Cetak 3D Memainkan Peran Kritis dalam Kesehatan Selama Pandemi COVID-19
Dalam hari awal respons terhadap pandemi COVID-19, pencetakan 3D merupakan bintang unggulan yang menarik perhatian berita dari mana-mana. Sepertinya semua orang mencetak sesuatu untuk rumah sakit setempat mereka.
Bulan kemudian, jumlah cerita yang membahas cara pencetakan 3D dapat digunakan untuk mencetak perlengkapan pelindung diri (PPE) dan bagian ventilator telah berkurang. Namun, peran teknologi ini dalam perjuangan melawan virus terus berkembang.
Saat COVID-19 melanda, Amerika Serikat, bersama dengan resto dunia, terperangkap tak siap. Ketika permintaan PPE meledak, persediaan face shield, ventilator, dan masker menjadi habis.
Di tengah situasi yang mematikan ini, individu dan perusahaan memikirkan cara mereka dapat mengatasi situasi tersebut. Bagi mereka yang dilengkapi dengan printer 3D, keputusannya sederhana: gunakan mesin mereka untuk mencetak bagian-bagian.
Dalam hitungan hari, hobi, bengkel kerja, produsen kontrak, dan perusahaan besar sama-sama memanfaatkan peralatan manufaktur aditif mereka untuk mencetak PPE. Berbagai file CAD terbang di seluruh dunia dengan kecepatan cahaya, dari pemisah ventilator hingga konsep pengganti masker dan face shield. Desain-desain tersebut sering dioptimalkan untuk proses pencetakan, yang mengurangi waktu dan upaya pra- dan pasca-proses.
Desain menjadi produk nyata hampir secara instan melalui pencetakan 3D. Teknik ini merupakan contoh utama transisi Industri 4.0, karena mesinnya membutuhkan waktu setup yang sangat sedikit atau tidak ada. Cukup muat mesin dengan bahan yang tepat, unggah file CAD atau slice yang dirancang dengan baik, masukkan parameter, tekan cetak, dan Anda akan mendapatkan bagian dalam hitungan menit hingga jam.
Masih terdapat beberapa kekurangan terkait ketergantungan pada pencetakan 3D untuk mengatasi kekurangan PPE. Banyak rumah paksa harus membuang bagian cetakan yang disumbangkan karena tidak memenuhi spesifikasi yang diperlukan. Beberapa proses pencetakan 3D, misalnya, tidak mampu mencetak bagian yang kedap udara, sehingga bagian masker tertentu tidak dapat digunakan.
Sebagai tanggapan, National Institute for Additive Manufacturing Innovation, National Institutes of Health, Food and Drug Administration, dan Department of Veterans Affairs bekerjasama untuk memeriksa dan menyetujui desain yang layak dengan cepat. Upaya ini membantu mengstandardisasi upaya pencetakan. Meskipun begitu, banyak pencipta mungkin tetap tidak menyadari adanya clearinghouse untuk desain ini.
Kelemahan lain dari respons langsung pencetakan 3D terhadap COVID-19 adalah fokus pada komponen daripada susunan produk keseluruhan. Misalnya, desain untuk kepala pengikat face shield yang dicetak disetujui, tetapi komponen pelengkap seperti face shield transparan dan pita karet diperoleh melalui saluran tradisional. Meskipun pencetakan bahan-bahan tersebut mungkin dengan printer 3D, biasanya mahal dan hanya dapat diproses oleh mesin industri tertentu. Hal ini membuat produksi skala besar barang-barang tersebut tidak dapat dilakukan. Seiring waktu, bahkan aplikasi terbatas ini akhirnya diusir, seiring dengan ketersediaan solusi yang lebih hemat biaya.
Jadi apakah dampak pencetakan 3D terhadap respons COVID-19 hanyalah kebetulan sementara? Tentu saja tidak. Faktanya, teknologi ini telah bertransisi menjadi input di balik layar untuk teknologi produksi yang lebih hemat biaya.
Seperti yang disorot oleh respons PPE, printer 3D unggul dalam melakukan iterasi cepat pada konsep desain dan mendapatkan produk nyata serta fungsional di tangan. Kecepatan awal dan biaya awal rendah membuat pencetakan 3D hebat untuk prototipe fungsional. Namun, setelah desain dikunci, teknologi lainnya biasanya menjadi opsi yang lebih baik. Meskipun biaya unit pertama yang dicetak 3D lebih rendah dari cetak injeksi, setelah cetakan itu dibuat, waktu dan biaya variabel per unit mandiri sangat rendah, sehingga dapat mengalahkan printer 3D jika diperlukan kuantitas tinggi. Akhirnya, dampak pencetakan 3D dalam perjuangan melawan COVID-19 adalah dalam mendukung proses konvensional.
Salah satu caranya adalah melalui tooling, pembuatan instrumen khusus untuk membantu proses manufaktur. Aplikasi tooling bervariasi sangat luas, mulai dari memegang workpiece di tempat hingga memastikan penempatan yang tepat dari fitur estetika. Biasanya, alat dapat diproduksi menggunakan printer desktop ekstrusi bahan yang ramah konsumen. Meskipun ada berbagai aplikasi tooling yang dicetak, salah satu aplikasi paling berguna dalam respons COVID-19 adalah pembuatan sisipan cetakan 3D untuk cetakan injeksi. Secara terkemuka, hal ini dilakukan dalam konteks komersial dengan printer 3D powder bed fusion. Sistem tersebut mampu mencetak sisipan logam yang sangat kompleks yang dapat digunakan dalam cetakan injeksi. Mereka dirancang dengan saluran pendingin konformal bawaan, yang memungkinkan aliran cairan pendingin — biasanya air — untuk secara aktif pendingin logam panas yang mengompres bagian yang dicetak. Secara historis, saluran ini dibuat dengan bor garis lurus. Namun, dengan alat cetak, saluran dapat berbelok dan berbelok dengan cara yang tidak dapat dilakukan saluran tradisional. Akibatnya, cetakan injeksi yang menggunakan sisipan ini pendingin lebih cepat, mencapai waktu siklus yang lebih cepat dan produksi bagian yang lebih tinggi.
COVID-19 menaruh sorotan pada pencetakan 3D. Cukup mampu melakukan iterasi cepat pada desain baru dan memproduksi bagian untuk mengatasi kekurangan PPE, teknik ini terbukti menjadi bagian yang berharga dan sangat fleksibel dari upaya respons awal. Seiring desain yang disetujui dan dikunci, pencetakan 3D secara bertugas bertransisi untuk mendukung proses manufaktur tradisional dengan tooling cetak. Baik saat itu maupun sekarang, telah memainkan peran berharga dalam manufaktur PPE dan respons COVID-19.
Cullen Hilkene adalah pendiri dan CEO 3Diligent.
