banyak kemajuan yang dibuat untuk mengatasi inefisiensi alur kerja, dengan perangkat lunak otomatisasi alur kerja menjadi salah satu solusi utama.
Pada dasarnya, platform perangkat lunak alur kerja, seperti AMFG, membantu membangun ekosistem yang menghubungkan berbagai tahapan alur kerja AM, seperti manajemen pesanan, penjadwalan produksi, pemantauan status pembangunan, dan pemeriksaan pasca-pemrosesan. Tujuannya adalah untuk membuat perencanaan dan pengendalian produksi menjadi proses yang efisien dan digital.
Akibatnya, perusahaan, baik itu biro layanan atau toko AM internal, dapat memiliki alat yang memungkinkan mereka mengelola alur kerja AM dari ujung ke ujung, sekaligus dapat mengintegrasikan AM ke dalam infrastruktur digital yang lebih luas.
4. Meningkatnya peran perangkat lunak simulasi AM
Perangkat lunak simulasi akan memainkan peran yang semakin besar saat pencetakan 3D berubah menjadi teknologi berkemampuan produksi. Simulasi biasanya digunakan pada tahap desain untuk mereproduksi secara digital bagaimana bahan akan berperilaku selama proses pencetakan, dengan tujuan meminimalkan kegagalan cetak sebelum desain dikirim untuk dicetak.
Terlepas dari janjinya, mensimulasikan proses pencetakan 3D menantang karena sejumlah besar variabel yang perlu diperhitungkan selama proses simulasi.
'Semua perangkat lunak simulasi saat ini memiliki beberapa tingkat asumsi yang dibangun di dalamnya yang membatasi akurasi yang dapat diberikannya. Itu mungkin kelemahan terbesar saat ini:mereka tidak bisa seakurat yang Anda inginkan,' kata Kepala Teknologi ANSYS, Dave Conover, berbicara dalam wawancara baru-baru ini dengan AMFG.
Namun, teknologi simulasi berkembang pesat, dengan vendor perangkat lunak terus menyempurnakan penawaran mereka. Sebuah perusahaan perangkat lunak rekayasa, ANSYS, adalah salah satu contohnya. Sejak awal 2019, perusahaan telah merilis tiga pembaruan besar, yang menampilkan banyak fungsi baru.
Salah satu pembaruan yang menonjol adalah ANSYS Additive Prep. Alat ini adalah bagian dari paket perangkat lunak ANSYS Additive Suite dan ANSYS Additive Print.
Di antara fitur-fiturnya adalah kemampuan untuk menghasilkan peta panas yang membantu para insinyur memprediksi bagaimana pengaruh orientasi pembangunan AM terhadap struktur pendukung, waktu pembuatan, distorsi, dan kinerja cetak secara keseluruhan.
Dalam rilis R3 terbaru, ANSYS Additive Prep juga telah ditingkatkan dengan prosesor build baru yang memungkinkan pengguna mengekspor file build langsung ke mesin AM, sehingga tidak perlu menggunakan file STL.
Selanjutnya, MSC Software telah merilis generasi berikutnya dari solusi Simufact untuk simulasi proses pencetakan 3D logam.
Pembaruan ini sangat berfokus pada otomatisasi:ia dapat mengkompensasi distorsi bagian akhir dan mengoptimalkan struktur pendukung secara otomatis, sambil mengidentifikasi zona yang terlalu panas atau tidak cukup panas dan memprediksi masalah seperti retakan, garis susut, dan kontak pelapis ulang sebelum terjadi.
Perkembangan yang sedang berlangsung di bidang ini menunjukkan bahwa kebutuhan akan solusi simulasi canggih untuk AM semakin meningkat. Industri ingin mengetahui cara membuat produk cetak 3D dengan hasil yang andal dan dapat diulang, dan di sinilah simulasi dapat memainkan peran kunci.
Menariknya, kemajuan dalam simulasi AM berjalan seiring dengan tren perangkat lunak pencetakan 3D lainnya, termasuk peningkatan fokus pada interoperabilitas, otomatisasi, dan kegunaan yang disederhanakan.
