Panduan Utama Pencetakan 3D:Kelebihan, Kekurangan, dan Teknologi Utama

Apa itu Pencetakan 3D?

Pencetakan 3D adalah teknologi manufaktur aditif yang digunakan untuk memproduksi komponen dari berbagai macam plastik dan logam. Ada banyak teknologi berbeda yang tersedia, mulai dari FDM (Fused Deposition Modeling) yang mengekstrusi plastik satu lapis dalam satu waktu, hingga DMLS (Direct Metal Laser Sintering) yang menggunakan laser untuk memadukan serbuk logam satu lapis pada satu waktu menjadi bagian akhir. Untuk informasi lebih lanjut, lihat panduan kami tentang pencetakan 3D.

Apa Kelebihan Pencetakan 3D?

Kelebihan pencetakan 3D adalah:

1. Cetak Sesuai Permintaan

Pencetakan 3D memerlukan pengaturan yang sangat terbatas untuk mulai mencetak. Proses penyiapan dan mesin cetak 3D sama, apa pun jenis komponen yang dicetak. Yang diperlukan hanyalah mengonversi model 3D komponen tersebut, biasanya ditangani dengan perangkat lunak OEM atau pihak ketiga. Setelah konversi selesai, file dimuat ke dalam printer melalui konektor USB-A, secara nirkabel, atau kartu SD. Bahan tersebut kemudian ditambahkan ke printer, biasanya dalam bentuk fotopolimer cair, filamen, atau bubuk. Setelah itu proses pencetakan akan dilanjutkan tanpa campur tangan manusia. Ketika bagian tersebut selesai, beberapa pasca-pemrosesan, seperti pelepasan struktur pendukung, mungkin diperlukan. Layanan cloud berdasarkan permintaan hanya memerlukan model 3D dan akan mencetak 3D serta mengirimkan item Anda tanpa perlu berinvestasi pada printer 3D. 

2. Harga Terjangkau

Harga proses pencetakan 3D cukup terjangkau jika dibandingkan dengan teknologi manufaktur lain seperti cetakan injeksi. Hal ini terutama berlaku pada volume produksi rendah hingga menengah dan kompleksitas komponen tinggi. Ini karena printer 3D dihargai mulai dari $200, sedangkan printer 3D bekas bahkan lebih murah. Bahan juga bisa berharga hanya $15 per kg – misalnya untuk ABS. Meskipun demikian, bahan pencetakan 3D umumnya lebih mahal dibandingkan biaya bahan baku dasar yang sebanding. Hal ini disebabkan adanya kebutuhan untuk menyiapkan bahan baku untuk proses pencetakan tertentu, yaitu filamen spool untuk FDM dan bubuk halus untuk SLS. Meskipun ada biaya bahan baku tambahan, pencetakan 3D menggunakan lebih sedikit bahan karena kepadatannya tidak sepenuhnya. 

3. Ramah Lingkungan

Pencetakan 3D dianggap ramah lingkungan karena penggunaan bahan yang dapat didaur ulang seperti logam dan termoplastik. Suku cadang juga dapat dicetak tepat di tempat yang dibutuhkan, alih-alih dikirim dari pabrik manufaktur alat berat yang terpusat. Hal ini menghilangkan biaya energi signifikan yang terkait dengan transportasi. Sifat aditif pada pencetakan 3D juga menghasilkan lebih sedikit pemborosan.

4. Pembuatan Prototipe Cepat

Fitur pencetakan 3D berbiaya rendah dan print-on-demand membuatnya cocok untuk mengembangkan prototipe. Komponen cetakan 3D dapat diproduksi dalam waktu kurang dari sehari. Hal ini memungkinkan pengulangan konsep-konsep baru secara cepat tanpa biaya perkakas di muka seperti teknologi umum lainnya seperti cetakan injeksi. 

5. Aksesibilitas

Pencetakan 3D telah diadopsi secara luas selama dekade terakhir. Hal ini dapat ditelusuri kembali ke beberapa paten utama yang dipegang oleh Stratasys yang berakhir pada tahun 2009. Sifat pencetakan 3D yang bersifat open source sejak saat itu memungkinkan pengembangan mesin cetak 3D konsumen berbiaya rendah. Basis pengguna yang meningkat memungkinkan terciptanya sejumlah besar pengetahuan online yang mudah diakses tentang praktik terbaik, pencarian kesalahan, dan teknik pengoptimalan umum untuk pencetakan 3D. Hal ini memungkinkan adanya aksesibilitas yang belum pernah terjadi sebelumnya dan sangat jarang terjadi di ruang teknologi lainnya.

6. Perawatan Medis Tingkat Lanjut

Penerapan pencetakan 3D dalam industri medis telah memungkinkan peningkatan signifikan dalam perawatan medis yang dipersonalisasi melalui pengembangan implan, prostesis, dan bioprinting organ yang disesuaikan dengan pasien. Banyak bahan biokompatibel juga telah dikembangkan untuk digunakan dalam industri medis.

