Rapid Prototyping Dijelaskan: Cara Memilih Metode yang Tepat untuk Produk Anda
Jika Anda baru saja memiliki desain produk, maka Anda mungkin telah menjawab beberapa pertanyaan umum yang mungkin dimiliki produsen Anda untuk Anda. Misalnya, apa pilihan bahan, dimensi, kekuatan, dan persyaratan toleransi, dan berapa banyak unit yang ingin Anda produksi?
Namun, bahkan setelah Anda menjawab semua pertanyaan ini, Anda tidak dapat mengabaikan kemungkinan kegagalan saat Anda mulai memproduksi secara massal produk akhir Anda. Salah satu cara desainer produk kelas atas untuk mengurangi risiko ini adalah melalui prototipe cepat. Artikel ini menjelaskan prototipe cepat dan memberikan tips yang berguna untuk membantu Anda memilih metode yang ideal.
Apa Itu Prototipe Cepat?
Prototipe cepat melibatkan manufaktur bagian contoh produk Anda untuk menguji kesesuaian komponen, fungsi, kemampuan produksi, penampilan, dan kekuatan. Ini memungkinkan Anda untuk menemukan kekurangan desain sejak awal selama pengembangan produk sehingga Anda dapat mengambil langkah untuk memperbaikinya. Namun, karena beberapa teknologi prototipe cepat yang tersedia saat ini, Anda mungkin bingung memilih teknologi dan metode prototipe cepat yang ideal untuk proyek Anda.
Memilih Metode Prototipe Cepat yang Ideal
Tiga metode yang umum digunakan untuk prototipe cepat meliputi:
- 3D printing
- Injection molding
- Pemesinan CNC
#1 3D Printing
3D printing adalah proses manufaktur tambitatif — yang berarti melibatkan penambahan sebagian materi dalam lapisan untuk membentuk prototipe yang diinginkan. Ini adalah metode yang paling umum untuk prototipe cepat karena akurasi tinggi, kompatibilitas bahan, dan biaya rendah (terutama untuk volume bagian yang rendah).
Gambar 1: Proses 3D printing
Namun, teknologi 3D printing hadir dalam beberapa jenis, masing-masing memiliki kemampuan dan kesesuaian untuk kebutuhan prototipe yang berbeda. Misalnya, tiga teknologi 3D printing yang umum digunakan meliputi:
- Fused Deposition Modeling (FDM)
- Stereolithography
- Selective Laser Sintering (SLS)
Fused Deposition Modeling
Fused Deposition Modelling (FDM) adalah metode 3D printing yang paling populer untuk prototipe cepat. Printer 3D FDM bekerja dengan mengeluarkan filamen termoplastik (seperti PLA dan ABS) lapis demi lapis melalui nozel yang dipanaskan. Biasanya memiliki ukuran pembangunan maksimal 320 x 132 x 154 mm dan cocok untuk menciptakan prototipe yang akan Anda uji untuk tes bentuk.
Misalnya, Gambar 2 menunjukkan prototipe casing Raspberry Pi yang dibuat menggunakan printer 3D FDM untuk diuji untuk tes bentuk.
Gambar 2: Casing Raspberry Pi yang dicetak FDM
Namun, ukuran nozel ekstrusi menentukan resolusi bagian yang dicetak FDM. Oleh karena itu, FDM mungkin bukan metode yang ideal untuk menciptakan bagian prototipe yang memerlukan detail yang rumit.
Stereolithography (SLA)
Printer 3D stereolithography menciptakan prototipe menggunakan laser yang sangat presisi. Laser ini mengeringkan cairan resin, menghilangkan tantangan resolusi rendah yang umum dalam 3D printing FDM. Akibatnya, printer 3D SLA dapat mencapai akurasi yang lebih tinggi dan detail yang lebih halus dibandingkan printer 3D FDM.
Anda harus memilih 3D printing SLA jika Anda ingin menciptakan prototipe visual detail yang memerlukan toleransi ketat, presisi, akurasi, dan finishing permukaan yang halus. Namun, ingat bahwa 3D printing SLA biasanya memiliki ukuran pembangunan maksimal 145 x 145 x 175 mm.
