Menjelajahi Teknologi Cetak 3D: SLA, SLS, FDM, DLP, MJF, PolyJet, DMLS & Lainnya
Istilah cetak 3D mencakup beberapa teknologi manufaktur yang membangun bagian lapis demi lapis. Setiap bervariasi dalam cara mereka membentuk bagian plastik dan logam dan dapat berbeda dalam pemilihan material, finishing permukaan, ketahanan, dan kecepatan serta biaya manufaktur.
Ada beberapa jenis cetak 3D, yang meliputi:
- Stereolithography (SLA)
- Selective Laser Sintering (SLS)
- Fused Deposition Modeling (FDM)
- Digital Light Process (DLP)
- Multi Jet Fusion (MJF)
- PolyJet
- Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
- Electron Beam Melting (EBM)
Memilih proses cetak 3D yang tepat untuk aplikasi Anda memerlukan pemahaman tentang kekuatan dan kelemahan setiap proses serta memetakan atribut tersebut ke kebutuhan pengembangan produk Anda. Mari kita bahas terlebih dahulu bagaimana cetak 3D berkaitan dengan siklus pengembangan produk dan kemudian lihat jenis-jenis teknologi cetak 3D umum dan keuntungan masing-masing.
Cetak 3D untuk Prototipe Cepat dan di Luarnya
Aman untuk dikatakan cetak 3D paling sering digunakan untuk prototipe. Kemampuannya untuk dengan cepat memproduksi satu bagian memungkinkan pengembang produk untuk memvalidasi dan berbagi ide dengan cara yang hemat biaya. Menentukan tujuan prototipe Anda akan memberi tahu teknologi cetak 3D mana yang akan paling bermanfaat. Manufaktur aditif dapat cocok untuk berbagai prototipe yang berkisar dari model fisik sederhana hingga bagian yang digunakan untuk pengujian fungsional.
Teknologi SLA membentuk bagian plastik dengan mengkuring resin termoset cair dengan laser UV. Saat bagian dibangun, struktur pendukung diperlukan yang dihapus setelah pembangunan selesai.
Meskipun cetak 3D hampir identik dengan prototipe cepat, ada skenario ketika ini adalah proses produksi yang layak. Biasanya aplikasi ini melibatkan volume rendah dan geometri kompleks. Sering, komponen untuk aplikasi penerbangan dan medis adalah kandidat ideal untuk produksi cetak 3D karena sering memenuhi kriteria yang sebelumnya dijelaskan.
Lima Pertimbangan Cetak 3D
Seperti sebagian besar hal dalam kehidupan, jarang ada jawaban sederhana saat memilih proses cetak 3D. Saat kami membantu pelanggan mengevaluasi opsi cetak 3D mereka, kami biasanya mengacu pada lima kriteria kunci untuk menentukan teknologi mana yang akan memenuhi kebutuhan mereka:
- Anggaran
- Persyaratan mekanis
- Penampilan kosmetik
- Pemilihan material
- Geometri
Setelah pembangunan SLS selesai, teknisi mengambil bagian dari tempat bubuk, membersihkan material berlebih, dan kemudian bead blasting bagian.
Proses Cetak 3D Polimer
Mari kita garis besar beberapa proses cetak 3D plastik umum dan bahas kapan masing-masing memberikan nilai terbaik bagi pengembang produk, insinyur, dan desainer.
Stereolithography (SLA)
Stereolithography (SLA) adalah proses cetak 3D industri asli. Printer SLA unggul dalam menghasilkan bagian dengan tingkat detail yang tinggi, finishing permukaan yang halus, dan toleransi yang ketat. Finishing permukaan berkualitas pada bagian SLA tidak hanya terlihat bagus, tetapi dapat membantu fungsi bagian—misalnya menguji pemasangan rangkaian. Ini banyak digunakan di industri medis dan aplikasi umum termasuk model anatomi dan mikrofluidika. Kami menggunakan printer 3D Vipers, ProJets, dan iPros yang diproduksi oleh 3D Systems untuk bagian SLA.
Selective Laser Sintering (SLS)
Selective laser sintering (SLS) melelehkan bubuk berbasis nylon menjadi plastik padat. Karena bagian SLS terbuat dari material termoplastik asli, mereka awet, cocok untuk pengujian fungsional, dan dapat mendukung living hinges dan snap-fits. Dalam perbandingan dengan SL, bagian lebih kuat, tetapi memiliki finishing permukaan yang lebih kasar. SLS tidak memerlukan struktur pendukung sehingga seluruh platform bangunan dapat digunakan untuk menyusun banyak bagian dalam satu pembangunan—menjadikannya cocok untuk jumlah bagian yang lebih tinggi daripada proses cetak 3D lainnya. Banyak bagian SLS digunakan untuk prototipe desain yang suatu hari akan dicetak injeksi. Untuk printer SLS kami, kami menggunakan mesin sPro140 yang dikembangkan oleh 3D Systems.