5. Perangkat lunak menjadi lebih pintar
Menggabungkan perangkat lunak pencetakan 3D dengan Artificial Intelligence (AI) adalah tren besar berikutnya dalam industri ini. Kombinasi ini dapat meningkatkan desain pencetakan 3D, proses produksi dan alur kerja.
Di bagian depan desain, memasangkan AI dengan perangkat lunak desain menghasilkan alat desain generatif yang memungkinkan para insinyur mengeksplorasi opsi desain yang tidak terduga. Prosesnya melibatkan pendefinisian masalah desain dengan memasukkan parameter dasar seperti tinggi, berat bagian yang harus ditopang, kekuatan dan pilihan material. Menggunakan AI dan komputasi awan, perangkat lunak desain generatif hadir dengan segudang pilihan desain, yang memenuhi parameter yang ditentukan.
Perangkat lunak desain generatif dapat memecahkan tantangan rekayasa dengan solusi desain yang tidak dapat dibayangkan oleh pikiran manusia sendiri.
Pencetakan 3D adalah salah satu teknologi utama yang mendorong kemajuan perangkat lunak desain generatif, karena seringkali itu adalah satu-satunya cara untuk menghidupkan desain yang dihasilkan AI.
Selain desain yang lebih cerdas, perangkat lunak juga berkembang untuk membuat produksi dengan pencetakan 3D lebih berulang.
Misalnya, Markforged baru-baru ini meluncurkan perangkat lunak bertenaga AI, Blacksmith, yang memungkinkan printer 3D-nya menyesuaikan pemrograman dan parameter untuk memastikan hasil cetak yang optimal. Algoritme pembelajaran mesin yang mendukung Blacksmith memungkinkan perangkat lunak untuk belajar dari produksi suku cadang sebelumnya sehingga suku cadang menjadi lebih akurat dan presisi setiap saat.
Untuk mencapai hal ini, perangkat lunak cerdas menganalisis desain, membandingkannya dengan data bagian yang dipindai yang diambil dari peralatan inspeksi dan secara dinamis mengadaptasi proses ujung ke ujung untuk pada akhirnya menghasilkan suku cadang yang secara sempurna memenuhi file CAD yang diinginkan.
Terakhir, alur kerja pencetakan 3D juga menjadi lebih cerdas dengan diperkenalkannya perangkat lunak bertenaga AI.
Alur kerja pencetakan 3D sangat padat data, artinya ada banyak informasi tentang status pesanan, data mesin dan material, yang dapat (dan seharusnya) tidak hanya dipantau dan dikumpulkan, tetapi juga dianalisis dan ditindaklanjuti. Dan di sinilah AI dapat membantu.
Kemampuan analitik mesin dapat memungkinkan perangkat lunak untuk menganalisis data yang dikumpulkan dan menyarankan di mana perbaikan pada operasi produksi dapat dilakukan. Pada akhirnya, ini akan memberikan visibilitas yang lebih besar ke lokasi hambatan utama dan cara mengoptimalkan proses untuk memaksimalkan AM.
Perangkat Lunak:kunci untuk industrialisasi pencetakan 3D
Di antara tiga pilar utama pencetakan 3D — perangkat keras, bahan, dan perangkat lunak — yang terakhir adalah yang paling tidak canggih. Namun, banyak hal berubah sekarang, karena perusahaan menyadari bahwa teknologi digital seperti pencetakan 3D memerlukan solusi digital untuk mendukung pertumbuhan dan evolusi mereka.
Penyedia perangkat lunak dan perusahaan rintisan terkemuka sekarang berusaha mengembangkan perangkat lunak untuk memajukan AM. Banyak upaya dilakukan untuk memungkinkan hasil pencetakan berulang melalui perangkat lunak simulasi. Pada saat yang sama, ada banyak aktivitas untuk mengatasi kemacetan dalam persiapan desain dan alur kerja manajemen proses.
Terakhir, konvergensi antara pencetakan 3D dan AI membentuk kemungkinan baru untuk desain dan produksi pencetakan 3D.
Dengan menggabungkan semua perkembangan ini, perangkat lunak benar-benar menjadi bagian dari teka-teki untuk menjadikan pencetakan 3D sebagai salah satu teknologi produksi utama hari ini dan masa depan.