Gambar 3: Prototipe yang dibuat menggunakan printer 3D SLA
Selective Laser Sintering (SLS)
Dalam Selective Laser Sintering (SLS), laser digunakan untuk sinter bubuk materi (biasanya poliamida atau nylon) dalam lapisan untuk menciptakan prototipe yang diinginkan. 3D printing SLS hebat untuk menciptakan prototipe yang sepenuhnya fungsional yang memerlukan properti mekanis yang baik. Ini menawarkan ukuran pembangunan yang lebih besar (300 x 300 x 300 mm) daripada 3D printing SLA tetapi menghasilkan bagian dengan finishing permukaan yang lebih kasar.
Gambar 4: Prototipe yang dibuat menggunakan printer 3D SLS
#2 Injection Molding
Injection molding adalah metode manufaktur yang melibatkan penggunaan cetakan untuk menciptakan prototipe. Untuk menciptakan prototipe menggunakan mesin injection molding, produsen Anda akan pertama kali menciptakan cetakan dalam bentuk produk yang diinginkan Anda. Selanjutnya, produsem memanaskan polimer termoplastik, mengubahnya menjadi cairan leleh. Cairan ini kemudian disuntik ke dalam rongga cetakan melalui sistem runnernya untuk membentuk bentuk yang diinginkan.
Gambar 5: Proses injection molding
Injection molding kompatibel dengan banyak bahan (termoplastik, logam, dan silicone cair) dan dapat menciptakan desain produk yang kompleks. Namun, biasanya ideal untuk menghasilkan beberapa replika prototipe, terutama saat Anda perlu melakukan serangkaian tes pada prototipe ini.
Misalnya, pertimbangkan Gambar 6, yang menunjukkan prototipe mouse komputer (terbuat dari silicone karet) tanpa sistem listrik.
Gambar 6: Prototipe mouse komputer
Dalam skenario ini, Anda dapat membuat beberapa unit prototipe ini untuk menguji ergonomi — yang berarti Anda ingin menguji bagaimana mouse komputer ini mempengaruhi kemampuan pengguna untuk bekerja dengan nyaman dan efektif. Misalnya, Anda dapat menentukan bagaimana desain mouse ini cocok dengan tangan pengguna Anda atau bagaimana itu membatasi pergerakan lengan atau sirkulasi darah.
Hasil yang Anda dapatkan dari tes ini dapat membantu Anda mengambil langkah desain produk untuk mengurangi risiko sindrom lengan mouse dan karpal tunnel.
#3 Pemesinan CNC
Pemesinan CNC adalah metode manufaktur subtractive — yang berarti menciptakan prototipe yang diinginkan dengan menghapus sebagian materi dari benda kerja menggunakan perkakas pemotong. Teknologi kontrol numerik komputer (CNC) mengotomatisasi urutan gerakan perkakas pemotong dan benda kerja untuk menciptakan prototipe Anda.
Gambar 7: Proses Pemesinan CNC
Pemesinan CNC umumnya merupakan metode prototipe cepat terbaik untuk bagian logam, terutama saat Anda perlu menciptakan produk prototipe fungsional yang sangat akurat (seperti jig dan fixtur dan komponen untuk aplikasi akhir). Misalnya, mesin CNC dapat mencapai toleransi sejepit 0,004 mm dan kekuatan mekanis hingga 136 MPa. Namun, karakteristik subtractive pemesinan CNC berarti beberapa fitur mungkin sulit untuk diproduksi (misalnya, undercuts).
Pelajari lebih lanjut: Pahami Cara Merancang untuk Pemesinan CNC.
Layanan Prototipe Cepat: Gensun Dapat Membantu
3D printing, injection molding, dan pemesinan CNC mampu menciptakan berbagai macam prototipe desain produk dengan cepat. Namun, keberhasilan proyek prototipe cepat Anda terutama bergantung pada bengkel mesin yang Anda pilih.
Gensun Precision Machining adalah penyedia layanan prototipe cepat terkemuka di Asia. Tidak hanya kami memiliki kemampuan 3D printing, injection molding, dan pemesinan CNC, tetapi kami juga memiliki insinyur dan ahli kontrol kualitas yang terlatih dengan baik yang bekerja sama untuk menyelesaikan produk Anda dengan benar.
Pelajari lebih lanjut tentang layanan prototipe cepat kami.
