Jelajahi 7 Teknologi Manufaktur Aditif Utama
Manufaktur aditif mengacu pada proses pembuatan suatu komponen dengan membangunnya secara bertahap melalui penambahan material. Bahan ini bisa berupa logam, keramik, plastik, fotopolimer, atau bahkan makanan! ISO/ASTM telah mengkategorikan semua jenis teknologi manufaktur aditif ke dalam tujuh kategori.
Artikel ini akan menjelaskan cara kerja masing-masing jenis proses produksi aditif tersebut, serta penggunaan, kelebihan, dan perbedaannya.
1. Pengaliran Pengikat
Bagian baja tahan karat dibuat oleh Xometry melalui pengaliran Binder.
Binder Jetting adalah teknologi manufaktur aditif berbasis serbuk yang menciptakan komponen dengan mendepositkan bahan pengikat secara selektif ke lapisan tipis bahan bubuk. Prosesnya dimulai saat printer meletakkan lapisan bubuk yang seragam, biasanya plastik, logam, pasir, atau keramik, pada platform pembuatan. Pisau pelapis ulang digunakan untuk memastikan bahwa lapisan bubuk yang tepat didistribusikan pada platform pembangunan. Hal ini biasanya dilakukan dengan pisau recoater, memindahkan material dari tempat penyimpanan bubuk di sebelah area pencetakan. Material dalam wadah penyimpanan diangkat, dan bilah recoater menyapu bubuk dari wadah penyimpanan melintasi platform pembangunan pada ketinggian lapisan yang diperlukan. Selanjutnya, kepala inkjet bergerak di atas bubuk dan mengeluarkan zat pengikat di atas bubuk dalam bentuk penampang bagian untuk lapisan saat ini. Untuk komponen plastik penuh warna, bahan pengikat juga mengandung pewarna untuk membuat komponen multi-warna.
Tempat tidur cetak kemudian diturunkan setinggi satu lapisan. Pisau pelapisan ulang mendistribusikan lapisan bubuk lain di atas lapisan sebelumnya, dan proses berlanjut. Saat pengikat mengalirkan logam, bagian tersebut harus disinter setelah pencetakan untuk menghilangkan porositas dan meningkatkan kekuatan mekanik. Alternatifnya, bubuk logam bersuhu leleh rendah seperti perunggu dapat dicampur dengan bahan utama. Saat bagian cetakan dipanaskan, perunggu akan meleleh dan mengisi ruang di antara partikel bubuk paduan logam utama.
Tabel 1 di bawah menunjukkan tipikal bahan, aplikasi, dan keunggulan pengikat jetting:
Tabel 1. Ringkasan Pengaliran Binder
Bahan | Aplikasi | Kelebihan |
Bahan
- Pasir
- Plastik (PMMA, ABS, PA, PC)
- Keramik
- Logam (Baja Tahan Karat, paduan Titanium)
Aplikasi
- Cetakan pengecoran pasir
- Prototipe warna-warni
- Bagian logam yang murah jika dibandingkan dengan proses pencetakan logam lainnya
Keuntungan
- Volume build yang besar
- Bagian beraneka warna
- Tidak diperlukan dukungan
- Bubuk yang tidak terpakai dapat didaur ulang
- Lebih banyak plastik tersedia
2. Fusi Tempat Tidur Serbuk (PBF)
Fusi lapisan bubuk (PBF) mengacu pada serangkaian teknologi manufaktur aditif yang memadukan bubuk menggunakan sumber energi terfokus bertenaga tinggi. Sumber energi dapat berupa laser (SLM atau DMLS) atau berkas elektron (EBM). Serbuk logam dan plastik dapat digunakan dengan PBF. Prosesnya bekerja dengan terlebih dahulu menempatkan lapisan tipis bubuk (seringkali sudah dipanaskan sebelumnya) ke platform pembangunan. Hal ini dicapai dengan pisau recoater untuk memastikan konsistensi tinggi lapisan. Sinar energi terfokus kemudian melelehkan partikel bubuk untuk membentuk lapisan penampang saat ini. Platform pembangunan kemudian turun satu lapisan. Lapisan bedak lainnya ditambahkan, dan prosesnya berulang.
