Mengapa Cetak 3D Tidak Lagi Mendominasi Industri: Tantangan dan Pandangan Masa Depan

Cetak 3D disebut teknologi revolusi industri baru beberapa tahun lalu, jadi mengapa suara tentang cetak 3D semakin tenang sekarang? Apakah cetak 3D benar-benar teknologi yang dapat memimpin tren industri? Apa yang menghambat kemungkinan cetak 3D untuk mencapai produksi skala besar?

Definisi Cetak 3D

Cetak 3D, juga dikenal sebagai “Manufaktur Aditif“, adalah teknologi prototyping cepat yang muncul. Berbeda dengan proses manufaktur subtractive tradisional, cetak 3D adalah teknologi di mana bahan ditumpuk atau diikat lapis demi lapis untuk membangun objek tiga dimensi berdasarkan file data desain.

Teknologi cetak 3D dalam arti modern lahir di Amerika Serikat pada pertengahan tahun 1980-an. Charles Hull (pendiri 3D Systems) dan Scott Crump (pendiri Stratasys) adalah pionir dalam teknologi cetak 3D.

Pada akhir tahun 1980-an dan awal tahun 1990-an, sekelompok perusahaan teknologi kecil dan menengah Amerika Serikat, yang diwakili oleh 3D Systems dan DTM, berturut-turut mengembangkan stereolitografi (SLA), sintering laser selektif (SLS) dan fuse deposition modeling (FDM). dan rute teknis mainstream lainnya, setelah lebih dari 20 tahun presipitasi dan perbaikan berkelanjutan, telah menjadi semakin matang.

Perbedaan terbesar antara cetak 3D dan manufaktur tradisional terletak pada proses pembentukan produk. Dalam manufaktur tradisional, seluruh proses manufaktur umumnya perlu melalui proses pembukaan cetakan, pencetakan atau pengilapan, pemotongan, dan perakitan komponen. Cetak 3D menghilangkan proses rumit, tidak ada cetakan, pembentukan sekali. Oleh karena itu, cetak 3D dapat mengatasi beberapa desain yang tidak dapat dicapai dalam manufaktur tradisional dan membuat struktur yang lebih kompleks.

Mengapa Cetak 3D Belum Mencapai Produksi Massal?

Alasan cetak 3D tidak dapat mencapai produksi skala besar adalah karena kondisi untuk produksi skala besar belum tersedia. Dan printer 3D pada dasarnya adalah satu mesin, ini adalah cara rantai nilai industri yang ada, bukan sistem integrasi kemampuan manufaktur langsung.

Faktanya, 20 atau 30 tahun yang lalu, teknologi cetak 3D telah dapat membuat produk dari bahan seperti resin. Dalam beberapa tahun terakhir, rentang bahan yang dapat diproses oleh cetak 3D telah meluas untuk mencakup bahan logam (teknologi sintering laser), dan telah berhasil menyusun ulang teknologi proses yang ada sejak puluhan tahun yang lalu, seperti menggabungkan teknologi informasi, sinar laser, dll. untuk pemrosesan permukaan produk atau bagian dan manufaktur aditif.

Tetapi sejauh perkembangan saat ini, perkembangan teknologi cetak 3D bergantung pada perbaikan berkelanjutan kualitas komponen kunci seperti laser dan elektron tombak.

Aplikasi Cetak 3D dalam Industri

Dalam manufaktur industri, aplikasi utama printer 3D adalah dua.

1. Beberapa bagian atau produk jadi dengan struktur kompleks terutama produk jadi dengan persyaratan presisi tinggi dan detail proses, termasuk bagian kecil dan komponen besar.

Itu adalah, sebagian besar teknologi cetak 3D dapat melampaui keterbatasan geometri struktural. Dan oleh karena itu, dalam pemrosesan komponen besar dari struktur tertentu, tidak hanya kesulitan proses berkurang dibandingkan yang tradisional, tetapi biaya juga berkurang.

Misalnya, yang disebut Laser Additive Manufacturing, secara tradisional, rangka badan pesawat F-22 terbuat dari forgings titanium alloy. Karena teknologi tumpukan LAM, menghemat 90% bahan mentah yang sangat mahal, dan tidak memerlukan pembuatan khusus. Untuk cetakan, biaya pemrosesan, yang awalnya setara dengan 1~2 kali biaya bahan, sekarang hanya memerlukan 10% dari aslinya. Perkiraan kasar bahwa biaya pemrosesan struktur kompleks titanium alloy 1 ton sekitar 25 juta yuan, dan biaya LAM hanya jauh lebih rendah dari proses tradisional.

