Memproduksi prototipe dengan pencetakan 3D

Sebuah prototipe adalah contoh pertama produk yang akan diproduksi, berfungsi sebagai titik awal untuk melakukan modifikasi yang diperlukan, sebagai model untuk mereplikasi atau sebagai matriks untuk menghasilkan cetakan.

Jadi, pembuatan prototipe adalah proses percobaan melalui mana tim desain dapat mewujudkan ide-ide mereka. Pembuatan prototipe adalah proses yang sangat berguna di berbagai sektor, memungkinkan iterasi dilakukan hingga hasil yang diinginkan tercapai.

Gambar 1:Prototipe helm cetak 3D dengan Raise Pro2 Plus. Sumber:Olahraga KIDO.

Ada beberapa jenis pembuatan prototipe produk dengan fungsi berbeda:

• Prototipe fidelitas rendah: Prototipe low-fidelity dapat dilakukan dalam waktu singkat, dengan sangat cepat, dan bertindak sebagai model studi, memungkinkan berbagai aspek dianalisis untuk membuat modifikasi yang diperlukan pada model sebelum mencapai desain produk akhir.
• Prototipe desain :Prototipe desain dilakukan untuk memvalidasi desain produk.
• Prototipe geometris :Jenis prototipe ini diproduksi untuk memeriksa geometri produk dan memodifikasinya jika perlu.
• Prototipe fungsional :Prototipe ini dilakukan untuk menganalisis perilaku bahan yang digunakan dan untuk menguji fungsionalitas produk.
• Prototipe teknis :Dalam hal ini, prototipe digunakan sebagai model studi global, yang memungkinkan semua fiturnya dianalisis.
• Prototipe fidelitas tinggi: Mereka terdiri dari pembuatan prototipe yang identik dengan produk akhir. Sangat disarankan untuk melakukan pembuatan prototipe jenis ini sebelum melakukan produksi massal suatu produk.

Saat ini ada beberapa proses pembuatan prototipe, seperti pemesinan CNC, pencetakan injeksi, atau pencetakan 3D.

Pembuatan prototipe cepat

Pencetakan 3D terkait langsung dengan pembuatan prototipe cepat karena kesegeraan yang ditawarkan oleh metode pembuatan ini dan berbagai kemungkinan yang ditawarkannya bergantung pada teknologi yang digunakan dan bahan yang digunakan, menjadikannya metode pembuatan yang banyak digunakan untuk pembuatan prototipe dengan fidelitas rendah.

Video 1:Pembuatan prototipe cepat DLimit. Sumber:BCN3D.

Pembuatan prototipe cepat menggunakan pencetakan 3D bertujuanuntuk memproduksi model guna menguji satu atau beberapa aspek produk dan dengan demikian dapat memodifikasinya jika perlu dengan cara yang gesit dan langsung hingga desain akhir tercapai, memastikan bentuk dan fungsi produk.

Untuk pembuatan prototipe menggunakan pencetakan 3D,harus diperhatikan teknologi mana yang paling cocok. Setiap teknologi memiliki kelebihan dan kekurangan, sehingga perlu untuk mengetahui dasar-dasar yang menjadi dasar pengoperasiannya serta keterbatasannya untuk menemukan yang paling cocok untuk setiap kebutuhan.

Teknologi pencetakan 3D yang paling tersebar luas adalah:

• Deposisi material fusi (FDM)
• Selective light curing of resins (SLA)
• Sintering laser selektif (SLS)

Tabel perbandingan antara keduanya dapat dilihat di bawah ini:

Karakteristik	FDM	SLA	SLS
Bahan yang digunakan	Termoplastik	Resin yang menyembuhkan cahaya	Termoplastik
Berbagai bahan	Sangat tinggi	Sedang	Rendah
Kesegeraan	Sangat tinggi	Sedang	Rendah
Akurasi	Rendah	Sedang	Tinggi
Toleransi umum	±0,5% (batas bawah ±0,5 mm)	±0,5% (batas bawah ±0,15 mm)	±0,3% (batas bawah ±0,3 mm)
Mendukung	>45º	Selalu	Tidak pernah

Tabel 1:Perbandingan antara berbagai teknologi pencetakan 3D. Sumber:Filament2print.