Sinar energi berkekuatan lebih tinggi diperlukan untuk logam, dan atmosfer inert diperlukan untuk pencetakan DMLS dan SLM. Untuk EBM, volume build harus dijaga dalam kondisi vakum. Mesin PBF dapat mencetak dengan cepat, terutama jika digunakan printer multi-beam. EMB hanya menggunakan satu pancaran, namun pancaran dapat dialihkan dengan sangat cepat, sehingga menyimulasikan fungsionalitas multi-balok.
Tabel 2 di bawah menunjukkan bahan khas, aplikasi, dan keunggulan fusi lapisan bubuk:
Tabel 2. Ringkasan Penggabungan Bedak Serbuk
Bahan | Aplikasi | Kelebihan |
Bahan
- Logam (Aluminium, titanium, tembaga, kobalt-krom, dll)
- Nilon
- Keramik
Aplikasi
Bagian logam fungsional seperti bilah turbin, ruang bakar mesin roket, dan penukar panas
Keuntungan
- Bubuk yang tidak terpakai dapat didaur ulang
- Berbagai pilihan logam
3. Deposisi Energi Terarah
Deposisi energi terarah (DED) adalah proses bahan aditif yang digunakan secara eksklusif dengan logam. Hal ini sering digunakan untuk memperbaiki bagian logam yang ada. Kemampuan perbaikan ini dimungkinkan karena DED dapat mencetak dalam lima sumbu gerak, tidak seperti proses pencetakan lainnya yang dibatasi pada tiga sumbu gerak. Printer DED dapat bermanuver di sekitar bagian yang ada dengan geometri yang kompleks.
Jenis manufaktur aditif ini tidak terbatas pada perbaikan, tetapi juga dapat mencetak suku cadang baru. DED bekerja dengan mengarahkan bubuk atau kawat logam ke nosel cetak. Sinar laser atau elektron kemudian melelehkan material tersebut dan menyatukannya dengan material dasar. Logam apa pun yang dapat dilas dapat dibuat atau diperbaiki dengan DED. Seperti halnya proses pengelasan, gas pelindung (sinar laser) atau ruang hampa (sinar elektron) diperlukan untuk pencetakan DED. Gas tersebut hanya akan menutupi area yang secara aktif dicairkan oleh pancaran sinar. Alternatifnya, seluruh volume bangunan dapat dijenuhkan dengan gas inert, sehingga memerlukan volume bangunan yang tertutup rapat dan kedap udara.
Tabel 3 di bawah menunjukkan tipikal material, aplikasi, dan keunggulan DED:
Tabel 3. Ringkasan Deposisi Energi Terarah
Bahan | Aplikasi | Kelebihan |
Bahan
Logam (kobalt-krom, titanium, Inconel, tantalum, niobium, baja tahan karat)
Aplikasi
- Perbaikan komponen
- Komponen luar angkasa tingkat lanjut
Keuntungan
- Dapat mencetak sebagian besar (1000 mm3)
- Dapat memperbaiki komponen yang ada
- Dapat mencetak berbagai macam logam dan paduan
4. Pengiriman Material
Komponen penuh warna dengan lapisan akhir yang halus dan bening, dibuat menggunakan layanan PolyJet Xometry.
Pengaliran material menggunakan serangkaian nozel inkjet untuk menyimpan material ke platform pembuatan, sehingga menghasilkan suatu bagian. Proses ini memerlukan penggunaan fotopolimer sebagai bahan baku. Ia bekerja dengan terlebih dahulu menyetorkan lapisan fotopolimer ke platform pembangunan. Selanjutnya, sumber cahaya UV bergerak di atas fotopolimer untuk menyembuhkannya. Platform pembangunan kemudian bergerak ke bawah, dan prosesnya diulangi.
Karena pengawetan sinar UV pada bahan cetakan merupakan bagian integral dari proses pembuatan aditif ini, hanya plastik, yang sebagian besar merupakan fotopolimer, yang dapat dicetak dengan pengaliran bahan. Struktur pendukung diperlukan agar pencetakan komponen berhasil dilakukan dengan pengaliran material.