7. Fleksibilitas Desain

Pencetakan 3D memiliki batasan desain yang lebih sedikit jika dibandingkan dengan teknologi lainnya. Misalnya, rongga internal yang rumit tidak mungkin dilakukan dengan pemesinan CNC dan cetakan injeksi tanpa harus menggunakan rakitan multi-komponen. Hal ini menambah biaya dan kompleksitas. Dengan pencetakan 3D, bagian yang rumit dapat dicetak semudah bagian yang sederhana. Meskipun pencetakan 3D masih memiliki serangkaian pedoman DFM (Desain untuk Manufaktur), namun hal ini tidak seketat teknologi manufaktur lainnya. 

8. Pengurangan Limbah

Pencetakan 3D menghasilkan sedikit limbah. Limbah ini biasanya dalam bentuk struktur pendukung yang dibuang setelah pencetakan, dalam kasus komponen yang dicetak SLS. Struktur pendukung ini dioptimalkan agar seringan mungkin. Teknik manufaktur subtraktif memerlukan pembuangan material dalam jumlah besar sehingga menghasilkan limbah yang signifikan. Teknologi aditif seperti pencetakan 3D dirancang untuk menambahkan material secara selektif hanya jika diperlukan. Hal ini kemudian mengimbangi limbah minimal yang dihasilkan oleh struktur pendukung. 

9. Komponen Kuat dan Ringan

Pencetakan 3D hanya menambahkan materi tepat di tempat yang diperlukan. Misalnya, volume internal dapat dibuat memiliki struktur jaring yang padat dimana konsentrasi tegangannya tinggi dan kurang padat di daerah yang konsentrasi tegangannya rendah. Teknik seperti optimasi topologi dan desain generatif juga menghasilkan komponen yang geometrinya dioptimalkan untuk kasus beban tertentu dan menghilangkan material di tempat yang tidak memberikan manfaat struktural. Teknik-teknik ini sering kali menghasilkan suku cadang dengan geometri gaya organik yang sangat kompleks sehingga tidak mungkin diproduksi dengan teknologi lain. 

10. Desain dan Manufaktur Cepat

Memahami cara mendesain untuk pencetakan 3D memerlukan pemahaman tentang persyaratan DFM-nya. Ini tidak seketat teknologi fabrikasi lainnya. Hal ini memudahkan para insinyur untuk merancang komponen, karena mereka tidak perlu mempertimbangkan berbagai keterbatasan yang ada dalam teknologi manufaktur lainnya. Dalam hal manufaktur, pencetakan 3D seringkali lebih cepat, terutama untuk bagian-bagian yang rumit. Bagian yang rumit mungkin memerlukan beberapa pengaturan pada mesin CNC dan mungkin juga perlu diproduksi pada beberapa mesin, sedangkan pencetakan 3D dapat menyelesaikan seluruh bagian dalam satu pengaturan. 

Apa Kekurangan Pencetakan 3D?

Kekurangan pencetakan 3D adalah:

1. Pasca Pemrosesan

Sebagian besar komponen cetakan 3D memerlukan beberapa bentuk pasca-pemrosesan. Biasanya pasca-pemrosesan dapat mencakup penghilangan penyangga, pengawetan sinar UV, sintering dalam tungku, pemolesan, dan bahkan pemesinan untuk fitur dengan toleransi tinggi seperti rumah bantalan.  

2. Masalah Hak Cipta

Karena kemudahan dan biaya rendah dalam memproduksi objek cetakan 3D, desain menjadi mudah diduplikasi tanpa persetujuan pembuat aslinya. Ada jutaan desain yang tersedia secara gratis di internet yang dapat dengan mudah diunduh dan disalin tanpa memberikan kredit atau kompensasi kepada pemilik asli kekayaan intelektual atau mereka yang menyadarinya. Pemindaian 3D juga menjadi lebih mudah diakses, yang berarti objek dunia nyata dapat dipindai dan kemudian diduplikasi. 

3. Jumlah Besar

Pencetakan 3D selalu menjadi proses produksi dengan volume rendah hingga menengah. Hal ini terutama disebabkan oleh metode lapis demi lapis dalam pembuatan objek cetakan 3D. Masalah ini semakin diperburuk jika diinginkan komponen berkualitas tinggi yang memerlukan penempatan lapisan lebih tipis pada satu waktu. Beberapa teknologi pencetakan, seperti HP multijet, dapat memanfaatkan seluruh volume untuk mencetak beberapa bagian. Namun demikian, waktu siklusnya jauh lebih lambat dibandingkan teknologi manufaktur lain yang lebih matang. 

4. Bahan Terbatas

Pencetakan 3D terus menambahkan materi baru. Namun, hal ini masih terbatas jika dibandingkan dengan teknologi manufaktur yang lebih matang. Meskipun dimungkinkan untuk mencetak komponen dari banyak plastik dan logam populer, tidak mungkin memanfaatkan ribuan paduan dan senyawa yang telah dikembangkan. Hal ini disebabkan karena paduan dan senyawa tersebut belum diubah menjadi bentuk yang kompatibel dengan pencetakan 3D. 

