Menguasai Manufaktur Aditif: Teknologi, Proses, dan Aplikasi

Jika Anda membaca ini, Anda mungkin sudah tahu apa itu printer 3D (jika tidak, baca artikel ini tentang cetak 3D versus cetak injeksi). Tapi apakah Anda memahami perbedaan antara sejumlah besar proses, teknologi, dan aplikasi manufaktur aditif?

Untuk memulai, berikut adalah tiga cara mudah untuk mengategorikan berbagai teknologi manufaktur aditif:

1. Padatan yang Dilelehkan

Ada seluruh kelompok teknologi manufaktur aditif yang bergantung pada melelehkan bahan dan mengekstrusinya keluar dari nozzle atau end effector. Teknologi aditif ini secara esensial merekonstituasi bahan “lengkap” (seperti dari gulungan) ke bentuk baru dengan meleleh dan berlapis ke dalam bentuk baru.

2. Cairan yang Mengeras

Anda mungkin tidak melihat ini datang, tetapi ya, ada proses teknologi manufaktur aditif yang merupakan kebalikan total dari melelehkan padat. Bergantung biasanya pada resin atau polimer fotosensitif, printer 3D ini biasanya bekerja dengan menerapkan laser atau proyeksi untuk mengeras tipis film resin menjadi objek padat.

3. Penggumpalan Bubuk

Mungkin format teknologi yang paling banyak dikenal, penggumpalan bubuk bekerja sama persis seperti namanya. Bahan yang Anda kerjakan adalah bubuk dalam format “mentah” dan menggumpal bersama melalui agen pengikat atau dengan melelehkan bahan dengan sumber panas.

Setelah mengatasi beberapa cara berbeda Anda dapat memproduksi sesuatu secara aditif, mari kita selami ke dalam proses manufaktur aditif spesifik.

Proses Manufaktur Aditif

FFF: Fused Filament Filamentasi

Kemungkinan besar, saat seseorang mengatakan cetak 3D, Anda berpikir tentang teknologi aditif ini. Teknologi aditif paling produktif dari bomnya mesin desktop yang dimulai sekitar 2010, mesin FFF memproduksi produk dengan gulungan plastik yang dijalankan melalui extruder panas yang melelehkan plastik menjadi bentuk cair, yang kemudian diluruskan dalam pola yang merupakan satu irisan objek. Anda mungkin mengenal FFF berkat perusahaan perangkat keras manufaktur aditif seperti Ultimaker.

Aplikasi FFF

FFF adalah teknologi aditif kerja hebat yang luar biasa untuk prototyping, membuat produk dasar, menguji ide dengan cepat, dan alur kerja ideasi umum. Tentu saja, FFF juga dapat digunakan dengan “kekal” dalam pikiran untuk memproduksi produk juga. FFF adalah teknologi yang andal untuk manufaktur aditif, dengan sedikit hal yang dapat salah, waktu henti minimal, dan umumnya objek yang dihasilkan dengan baik. Ini sebagian besar terbatas oleh resolusi pencetakan, yang akan menciptakan trade-off pada akurasi untuk kecepatan. Bagian FFF juga memerlukan beberapa pemrosesan akhir untuk finishing, dan garis puncak biasanya perlu dihilangkan untuk pengecatan.

SLA & DLP– Additif Laser Selektif & Pemrosesan Cahaya Digital

Arguably proses pencetakan 3D paling populer kedua setelah FFF, teknologi aditif ini juga mendapat manfaat dari bomnya perusahaan yang dimulai sekitar 2010. Printer 3D ini menggunakan tangki resin fotosensitif, dengan objek dibuat dengan melewatkan laser di atas lapis untuk mengeras resin di tempat. DLP berbeda dari SLA dengan memroyeksikan seluruh citra lapis menggunakan proyektor daripada laser. Arguably DLP lebih cepat, karena seluruh lapis diroyeksikan sekaligus daripada menggunakan laser untuk melacak, tetapi ada lagi trade-off, biasanya sekitar finishing permukaan. Anda paling mungkin mengenal pencetakan SLA melalui perusahaan seperti FormLabs.

Aplikasi SLA & DLP

Ada banyak opsi resin yang tersedia, sebagian besar mensimulasikan properti bahan plastik. Keuntungan SLA atas FFF biasanya adalah akurasi dan finishing permukaan, jadi jika Anda mencetak objek dengan banyak detail halus yang kecil, SLA akan melayani Anda lebih baik. Namun, proses SLA meminta lebih dari Anda sebagai pengguna akhir, memerlukan langkah tambahan setelah pencetakan selesai agar bagian siap. SLA juga dapat mencetak bagian besar dan digunakan dalam skala besar. Anda mungkin ingat melihat sepatu Adidas Futurecraft 4D dengan sole cetak 3D, yang dicapai dengan teknologi berbasis SLA dari Carbon.