Tabel 4 di bawah menunjukkan tipikal material, aplikasi, dan keunggulan pengaliran material:
Tabel 4. Ringkasan Pengaliran Material
Bahan | Aplikasi | Kelebihan |
Bahan
- Resin fotopolimer
- Bahan digital (fotopolimer komposit)
- Lilin
Aplikasi
- Prototipe produk fungsional
- Model anatomi penuh warna
Keuntungan
- Limbah yang sangat rendah
- Bagian multi-bahan dan multiwarna dimungkinkan
- Proses berkecepatan tinggi
- Resolusi tinggi
5. Laminasi Lembaran
Laminasi lembaran adalah proses manufaktur aditif berlapis yang membangun bagian-bagian dengan menumpuk dan merekatkan lembaran-lembaran material—bukannya menyimpan atau meleburkan bubuk atau cairan. Ini dapat digunakan dengan berbagai bahan, termasuk kertas, lembaran polimer, komposit, dan beberapa logam. Meskipun proses ini biasanya menghasilkan komponen beresolusi rendah, proses ini menawarkan kecepatan produksi tinggi dan biaya rendah, sehingga menguntungkan untuk pembuatan prototipe dan aplikasi industri tertentu.
Proses kerjanya dengan meletakkan lembaran-lembaran tipis secara berurutan, masing-masing dipotong agar sesuai dengan penampang bagian pada lapisan tersebut. Lembaran ini kemudian direkatkan ke lapisan sebelumnya menggunakan berbagai teknik tergantung bahannya. Dalam beberapa sistem, laser atau pisau memotong geometri bagian dari lembaran sebelum atau sesudah pengikatan. Material berlebih di sekitar bagian dapat dihilangkan selama atau setelah pembuatan.
Lembaran logam biasanya diikat menggunakan manufaktur aditif ultrasonik (UAM), yang menerapkan getaran ultrasonik di bawah tekanan untuk memadukan lapisan logam tanpa meleleh. Lembaran plastik biasanya diikat menggunakan panas dan tekanan, baik secara termal atau dengan perekat. Komposit (misalnya serat aramid, fiberglass, atau lapisan yang diperkuat serat karbon) dan kertas biasanya dilaminasi menggunakan perekat dan kompresi. Laminasi lembaran juga digunakan untuk membuat komponen berbentuk hampir jaring, yang selanjutnya dapat dikerjakan atau diproses pasca menggunakan CNC atau teknik subtraktif lainnya untuk mencapai toleransi yang lebih ketat dan penyelesaian permukaan.
Tabel 5 di bawah menunjukkan tipikal bahan, aplikasi, dan keunggulan laminasi lembaran:
Tabel 5. Ringkasan Laminasi Lembar
Bahan | Aplikasi | Kelebihan |
Bahan
- Kertas
- Keramik
- Komposit serat karbon
- Logam (Aluminium, tembaga, baja tahan karat, titanium)
Aplikasi
- Prototipe penuh warna
- Dekat bagian berbentuk jaring
Keuntungan
- Biaya rendah
- Kecepatan tinggi
- Bagian penuh warna
6. Ekstrusi Bahan
Tampilan jarak dekat dari bagian cetakan FDM yang dibuat oleh Xometry.
Ekstrusi material adalah salah satu jenis manufaktur aditif yang paling terkenal, terutama karena penerapannya oleh pasar konsumen. Ekstrusi material sering disebut dengan FDM (Fused Deposition Modeling), atau FFF (Fused Filament Fabrication). Prosesnya bekerja dengan mengarahkan filamen plastik dari kumparan suplai, melewatkannya melalui ruang berpemanas, dan kemudian keluar dari nosel cetak. Saat material keluar dari nosel, material tersebut diendapkan dalam bentuk penampang bagian saat ini pada platform pembangunan. Setelah satu lapisan selesai, kepala cetak naik satu ketebalan lapisan. Proses tersebut diulangi hingga bagian tersebut selesai.