2. Produk darurat atau cepat diproduksi untuk industri tertentu.

Yang paling sederhana adalah militer, memberikan tim pemeliharaan mekanis untuk memroses beberapa produk jadi di lokasi untuk memastikan pemeliharaan platform mekanis dalam situasi darurat.

Dalam sebagian besar kasus, setelah tanki darah dan kendaraan bervalensi rusak, lebih dari persentase tertentu langsung diangkit karena alasan biaya. Cetak 3D dapat memecahkan masalah ini, tentu saja, selama berlayar, ketika logistik ketat, tidak perlu disebutkan produksi cepat beberapa persediaan.

Misalnya, yang paling terkenal di bidang medis adalah menggunakan cetak 3D untuk mencetak model presisi tinggi untuk membantu pengobatan. Misalnya, Stratasys Solidoodle 2 dapat digunakan untuk mencetak model organ dalam atau jaringan pasien untuk membantu penyusunan rencana bedah yang tepat. Tanpa kebutuhan anggota tubuh eksternal yang kompatibel dengan jaringan biologis, cetak 3D medis memungkinkan kustomisasi dalam.

Peralatan medis in vitro termasuk model medis, peralatan medis seperti prostesa, alat pendengaran, cetakan bedah gigi, dll. Menurut statistik organisasi Amerika Amputee Coalition, sekitar 2 juta orang di Amerika Serikat saat ini menggunakan prostesa cetak 3D.

Alasan Mengapa Cetak 3D Tidak Dapat Diskalakan

1. Efisiensi model produksi

Efisiensi pembentukan terpadu monomer tentu tidak dapat dibandingkan dengan efisiensi “pemrosesan bagian terkelompok + perakitan dalam industri”, karena yang terakhir memobilisasi kapasitas produksi seluruh sistem manufaktur, dan pemrosesan produk setengah jadi dan penilaian dapat meningkatkan efisiensi proses. Hampir ke tingkat tertinggi, itu setara dengan pembentukan garis perakitan di seluruh industri.

Namun, dengan pembentukan terpadu tunggal, alur kerja sepenuhnya tetap, dan efek industri semacam itu tidak dapat terbentuk, dan tubuh printer 3D saat ini tidak dapat menahan beban jangka panjang dan tinggi intensitas. Selain itu, biaya pemeliharaan dan kesulitan produksi satu mesin jauh lebih tinggi dari proses tradisional penyebaran rantai nilai industri secara merata.

2. Kesesuaian bahan cetak 3D

Pertama adalah masalah proses yang disebabkan oleh aplikasi bahan.

Karena bubuk logam khusus perlu dibuat terlebih dahulu; kepadatan produk logam cetak rendah, hingga 98% kepadatan cor, dan dalam beberapa kasus lebih rendah dari properti mekanis forgings, tentu saja, dalam beberapa komponen, seperti komponen titanium alloy besar (seperti industri penerbangan yang relatif panas) dapat sepenuhnya memenuhi properti mekanis, tetapi situasi secara keseluruhan masih dapat dibahas; beberapa produk cetak memiliki kualitas permukaan yang buruk dan akurasi 2-10μm, yang memerlukan pemrosesan pasca seperti menggosok dan memoles; bahan pendukung sulit untuk dikeluarkan saat mencetak bagian dengan permukaan lengkung kompleks.

3. Biaya lebih tinggi daripada pengolahan CNC tradisional

Tentu saja, biaya ini terutama karena biaya pemeliharaan mesin tunggal yang berjalan pada beban tinggi untuk waktu lama seperti disebutkan sebelumnya, resulting in the high cost of large-scale production.

Ada juga biaya bahan. Model kustom dalam dari tipe bagian sebenarnya bukan model produksi rendah biaya dengan pasar luas.

Apakah Cetak 3D Juga Akan Mengganggu Produksi?

Cetak 3D tidak dapat menjadi metode produksi mainstream karena tidak dapat mencapai produksi massal. Tetapi ini tidak berarti cetak 3D tidak akan menjadi bagian yang lebih baik dari pemrosesan dan tren baru dalam pemrosesan produk di masa depan.

Masalah utama saat ini adalah industri cetak 3D saat ini perlu menempatkan dengan akurat tipe pasar dan audiens produknya, dan mempromosikan pasar dalam industri. Manufaktur aditif harus mengembangkan dunia baru di bidangnya sendiri. Itu adalah, keuntungan dan konsep manufaktur aditif penuh, mengembangkan aplikasi dan pasar proprietary mereka sendiri.