Penggunaan Inovatif Manufaktur Aditif

Penggunaan komponen perangkat lunak manufaktur aditif berkembang di industri teknologi tinggi. Menurut firma riset pasar MarketsandMarkets (M&M), produksi printer 3D dan output manufaktur aditif tumbuh nilainya menjadi $3,5 miliar pada tahun 2017. Pengadopsi utama manufaktur aditif adalah peralatan medis, dirgantara, dan industri otomotif.

Ini tidak mengejutkan. Dalam manufaktur aditif, biaya pencetakan bentuk kompleks sama dengan desain sederhana, terutama dalam jumlah kecil.

Perangkat &Bedah Medis

Keuntungan dari manufaktur aditif adalah keuntungan bagi industri medis. Dengan memanfaatkan manufaktur aditif, industri medis sedang membangun implan yang sangat khusus untuk aplikasi gigi dan ortopedi. Sejak manufaktur aditif menghilangkan biaya perkakas dan pengaturan (diperlukan dalam manufaktur subtraktif), dokter tidak perlu khawatir tentang skala ekonomi ketika mengusulkan implan kustom dan prosthetics kepada pasien.

Selain itu, manufaktur aditif juga memungkinkan produsen untuk menghasilkan desain yang sangat kompleks dan sangat halus, sambungan semacam itu dirancang untuk terhubung dengan tulang manusia. Untuk menghasilkan solusi ini, printer 3D harus membuat struktur kisi fraktal kecil di mana jaringan tulang dapat menyatu, sehingga memberikan hubungan yang kuat antara implan dan tulang. Tidak ada cara lain untuk menghasilkan bentuk seperti itu.

Demikian juga, implan gigi dan penyisipan melibatkan penyesuaian yang luar biasa dan desain yang sangat kompleks untuk mencapai kesesuaian yang tepat. Ada presisi yang cukup besar dalam proses implan gigi. Pertama, dimulai dengan rontgen mulut Anda untuk memeriksa tulang Anda. Kedua, ahli bedah harus mengebor lubang untuk implan gigi. Namun, ahli bedah harus menjamin bahwa implan (seperti sekrup untuk implan) benar-benar selaras dengan susunan gigi Anda. Berkat pencetakan 3D, dokter gigi kini dapat mengamankan implan yang dibuat khusus. Implan ini dan panduan pengeboran terkait dirancang khusus dalam perangkat lunak desain berbantuan komputer (CAD) pencetakan 3D khusus yang kemudian diproduksi dengan otomatisasi tingkat tinggi.

Untuk operasi otak, dokter akan membuat perlengkapan khusus setelah CT scan pasien mereka. Seperti di kedokteran gigi dan ortopedi, ini melibatkan pembuatan implan yang pas dengan tengkorak pasien dan memandu alat ahli bedah selama operasi. Sekali lagi, perangkat lunak 3D khusus mengotomatiskan desain alat bantu bedah ini.

Dirgantara &Infrastruktur

Aerospace telah menjadi pelopor dalam mengadopsi manufaktur aditif. Baru-baru ini, usahanya telah menghasilkan bagian cetak 3D untuk digunakan pada mesin turbofan komersial.

Mesin turbofan LEAP - joint-venture General Electric (GE) dan Safran Aircraft Engines - dilengkapi dengan nozel bahan bakar cetak 3D. Administrasi Penerbangan Federal AS membersihkan nozzle untuk digunakan di pesawat komersial pada tahun 2015. Bagian ini tidak hanya berbobot 25% lebih ringan dari pendahulunya pada mesin generasi yang lebih tua, tetapi menurut GE, bagian ini lima kali lebih tahan lama.

Sambil memberikan manfaat substansial dalam penghematan bahan bakar dan pengurangan emisi karbon pada pesawat yang dilengkapi dengan mesin LEAP, bagian cetak 3D juga merampingkan rantai pasokan produksi. Pencetakan 3D memungkinkan GE mengganti 20 bagian berbeda hanya dengan satu unit. Hal ini tidak hanya menyederhanakan proses manufaktur, tetapi juga menurunkan biaya pemeliharaan siklus hidup.