Termoplastik dan termoplastik isi adalah bahan mentah yang paling umum digunakan dengan teknologi ini. Namun, bahan bubuk logam/matriks polimer dapat digunakan untuk membuat bagian logam. Mereka harus diproses pasca dalam tungku untuk mengembangkan sifat mekanik akhir mereka.
Tabel 6 di bawah menunjukkan tipikal material, aplikasi, dan keunggulan ekstrusi material:
Tabel 6. Ringkasan Ekstrusi Material
Bahan | Aplikasi | Kelebihan |
Bahan
- PLA
- ABS
- PC
- PETG
- Nilon
- ULTEM
Aplikasi
- Jig perakitan
- Prototipe fungsional
- Komponen dengan volume produksi rendah
Keuntungan
- Biaya rendah
- Mudah digunakan
- Termoplastik asli
7. Fotopolimerisasi PPN
Fotopolimerisasi PPN adalah proses manufaktur aditif yang menghasilkan komponen dengan pengawetan resin fotopolimer cair secara selektif menggunakan sumber cahaya. Dua teknologi utama dalam kategori ini adalah:
- SLA (Stereolitografi) – menggunakan laser UV untuk menelusuri dan memperkuat penampang bagian lapis demi lapis.
- DLP (Pemrosesan Cahaya Digital) – menggunakan proyektor digital untuk mem-flash seluruh lapisan sekaligus, mengeringkan resin secara bersamaan di seluruh lapisan.
Kedua proses tersebut melibatkan tong berisi resin fotopolimer cair. Platform pembangunan dimulai tepat di bawah permukaan resin. Dalam SLA, sinar laser memindai seluruh permukaan resin untuk memperkuat bentuk lapisan saat ini yang diinginkan. Dalam DLP, proyektor cahaya mem-flash seluruh gambar lapisan dalam satu eksposur. Setelah lapisan diawetkan, platform pembangunan bergerak secara vertikal (biasanya ke atas), memungkinkan resin yang tidak diawetkan mengalir di bawah bagian tersebut, dan lapisan berikutnya diawetkan di atas lapisan sebelumnya. Proses ini berlanjut hingga bagian tersebut terbentuk sempurna. Karena bagian tersebut keluar secara bertahap dari tong, tampak seolah-olah platform pembuatan sedang menarik benda keluar dari resin cair.
Tabel 7 di bawah menunjukkan tipikal bahan, aplikasi, dan keunggulan fotopolimerisasi PPN:
Tabel 7. Ringkasan Fotopolimerisasi PPN
Bahan | Aplikasi | Kelebihan |
Bahan
- PLA
- ABS
- PC
- PETG
- PA
- ABS berisi serat karbon
- INDIK
Aplikasi
- Prototipe/mock-up visual
- Model perhiasan untuk membuat cetakan
Keuntungan
- Kecepatan tinggi
- Detail yang sangat halus dimungkinkan
Apa Itu Manufaktur Aditif?
Manufaktur aditif mengacu pada proses aditif untuk menciptakan suatu bagian dengan membangunnya satu lapisan pada satu waktu. Hal ini berbeda dengan manufaktur subtraktif, yang dimulai dengan bahan padat dan menghilangkan kelebihan untuk membuat suatu bagian. Pemesinan CNC adalah contoh manufaktur subtraktif.
Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat panduan lengkap kami tentang manufaktur aditif.
Manufaktur aditif mewakili titik balik dalam produksi, dengan tujuh proses inti:pengaliran pengikat, fusi lapisan bubuk, deposisi energi terarah, pengaliran material, laminasi lembaran, ekstrusi material, dan fotopolimerisasi tong. Setiap proses menawarkan kekuatannya sendiri, baik dalam presisi, skala, kecepatan, atau keserbagunaan material. Yang menonjol adalah peralihan dari pembuangan material yang boros ke pembuatan lapis demi lapis yang terkontrol, membuka kemungkinan mulai dari perbaikan bagian-bagian penting dirgantara hingga mencetak prototipe terperinci dan komponen fungsional. Teknologi ini hadir bukan sebagai sebuah solusi tunggal, namun sebagai sebuah perangkat, dimana proses yang tepat dapat disesuaikan dengan tantangan yang tepat, sehingga menjadikan manufaktur lebih efisien, mudah beradaptasi, dan inovatif.
