Manufaktur Aditif: Dari Asal-usul hingga Inovasi Masa Depan

Dengan pengecualian api, mungkin tidak ada teknologi yang benar-benar siap berkontribusi pada manufaktur dengan cara yang bermakna sampai telah diberikan waktu untuk tumbuh dan berkembang. Komputer adalah contoh yang baik. Tingkat kesederhanaan teknologi saat ini tidak akan mungkin tanpa komputer, dan remaja rutin mengambil selfie menggunakan perangkat gangan dengan daya komputasi lebih banyak daripada yang digunakan untuk mendarat di bulan. Maka tidak seharusnya menjadi kejutan, bahwa pencetakan 3D (juga dikenal sebagai manufaktur aditif atau singkatnya AM) belum memenuhi janjinya.

Melanjutkan analogi komputer, mesin pertama yang bahkan berpura-pura menjadi komputer dibangun pada pertengahan abad ke-18 oleh Charles Babbage. Tujuan di balik “Difference Engine” Babbage adalah untuk menghasilkan tabel matematis dengan lebih cepat dan terpercaya. Tidak sampai hampir seratus tahun kemudian bahwa sesuatu yang mendekati komputer modern memasuki tempat kerja, dan PC rumah tidak muncul sampai 1977. Sebagai kontras, pencetakan 3D hanya ada sejak 1986 ketika Chuck Hull dari 3D Systems pertama kali mendapat ide saat mengembangkan proses yang menggunakan cahaya UV untuk mengeras lapisan permukaan meja.

Aditif Meledak di Manufaktur

Teknologi telah terus tumbuh dan berkembang selama 30 tahun terakhir, namun ledakan nyata minat datang pada 2012 dengan perkenalan pencetak 3D rumah. Sebelum sistem rumah, pencetakan 3D terutama terbatas di kamar belakang dan laboratorium di mana digunakan untuk prototipasi cepat. Perusahaan seperti MakerBot berhasil menanggulangi semangat gerakan maker yang baru bermunculan, mempromosikan pencetak 3D rumah sebagai alat bengkel yang究極. Sementara janji demokritisasi teknologi menarik bagi banyak pengguna, sebagian besar pencetak 3D rumah yang tersedia analog dengan komputer delapan lubang; lambat dan melelahkan.

Meskipun minat konsumen terhadap sistem pencetakan 3D rumah naik turun, aplikasi industri telah terus bergerak maju. Salah satu penerapan awal paling antusias dari teknologi AM adalah GE. Tidak seperti hobi, yang mungkin terlibat dengan teknologi baru yang menarik ini tanpa ide nyata tentang tantangan yang terlibat, GE segera menyadari itu memerlukan ahli pencetakan 3D jika ingin ROI tepat waktu.

Sadarannya ini membawa GE untuk mengakuisisi perusahaan pencetakan 3D bernama Morris Technologies pada 2012. Lebih spesifiknya, akuisisi menambahkan keahlian AM ke GE Aviation, tempat pengetahuan itu segera diterapkan dalam membuat metode pencetakan 3D nozzel bahan bakar untuk digunakan di mesin jet LEAP-nya. Setelah beberapa pengujian konsep bukti, GE menetapkan pada proses AM yang disebut laser sintering untuk menghasilkan nozzel dan segera menemukan dua prinsip dasar pencetakan 3D.

Fleksibilitas dan Hematan

Pertama prinsip adalah bahwa pencetakan 3D mungkin proses manufaktur paling fleksibel yang pernah ditemukan. Alih-alih merancang bagian setidaknya sebagian berdasarkan seberapa mudah untuk diproduksi, bagian dicetak 3D memulai kehidupan di lingkungan digital di mana keutamaan utama adalah fungsionalitas. Ini memungkinkan, bahkan rutin, untuk membangun bagian dengan geometri internal yang sangat kompleks yang akan mustahil (atau sangat mahal) untuk diproduksi menggunakan metode manufaktur tradisional. Nozzel GE memiliki overhang dan arsitektur internal yang diproduksi dalam satu kali build, daripada memerlukan beberapa bagian yang kemudian harus dirangkaikan.

Prinsip kedua adalah bahwa pencetakan 3D menghemat uang. Dalam kasus nozzel GE, hematnya ganda. Karena bagian diproduksi selama satu kali build, memproduksinya menggunakan AM menghemat waktu. Meskipun proses AM itu sendiri mungkin dianggap lambat, memungkinkan untuk menghasilkan bagian kompleks dalam kurang dari 24 jam, yang sangat cepat dibandingkan dengan metode lama memproduksi serangkaian bagian kecil yang kemudian harus dirangkaikan. Penghematan waktu dimulai sebagai hasil dari menghilangkan kebutuhan untuk rangkaian, lebih banyak waktu dihemat dengan mengurangi kebutuhan untuk pemesinan ekstensif, dan lebih banyak waktu lagi dihemat dengan menurunkan atau sepenuhnya menghilangkan rantai pasok.

Selain itu, nozzel yang diproduksi melalui pencetakan 3D menawarkan hematan material yang signifikan. Menggunakan metode produksi subtraktif tradisional, produsen dapat mengharapkan kehilangan hingga 90% dari material yang diperlukan untuk membangun bagian. Kehilangan ini sangat menyedihkan di industri seperti penerbangan, yang secara teratur menggunakan titanium dan bahan mahal lainnya. Pencetakan 3D, however, mengurangi pemborosan material yang diharapkan menjadi kurang dari 10%.

Masa Depan

Di masa di mana ketidakpastian investor telah menimbulkan pandangan tidak menguntungkan tentang pencetakan 3D di pikiran masyarakat umum, GE telah menambat doubled down. Setelah awalnya masuk ke AM pada 2012, GE sejak itu telah berinvestasi jutaan lebih ke dalam penelitian dan pengembangan pencetakan 3D, termasuk pembangunan pabrik AM volume tinggi 300.000 kaki persegi di Auburn, dan Center for Additive Technology Advancement di luar Pittsburg. Setiap tahun sistem menjadi lebih cepat, lebih besar, atau menawarkan resolusi yang ditingkatkan. Saat teknologi pencetakan 3D terus berkembang, GE telah menempatkan dirinya dalam posisi untuk memanfaatkan setiap perbaikan. Hanya soal waktu sampai perusahaan lain mengikuti pemimpinannya.

Sumber Informasi Lainnya:

Pencetakan 3D dan Bisnis Kecil

Contoh untuk bisnis 

Perusahaan yang Menggunakan Aditif 

Contoh Industri 

Terima kasih khusus kepada:
John Newman yang adalah penulis bebas di industri manufaktur.