Penggunaan perangkat lunak 3D CAD dan computer aided engineering (CAE) adalah bagian penting untuk upaya desain dan pengembangan industri kedirgantaraan. GE memanfaatkan CAD/CAE untuk melakukan studi desain, simulasi, dan analisis yang diperlukan untuk mengembangkan nozzle baru dan mengevaluasi kelayakannya sebelum melanjutkan ke tahap pembuatan prototipe.

Bayangkan penghematan biaya yang terlibat untuk maskapai yang mengoperasikan lusinan pesawat ini, terutama selama periode 20 tahun lebih. Ini adalah manfaat langsung dari manufaktur aditif, sehingga orang dapat melihat bagaimana pertumbuhannya dalam menangani sub-rakitan dan komponen lain akan memperluas keuntungan bagi produsen, pemasok, dan konsumen di banyak bidang lainnya.

Selain mengoptimalkan pengurangan biaya, pencetakan 3D juga memungkinkan industri melakukan manufaktur yang sangat kompleks. Pertimbangkan penukar panas. Perangkat ini memiliki sejumlah besar tabung, butiran halus dan masukan lainnya untuk mengalirkan fluida panas dari satu sisi dan fluida dingin melalui sisi lainnya. Tetapi proses perakitannya membutuhkan pengelasan sirip pendingin dan memasukkannya ke dalam kotak kedap air. Ini adalah proses manufaktur yang melelahkan dan memakan waktu dengan margin kegagalan yang cukup besar.

Tetapi dengan pencetakan 3D, penukar panas dapat diproduksi dalam satu bidikan gabungan. Ini bisa memakan waktu yang relatif lama untuk memproduksi satu unit, tetapi hasil akhirnya jauh lebih dapat diandalkan. Seperti LEAP, tujuannya adalah untuk mengkonsolidasikan jumlah suku cadang yang diperlukan untuk perakitan selain untuk meningkatkan kinerja yang signifikan.

Masa Depan Manufaktur Aditif

Teknologi yang terlibat dalam manufaktur aditif meningkat dalam kemampuan dan penurunan harga. Selain itu, aplikasi manufaktur aditif baru selalu ditemukan. Namun, masih ada rintangan besar dalam kontrol proses dan prediktabilitas proses.

Dalam hal kontrol proses, manufaktur aditif tidak memiliki standar industri yang luas untuk mengatur proses pembuatan bahan mentah menjadi bagian jadi. Manufaktur tradisional - termasuk manufaktur subtraktif - manfaat dari standar ini (misalnya perilaku metalurgi selama proses pemesinan, stamping atau penempaan). Ada referensi standar industri yang dapat dirujuk dan dikonsultasikan oleh para insinyur.

Namun, industri tersebut belum membangun standar tersebut untuk manufaktur aditif. Misalnya, perusahaan kedirgantaraan individu - seperti GE - sedang membangun rezim kontrol kepemilikan untuk upaya manufaktur aditif mereka, sementara pemasok pencetakan 3D individu tidak memiliki rezim kontrol dan standar industri sepenuhnya. Hal ini dapat diatasi dengan baik oleh badan standar yang mengembangkan sertifikasi kepatuhan umum yang tersedia untuk digunakan oleh semua orang, terutama produsen yang lebih kecil.

Akhirnya, prediktabilitas proses masih menjadi tantangan utama bagi mereka yang menggunakan printer 3D. Mengoptimalkan orientasi bagian, material pendukung, dan parameter proses memerlukan banyak percobaan dan kesalahan. Tetapi ini juga memberikan peluang besar bagi mereka yang mengembangkan perangkat lunak yang digunakan dalam pencetakan 3D. Simulasi berbasis fisika akan menjadi langkah maju yang besar. Menggabungkan elemen simulasi ini dengan informasi proses khusus mesin dari produsen printer 3D akan membantu produsen mengurangi tingkat kesalahan dan memo mereka.

Ingin menguasai pasar printer 3D dengan waktu pemasaran yang lebih cepat, peningkatan margin, dan diferensiasi? Kemudian jelajahi SDK Spasial.