Lengan Robot vs. Sistem Gantry:Memilih Arsitektur Pencetakan 3D Terbaik untuk Ukuran dan Jejak

Ada kesenjangan sederhana di sektor printer 3D. Pasar yang ada sebagian besar terdiri dari mesin-mesin yang dibawa dalam sistem gerak yang dibangun ke dalam rangka atau gantri, di mana rel geser dan penggerak dibangun. Ini adalah mesin gantri. Di sisi lain, sebagian besar industri lebih memilih mesin berskala lebih besar berdasarkan lengan robot yang berdiri sendiri, yang meningkatkan potensi ukuran rakitan sekaligus mempertahankan ukuran kecil pada mesin.

Manfaat pencetakan 3D lengan robot hanya terlihat pada bangunan yang lebih besar, di mana volume bangunan ditentukan oleh jangkauan lengan, bukan dibatasi oleh batasan gantri yang kaku. Artikel ini akan mengeksplorasi lebih jauh perbedaan antara lengan robot vs sistem gantri untuk pencetakan 3D.

Apa Itu Lengan Robot untuk Pencetakan 3D?

Lengan robot untuk pencetakan 3D adalah lengan mekanis yang berbeda secara signifikan dari pendekatan ortogonal XYZ yang lebih umum. Lengan seperti itu dapat bermanfaat karena perangkat ini mampu bergerak dalam arah dan orientasi yang lebih luas. Oleh karena itu, pendekatan ini memfasilitasi pencetakan objek 3D dengan menggunakan lebih banyak derajat kebebasan. Untuk informasi lebih lanjut, lihat panduan Lengan Robot Printer 3D kami.

Gambar 1 adalah contoh printer 3D lengan robot:

Pencetakan 3D lengan robot tidak umum digunakan dalam pembuatan komponen kecil. Terdapat kesulitan dalam skala kecil yang membuat mesin ortogonal lebih praktis. Lengan robotik cenderung lebih mahal dibandingkan senjata berbasis gantri, terutama pada skala yang lebih kecil. 

Secara umum, untuk mencetak komponen yang lebih besar di sektor otomotif dan dirgantara, lengan robot akan dilengkapi dengan kepala cetak ekstruder pencetakan 3D (FDM/FFF/FGF) atau dengan kepala las laser/TIG. 

Keduanya dapat menyimpan material untuk membuat objek akhir. Lengan diprogram untuk menggerakkan ekstruder dalam pola yang tepat, menyimpan material hingga objek selesai dibuat. Namun, pengaturan lengan seperti ini dapat beroperasi pada proses berbasis ekstrusi yang mengubah lapisan menjadi struktur yang lebih kompleks. Hal ini karena derajat kebebasan ekstra memungkinkan lengan melakukan proses pencetakan dengan cara yang lebih kompleks (seperti pencetakan non-planar).

Pencetakan 3D lengan robot dapat digunakan untuk mencetak objek besar dan bagian dengan geometri kompleks yang sulit atau tidak mungkin dibuat menggunakan mesin ortogonal.

Proyek Apa yang Dapat Dicetak Lengan Robot?

Pencetakan 3D lengan robot menambah tingkat fleksibilitas yang tidak dapat dicapai oleh mesin ortogonal. Beberapa contoh yang dapat dicetak tercantum di bawah ini:

1. Benda besar yang terlalu besar untuk printer 3D pada umumnya. Contohnya adalah suku cadang otomotif berukuran besar, furnitur berukuran penuh, komponen arsitektur, dan keseluruhan bangunan.
2. Dengan menukar ekstruder, printer lengan robot dapat menggunakan banyak bahan, warna berbeda, atau bahan tambahan.
3. Bergantung pada kekakuan dan kualitas perangkat, printer lengan robot bisa sangat presisi dalam pergerakannya. Hal ini menjaga presisi tinggi saat menjalankan desain yang besar atau kompleks.
4. Mencetak dalam bentuk dan orientasi yang tidak biasa lebih mudah dilakukan karena tingkat kebebasan bergerak ekstra. Hal ini memungkinkan pencetakan langsung pada permukaan melengkung (pencetakan non-planar) atau pencetakan pada bagian bawah bangunan.
5. Pencetakan 3D dengan geometri kompleks dapat dilakukan, karena lengan dapat mematahkan lintasan material dan melanjutkan dari sisi lain penghalang. Hal ini memungkinkan pencetakan objek saling terkait yang seringkali tidak mungkin dicapai dengan teknik pencetakan 3D ortogonal.