PolyJet
PolyJet adalah proses cetak 3D plastik lain, tetapi ada twist. Ini dapat memproduksi bagian dengan berbagai properti seperti warna dan material. Desainer dapat memanfaatkan teknologi ini untuk prototipe bagian elastomeric atau overmolded. Jika desain Anda adalah plastik tunggal yang keras, kami merekomendasikan untuk tetap menggunakan SL atau SLS—lebih hemat biaya. Namun jika Anda memprototipe desain overmolding atau karet silikon, PolyJet dapat menyelamatkan Anda dari kebutuhan untuk berinvestasi dalam tooling sejak awal dalam siklus pengembangan. Ini dapat membantu Anda mengulang dan memvalidasi desain lebih cepat dan menghemat uang.
Digital Light Processing (DLP)
Digital light processing mirip dengan SLA karena mengkuring resin cair menggunakan cahaya. Perbedaan utama antara kedua teknologi adalah DLP menggunakan layar proyektor cahaya digital sedangkan SLA menggunakan laser UV. Ini berarti printer 3D DLP dapat mencitrakan seluruh lapisan pembangunan sekaligus, menghasilkan kecepatan pembangunan yang lebih cepat. Meskipun sering digunakan untuk prototipe cepat, throughput yang lebih tinggi dari cetak DLP membuatnya cocok untuk produksi volume rendah bagian plastik.
Protolabs menggunakan mesin Mlab dan M2 Concept Laser untuk bagian logam cetak 3D.
Multi Jet Fusion (MJF)
Mirip dengan SLS, Multi Jet Fusion juga membangun bagian fungsional dari bubuk nylon. Daripada menggunakan laser untuk sinter bubuk, MJF menggunakan array inkjet untuk menerapkan agen fusible ke tempat bubuk nylon. Kemudian elemen pemanas melewati tempat untuk memfuse setiap lapisan. Ini menghasilkan properti mekanis yang lebih konsisten dibandingkan SLS serta finishing permukaan yang ditingkatkan. Manfaat lain dari proses MJF adalah waktu pembangunan yang dipercepat, yang mengarah pada biaya produksi lebih rendah.
Fused Deposition Modeling (FDM)
Fused deposition modeling (FDM) adalah teknologi cetak 3D desktop umum untuk bagian plastik. Printer FDM berfungsi dengan mengeksfil filament plastik lapis demi lapis di atas platform pembangunan. Ini adalah metode hemat biaya dan cepat untuk menghasilkan model fisik. Ada beberapa kasus ketika FDM dapat digunakan untuk pengujian fungsional tetapi teknologi ini terbatas karena bagian memiliki finishing permukaan yang relatif kasar dan kurang kuat.
Proses Cetak 3D Logam
Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
Cetak 3D logam membuka kemungkinan baru untuk desain bagian logam. Proses yang kami gunakan di Protolabs untuk mencetak 3D bagian logam adalah direct metal laser sintering (DMLS). Ini sering digunakan untuk mengurangi rangkaian bagian logam multi-bagian menjadi satu komponen atau bagian ringan dengan saluran internal atau fitur berongga. DMLS layak untuk prototipe dan produksi karena bagian setipat padat dengan yang dihasilkan dengan metode manufaktur logam tradisional seperti pemesinan atau pengecoran. Pembuatan komponen logam dengan geometri kompleks juga membuatnya cocok untuk aplikasi medis di mana desain bagian harus meniru struktur organik.
Electron Beam Melting (EBM)
Electron beam melting adalah teknologi cetak 3D logam lain yang menggunakan sinar elektron yang dikendalikan oleh coil elektromagnetik untuk melelehkan bubuk logam. Tempat cetak dipanaskan dan dalam kondisi vacum selama pembangunan. Suhu material dipanaskan ditentukan oleh material yang digunakan.
Kapan Menggunakan Cetak 3D
Seperti yang disebutkan sebelumnya, ada beberapa penyebut umum di antara aplikasi cetak 3D. Jika jumlah bagian Anda relatif rendah, cetak 3D dapat optimal—panduan yang kami berikan kepada pelanggan layanan cetak 3D kami biasanya 1 hingga 50 bagian. Saat volume mulai mendekati ratusan, layak untuk mengeksplorasi proses manufaktur lainnya. Jika desain Anda memiliki geometri kompleks yang kritis untuk fungsi bagian Anda, seperti komponen aluminium dengan saluran pendingin internal, cetak 3D mungkin menjadi opsi satu-satunya Anda.
Memilih proses yang tepat datang dari menyelaraskan keuntungan dan keterbatasan setiap teknologi dengan persyaratan terpenting aplikasi Anda. Pada tahap awal saat ide-ide dibaharikan dan semua yang Anda butuhkan adalah model untuk dibagikan kepada rekan kerja, finishing permukaan yang tangga pada bagian Anda bukan merupakan perhatian besar. Namun saat Anda mencapai titik di mana Anda perlu melakukan pengujian pengguna, faktor seperti kosmetik dan ketahanan mulai penting. Meskipun tidak ada solusi yang cocok untuk semua, penggunaan teknologi cetak 3D yang tepat sepanjang pengembangan produk akan mengurangi risiko desain dan, pada akhirnya, menghasilkan produk yang lebih baik.