Untuk melihat karakteristik dan batasan masing-masing teknologi secara lebih mendalam, sebaiknya baca artikel "Cara memilih teknologi yang tepat:FDM, SLA, dan SLS".

Beberapa keuntungan yang ditawarkan oleh pembuatan prototipe pencetakan 3D adalah:

Kecepatan :Bergantung pada teknologi pencetakan 3D yang digunakan, kecepatan produksi akan lebih tinggi atau lebih rendah, tetapi pencetakan 3D, secara umum, adalah metode pembuatan yang menawarkan kesegeraan.

Penghematan biaya dan sumber daya :Bergantung pada kerumitan suku cadang dan bahan yang digunakan, penggunaan pencetakan 3D untuk membuat prototipe suku cadang dapat menghasilkan penghematan biaya dan sumber daya yang signifikan dibandingkan dengan metode pembuatan tradisional lainnya.

Keberlanjutan :Dengan memiliki peralatan pencetakan 3D di fasilitas produksi perusahaan sendiri, prototipe diproduksi secara lokal, yang mengurangi jejak karbon yang dihasilkan dibandingkan dengan manufaktur eksternal. Selain itu, sering kali dimungkinkan untuk bekerja dengan bahan yang dapat terurai secara hayati, didaur ulang, atau dapat didaur ulang dan, berdasarkan sifat metode pembuatannya, limbah dan pemborosan bahan diminimalkan.

Dari pembuatan prototipe hingga produksi

Awalnya, pencetakan 3D hanya digunakan untuk pembuatan prototipe. Namun, sekarang juga digunakan sebagai metode produksi tambahan. Hal ini terutama disebabkan oleh dua faktor:

Pengembangan materi

Salah satu faktor yang memungkinkan pembuatan bagian akhir dalam jumlah kecil dengan pencetakan 3D adalah pengembangan bahan yang memungkinkan aplikasi untuk lingkungan yang menuntut berkat sifat mekanik atau sifat spesifiknya.

Contohnya adalah bahan ESD, yang tersedia dalam bentuk filamen, bubuk, dan bahkan resin, dan yang memungkinkan produk diproduksi dengan perlindungan pelepasan elektrostatis.

Kemajuan dalam teknologi pencetakan 3D

Berkat kemajuan yang dibuat dalam beberapa tahun terakhir dan pekerjaan Litbang produsen peralatan, fitur yang ditawarkan oleh printer 3D telah meningkat secara signifikan, hingga mampu memproduksi komponen yang sangat kompleks dengan kualitas industri.

Semua teknologi pencetakan 3D telah berkembang pesat. Contohnya adalah printer 3D SLA dari FormLabs untuk sektor medis dan gigi, Formulir 3B+ dan Formulir 3BL, yang dapat mencetak 3D materi biokompatibel; atau printer SLS 3D Sinterit, yang dapat menghasilkan komponen yang sangat kompleks tanpa memerlukan dukungan , serta model desktop seperti Lisa, Lisa Pro, atau Lisa X.

Gambar 3:Pembuatan produk akhir untuk sektor kedokteran gigi. Sumber:FormLabs.

Tidak diragukan lagi, manufaktur pencetakan 3D memungkinkan pengguna profesional untuk menghasilkan prototipe dan bahkan bagian akhir dari kualitas industri, dan saat ini merupakan salah satu metode manufaktur yang paling banyak digunakan untuk pembuatan prototipe cepat di banyak sektor. Berkat keragaman teknologi, peralatan, dan material, solusi untuk hampir semua aplikasi dapat ditemukan.