5. Struktur Bagian

Beberapa teknologi pencetakan 3D seperti FDM dan SLS menghasilkan komponen yang sifatnya anisotropik. Artinya kinerja komponen bervariasi tergantung pada arah beban yang diberikan. Biasanya, bagian yang paling lemah terletak pada sumbu Z, yang didefinisikan sebagai sumbu yang mengarah ke atas dari alas cetak printer 3D. 

6. Batasan Ukuran Pembuatan

Printer 3D memiliki berbagai ukuran pembuatan. Namun, printer yang biasa digunakan untuk produksi, memiliki volume produksi yang lebih kecil dibandingkan teknologi manufaktur skala besar seperti:pemotongan laser, penggilingan horizontal, dan pengecoran logam. Oleh karena itu, pencetakan 3D umumnya digunakan untuk pembuatan komponen kompleks dalam skala kecil. Perlu diperhatikan bahwa terdapat pengecualian terhadap aturan ini, karena beberapa printer 3D khusus memiliki volume pembuatan yang sangat besar.

7. PHK di Bidang Manufaktur

Pencetakan 3D adalah teknologi yang sangat otomatis. Satu-satunya interaksi dari manusia adalah:penyiapan bagian, penghapusan, dan pasca-pemrosesan, yang semuanya biasanya dapat ditangani oleh satu orang. Faktanya, satu orang dapat dengan mudah mengoperasikan beberapa mesin. Printer 3D juga dapat menghasilkan komponen yang biasanya memerlukan banyak mesin dan, lebih jauh lagi, beberapa operator mesin. Artinya, beberapa pekerjaan dapat dijadikan mubazir jika pencetakan 3D dapat diterapkan. Namun, situasi ini bukan hanya terjadi pada pencetakan 3D dan terjadi di seluruh sektor manufaktur. 

8. Ketidakakuratan dalam Desain

Objek cetakan 3D tidak dikenal keakuratan dan stabilitas dimensinya. Bagian mungkin melengkung selama pencetakan. Bahkan printer 3D yang paling akurat pun tidak dapat menandingi keakuratan yang dapat dicapai dengan mesin CNC papan atas. Mesin CNC dapat berulang kali menghasilkan komponen dengan akurasi 0,025 mm dibandingkan 0,4 mm dengan mesin cetak 3D DMLS. 

Pertanyaan Umum Tentang Kelebihan dan Kekurangan Pencetakan 3D

Apa yang Harus Saya Ketahui Sebelum Membeli Printer 3D?

Saat membeli printer 3D, penting untuk memahami aplikasi yang dimaksudkan. Misalnya, jika tujuannya adalah untuk menghasilkan prototipe visual, maka printer FDM mungkin lebih cocok. Namun, jika kebutuhannya adalah memproduksi suku cadang kelas dirgantara untuk aplikasi bertekanan tinggi, maka teknologi seperti DMLS akan lebih baik. Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat panduan kami tentang 10 Hal yang Perlu Dipertimbangkan Saat Membeli Printer 3D.

Apa Aplikasi Pencetakan 3D Saat Ini?

Aplikasi pencetakan 3D bervariasi. Ia telah menyusup ke setiap industri besar dan memiliki aplikasi di bidang otomotif, dirgantara, medis, bioteknologi, dan bahkan industri makanan. Dalam beberapa kasus, pencetakan 3D digunakan untuk memproduksi sambungan pinggul dan dalam kasus lain mengadopsi peran tambahan untuk menambah nilai pada teknologi manufaktur yang sudah ada seperti jig untuk pemesinan CNC. Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat artikel kami tentang Penerapan Pencetakan 3D.

Penerapan 3D Apa yang Akan Dimiliki di Masa Depan?

Teknologi pencetakan 3D akan terus berkembang. Banyak dari kontra yang ada saat ini mungkin akan hilang dalam dekade mendatang. Pencetakan 3D berada di jalur yang tepat untuk menjadi teknologi manufaktur yang lebih umum dengan beragam aplikasi. Salah satu kemajuan yang lebih menarik adalah produksi organ khusus pasien untuk transplantasi bebas penolakan. Yang lainnya adalah produksi suku cadang dengan saluran fluida, banyak bahan, dan berbagai komponen tambahan lainnya yang dicetak ke dalam suku cadang sekaligus. Contohnya adalah kaki robot Boston Dynamics Atlas generasi berikutnya.

Apakah Pencetakan 3D Menguntungkan?

Ya, pencetakan 3D bermanfaat dan telah digunakan di banyak aplikasi. Jika tidak dapat digunakan untuk memproduksi komponen secara langsung, pencetakan 3D dapat digunakan dalam meningkatkan efisiensi operator mesin dan perakitan.

Ringkasan

Artikel ini menyajikan pro dan kontra pencetakan 3D, menjelaskan apa itu pencetakan 3D, dan membahas bagaimana masing-masing peran tersebut berperan dalam pencetakan 3D di bidang manufaktur. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang pencetakan 3D, hubungi perwakilan Xometry.

Xometry menyediakan berbagai kemampuan manufaktur, termasuk pencetakan 3D dan layanan bernilai tambah lainnya 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