Kemampuan pencetakan 3D robotik hanya dibatasi oleh ukuran dan kekakuan lengan, keakuratan dan kemampuan pengulangan gerakannya, dan tidak dibatasi oleh kompleksitas objek yang dicetak.

Apa Keuntungan Lengan Robot untuk Pencetakan 3D?

Berbagai keunggulan pencetakan 3D lengan robot dibandingkan mesin gantri/ortogonal dinilai penting, antara lain:

1. Area/Volume Cetak: Pendekatan ini memungkinkan pencetakan berukuran sangat besar dengan mesin yang relatif kecil, hanya dibatasi oleh volume jangkauannya.
2. Ukuran: Perangkat yang lebih kecil dapat menghasilkan cetakan yang lebih besar.
3. Biaya/ukuran: Meskipun lengan robot tidak murah, namun mampu bersaing dengan printer ortogonal berukuran sangat besar dengan kemampuan lebih rendah. 
4. Geometri Bagian: Lengan robot menawarkan lebih sedikit batasan dalam geometri bangunan karena akses multi-sumbunya ke bangunan.
5. Kontrol Anisotropik: “Butiran” bangunan dapat dipilih berdasarkan wilayah, karena pelapisan uniaksial yang ketat tidak diperlukan. Hal ini memungkinkan kekuatan bagian diorientasikan secara beragam untuk ketahanan cetakan yang lebih baik secara keseluruhan.

Apa Kekurangan Lengan Robot untuk Pencetakan 3D?

Meskipun pencetakan 3D lengan robot menawarkan keunggulan dibandingkan metode pencetakan ortogonal, ada juga kelemahannya, termasuk:

1. Menyiapkan pencetakan robot 3D itu mahal, dan biayanya terlalu mahal untuk bisnis kecil atau individu.
2. Pencetakan robot 3D memerlukan tingkat keahlian teknis yang jauh lebih tinggi dibandingkan printer ortogonal/gantri, dalam hal membuat/melaksanakan pekerjaan pencetakan dan penyiapan perangkat keras awal.
3. Robot pada dasarnya tidak terlindungi dan dapat dengan mudah melukai orang di sekitarnya. Penghalang dan sensor intrusi harus digunakan.
4. Seperti semua mesin, lengan robot memerlukan perawatan rutin dan perbaikan sesekali. Hal ini mungkin jauh lebih mahal dan memakan waktu dibandingkan printer 3D ortogonal/gantri.

Apakah Lengan Robot Memiliki 6 Sumbu?

Ya, printer robot 3D sering kali memiliki enam sumbu, tetapi banyak lengan robot yang memiliki derajat kebebasan lebih sedikit. Lengan robot enam sumbu memiliki enam sumbu pergerakan:tiga sumbu rotasi (roll, pitch, dan yaw) dan tiga sumbu translasi (atas-bawah, kiri-kanan, dan maju-mundur). Mobilitas enam sumbu adalah hal yang lumrah pada lengan robot industri yang digunakan untuk pencetakan 3D. Beberapa printer robot 3D mungkin memiliki lebih dari enam sumbu (atau kurang), bergantung pada tujuan penerapannya.

Apa Itu Sistem Gantry untuk Pencetakan 3D?

Sistem gantri untuk pencetakan 3D adalah struktur yang terdiri dari balok dan rel geser yang menopang kepala cetak/ekstruder dan memandu gerakannya saat transit dan mencetak. Fungsi penting adalah kekakuan dan presisi, menempatkan titik aplikasi pencetakan tepat di dalam bangunan. Sistem gantri memungkinkan ketinggian pembuatan (dan volume) yang lebih besar dibandingkan printer delta atau kartesius. Sistem gantry umumnya berlaku untuk sebagian besar teknik pencetakan 3D. Mekanisme sumbu Z yang memungkinkan kedalaman pencetakan dapat disebabkan oleh gerakan gantri yang membawa mekanisme sumbu Z—atau dari pergerakan tabel build pada mekanisme terpisah.