MJF – Multi Jet Fusion

Whoa, jet fusion? Dan ada banyak dari mereka? Ya. Teknologi aditif ini sehebat namanya. Multi Jet Fusion menghasilkan bagian nylon menggunakan sistem inkjet tidak terlalu berbeda dari apa yang Anda miliki di printer kertas biasa. Kepala mesin multi-jet fusion jauh lebih kompleks daripada kepala printer biasa, mengirimkan bahan dan agen pengikat. MJF cenderung memberikan finishing dan properti bahan yang jauh lebih konsisten daripada kontrapart Selective Laser Sinteringnya.

Aplikasi MJF

Untuk profesional, proses ini menambahkan warna dan material bersama sehingga prototyping dapat menjadi jauh lebih dekat dengan objek akhir daripada dengan proses prototyping lainnya. Aplikasi manufaktur aditif ini sangat nyaman ketika warna penting, tidak hanya dari sudut finishing tetapi juga untuk representasi visual seperti mencetak peta stres secara langsung pada bagian, sehingga lebih mudah memahami apa yang terjadi saat meninjau objek Anda.

DMLS – Direct Metal Laser Sintering

Sebelum kita menyelami ini, layak untuk dicatat bahwa DMLS adalah proses manufaktur aditif yang relatif baru dibandingkan dengan proses sintering laser lainnya. Kemungkinan besar, Anda akan tahu apa itu SLS (Selective Laser Sintering) dan bagian nylon yang dihasilkannya. DMLS bekerja dengan menggunakan proses yang sama, menggunakan laser untuk menggumpalkan bubuk logam. Biasanya digunakan untuk memprototipe bagian kompleks dan memproduksi produk yang disesuaikan massal, DMLS memungkinkan Anda untuk memproduksi bagian yang akan jauh lebih kuat (karena, ya… logam lebih kuat daripada plastik sebagian besar) dan menguji.

Aplikasi DMLS

Relatif terhadap proses lain, DMLS mahal, karena itu adalah proses manufaktur aditif logam. Ini diharapkan dengan bahan, teknologi, dan protokol keselamatan yang diperlukan untuk menempatkan mesin DMLS adalah mahal. Namun biaya tentu saja layak untuk dapat menguji dan memvalidasi proses. Jika Anda bekerja di penerbangan atau otomotif, printer DMLS akan menjadi salah satu cara paling efektif untuk memprototipe bagian kompleks dan unik dan sejauh mungkin dekat dengan bagian akhir. Anda mungkin berpikir, “bagaimana dengan pemesinan?” Tentu saja, Anda masih dapat menggunakan pemesinan sebagai bagian dari setiap proses prototyping, tetapi kita di sini untuk membahas objek yang akan memerlukan penggunaan manufaktur aditif.

DED – Direct Energy Deposition

Pencetakan DLD paling baik dianggap sebagai versi logam dari FFF untuk plastik. Mesin DED akan menggunakan bubuk atau kawat (tidak terlalu berbeda dari gulungan plastik) untuk melelehkan logam di titik ekstrusi dan menyetor dengan nozzle.

Aplikasi DED

Dari deskripsi DED, Anda mungkin pikir akan digunakan dalam aplikasi yang serupa dengan FFF, tetapi dengan bagian logam. Dalam kenyataan, penggunaan DED paling umum saat ini adalah membangun di atas bagian yang ada dan dimasukkan dalam proses manufaktur hibrida untuk aplikasi manufaktur aditif high-end. Salah satu contoh yang paling terkenal adalah penggunaan manufaktur hibrida di Pelabuhan Rotterdam. Mereka akan mencetak 3D bagian pada timbal yang rusak untuk membuat bagian pengganti dan kemudian menggunakan proses pemesinan untuk membawa bagian ke kondisi selesai, siap digunakan pada kapal baru.

Tentu saja, opsi yang tercantum di atas bukan satu-satunya teknologi manufaktur aditif yang dapat digunakan untuk membuat produk, tetapi semuanya tersedia di Fusion 360 atau Netfabb sebagai output untuk alur kerja Anda.

Proses aditif apa yang Anda gunakan dan untuk apa? Beritahu kami di bagian komentar. Dan jika Anda siap membawa manufaktur aditif Anda ke tingkat berikutnya, inilah cara Fusion 360 dapat membantu.