Pertanyaan Umum Tentang Jenis Manufaktur Aditif
Jenis Manufaktur Aditif Apa yang Paling Sering Digunakan?
Jenis manufaktur aditif yang paling sering digunakan adalah:ekstrusi material (FDM/FFF), laminasi lembaran, polimerisasi PPN, dan fusi lapisan bubuk (PBF). Perlu dicatat bahwa tingkat adopsi setiap teknologi manufaktur aditif bervariasi tergantung pada industri yang digunakan. Misalnya, industri dirgantara banyak menggunakan DED dan fusi lapisan bubuk.
Organisasi Apa yang Mengkategorikan Proses Manufaktur Aditif?
ASTM International dan ISO bersama-sama bertanggung jawab atas kategorisasi proses manufaktur aditif. ASTM dan ISO menciptakan tujuh kategori yang dijelaskan dalam artikel ini.
Bagaimana Proses Manufaktur Aditif Diklasifikasikan?
Proses manufaktur aditif diklasifikasikan berdasarkan ISO/ASTM 52900, standar internasional yang mendefinisikan istilah dan kategori utama dalam AM. Ini mengatur teknologi ke dalam tujuh jenis proses, berdasarkan bagaimana lapisan terbentuk dan bahan direkatkan. Kategori ini antara lain mencakup metode seperti ekstrusi material, fotopolimerisasi tong, dan fusi lapisan bubuk. Klasifikasi ini membantu memastikan konsistensi di seluruh industri dan aplikasi.
Apakah Pencetakan 3D Merupakan Contoh Manufaktur Aditif?
Ya, pencetakan 3D adalah salah satu bentuk manufaktur aditif. Faktanya, ini adalah contoh yang paling dikenal dan umum digunakan. Istilah "pencetakan 3D" sering digunakan secara informal untuk merujuk pada semua proses manufaktur aditif, yang melibatkan pembuatan objek lapis demi lapis dari model digital.
Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat panduan lengkap kami tentang pencetakan 3D vs. manufaktur aditif.
Ringkasan
Artikel ini mengulas 7 jenis proses pembuatan aditif dan menjelaskan cara kerjanya, kelebihan dan kekurangannya. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang berbagai jenis manufaktur aditif dan bagaimana masing-masing jenis tersebut paling sesuai dengan aplikasi spesifik Anda, hubungi pakar Xometry sekarang.
Xometry menyediakan berbagai kemampuan manufaktur, termasuk pencetakan 3D dan layanan bernilai tambah untuk semua kebutuhan pembuatan prototipe dan produksi Anda. Kunjungi situs web kami untuk mempelajari lebih lanjut atau meminta penawaran gratis tanpa kewajiban.
Penafian
Konten yang muncul di halaman web ini hanya untuk tujuan informasi. Xometry tidak membuat pernyataan atau jaminan apa pun, baik tersurat maupun tersirat, mengenai keakuratan, kelengkapan, atau validitas informasi. Parameter kinerja apa pun, toleransi geometrik, fitur desain spesifik, kualitas dan jenis bahan, atau proses tidak boleh dianggap mewakili apa yang akan dikirimkan oleh pemasok atau produsen pihak ketiga melalui jaringan Xometry. Pembeli yang mencari penawaran suku cadang bertanggung jawab untuk menentukan persyaratan khusus untuk suku cadang tersebut. Silakan lihat syarat dan ketentuan kami untuk informasi lebih lanjut.
Dekan McClements
Dean McClements adalah lulusan B.Eng Honors di bidang Teknik Mesin dengan pengalaman lebih dari dua dekade di industri manufaktur. Perjalanan profesionalnya mencakup peran penting di perusahaan terkemuka seperti Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace, dan Hyster-Yale, tempat ia mengembangkan pemahaman mendalam tentang proses teknik dan inovasi.
Baca lebih banyak artikel oleh Dean McClements