Sistem gantry tersebar luas di mesin industri/profesional dan rumah/hobi karena kekakuan intrinsiknya dan potensi volume bangunan yang besar. Gambar 2 adalah contoh sistem gantri untuk pencetakan 3D:

Pertanyaan Umum Tentang Lengan Robot vs. Sistem Gantry

Apa Keunggulan Utama Lengan Robot Dibandingkan Sistem Gantry untuk Pencetakan 3D?

Keuntungan utama lengan robot dibandingkan sistem gantri untuk pencetakan 3D adalah jangkauannya yang panjang/volume pembuatan yang besar dalam cetakan yang besar. Memindahkan printer gantri ortogonal besar ke lokasi bangunan biasanya memerlukan pembongkaran untuk pengangkutan, sehingga pengaturan lokasi menjadi sangat menantang. Lengan robot dapat ditarik kembali ke ukuran sedang dan ditempatkan dengan mudah di lokasi pembangunan yang diinginkan.

Apa Keuntungan Utama Sistem Gantry Dibandingkan Lengan Robot untuk Pencetakan 3D?

Biaya pembelian, pengoperasian, dan pemeliharaan printer 3D berbasis gantry lebih murah dibandingkan mesin berbasis lengan robot.

Jenis Printer 3D Apa yang Digunakan untuk Konstruksi?

Jenis printer 3D gantry dan lengan robot digunakan untuk konstruksi bangunan, bergantung pada berbagai faktor seperti ukuran. Pembuatan di tempat lebih umum dilakukan dengan printer lengan robot, sedangkan pembuatan komponen di lokasi tetap lebih praktis menggunakan mesin berbasis gantri.

Jenis Printer 3D Apa yang Digunakan untuk Pencetakan Logam?

Kebanyakan printer 3D logam (terutama yang berbasis Powder Bed Fusion) menggunakan laser dan cermin yang berputar, mengarahkan laser ke alasnya. Mereka bukanlah sistem berbasis robot atau gantri. Mereka umumnya beroperasi di lingkungan terkendali dengan gas inert dan lebih cocok untuk komponen yang lebih kecil.

Namun, teknologi pencetakan logam tertentu, khususnya yang digunakan untuk membuat komponen yang lebih besar, dapat menggunakan lengan robot. Sistem WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) sering kali dilengkapi dengan tukang las busur yang dipasang pada lengan robot.

Keuntungan pencetakan berbasis lengan robot pada mesin yang lebih besar menjadikannya pilihan yang praktis, namun tidak umum, yang semakin diminati oleh pasar (dan oleh karena itu produsen mesin).

Apakah Printer 3D Ini Perlu Perawatan?

Ya, semua printer 3D memerlukan perawatan rutin yang ekstensif untuk menghasilkan presisi yang andal. Dalam beberapa hal, printer lengan robot 3D memerlukan lebih sedikit perawatan rutin, namun perawatan tersebut jauh lebih rumit dan mahal untuk dilakukan.

Apakah Printer 3D Ini Memiliki Area Cetak Terbatas?

Sebagian besar printer 3D memiliki keterbatasan pada area yang dapat dibangun, kecuali printer tersebut memiliki mobilitas (seperti printer 3D beton CyBe RT), atau sumbu “tak terbatas”, dalam bentuk ban berjalan.

Apakah Printer 3D Ini Dapat Bertahan Lama?

Ya, printer 3D bisa bertahan lama jika perawatannya dilakukan secara menyeluruh dan teratur, serta suku cadang yang dibutuhkan tetap tersedia. Mesin-mesin ini akan terus berfungsi selama masih hemat biaya. Keusangan terjadi dengan cepat di sektor ini, karena kinerja mesin terlampaui atau biaya pencetakan berkurang karena perkembangan baru. Jadi kemungkinan besar kelayakan komersial mesin akan menjadi faktor penentu kelangsungan pengoperasiannya.

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