Mengatasi Hambatan Utama dalam Manufaktur Aditif:Panduan Praktis

Diterbitkan pada 26 Oktober 2022

Awalnya diterbitkan di fastradius.com pada 26 Oktober 2022

Pencetakan 3D, juga dikenal sebagai manufaktur aditif, adalah teknologi yang relatif baru, namun sudah berkembang pesat. Sejak penemuannya pada tahun 1980-an, pencetakan 3D menjadi semakin lazim di industri manufaktur, sedemikian rupa sehingga, pada tahun 2021, pasar pencetakan 3D global bernilai $12,6 miliar, dan diperkirakan akan tumbuh hingga $34,8 miliar pada tahun 2026.

Meskipun perusahaan seperti Adidas dan Rawlings telah menggunakan teknologi pencetakan 3D untuk menciptakan produk baru yang inovatif, manufaktur aditif terus menghadapi tantangan adopsi pada skala industri. Penelitian menunjukkan bahwa 63% perusahaan yang menggunakan manufaktur aditif hanya menggunakan teknologi tersebut untuk tujuan pembuatan prototipe, dan hanya 21% yang menggunakannya untuk memproduksi barang yang tidak dapat diproduksi melalui metode lain.

Tantangan umum dalam manufaktur aditif

Printer 3D tingkat produksi jauh lebih murah dibandingkan mesin CNC industri atau mesin cetak injeksi, namun peralatan manufaktur aditif masih bisa mahal. Faktanya, dalam survei yang dilakukan Stratasys, 25% responden mengidentifikasi biaya peralatan sebagai tantangan utama saat menggunakan manufaktur aditif. Respons tersebut tidak mengherankan:menabung untuk biaya awal printer 3D memerlukan waktu, dan sebagian besar bisnis memerlukan lebih dari satu printer untuk menangani volume pesanan yang mereka terima, yang berarti menginvestasikan lebih banyak uang. Beberapa perusahaan tidak bisa membenarkan belanja modalnya. 

Lalu, ada biaya produksi dan pengolahannya sendiri. Dalam survei Stratasys yang sama, 16% responden mengatakan biaya produksi yang terkait dengan manufaktur aditif merupakan kekhawatiran utama. Meskipun printer 3D sangat otonom, printer 3D tetap memerlukan seseorang untuk mengirim file digital ke printer, memastikan printer dikonfigurasi dengan benar, dan memulai proses pencetakan. Dengan pencetakan model leburan deposisi (FDM) multi-bahan, seseorang mungkin perlu siap menukar filamen di tengah proses pencetakan dan, bergantung pada bahan dan printer yang digunakan, sesuaikan nozel, kecepatan pencetakan, pengaturan retraksi, dan suhu lapisan. Terakhir, setelah pencetakan selesai, seseorang harus melepaskan semua struktur pendukung dan memproses bagian tersebut untuk mendapatkan hasil akhir permukaan yang berkualitas.

Di luar biaya produksi dan pemrosesan, terdapat biaya pemeliharaan peralatan tambahan. Printer 3D dapat rusak tanpa perawatan yang tepat, menyebabkan perusahaan tidak memiliki suku cadang baru selama berhari-hari (atau bahkan berminggu-minggu) sambil menunggu suku cadang pengganti tiba. Untuk printer FDM, perawatan dapat berupa penyesuaian ketegangan sabuk secara rutin dan menghilangkan akumulasi plastik dari nosel. Printer Multi Jet Fusion (MJF) memerlukan perawatan printhead dan lampu pemanas secara berkala, yang dapat menghabiskan biaya ribuan dolar per tahun, dan printer stereolitografi (SLA) memerlukan perawatan atau bahkan penggantian tangki resin secara rutin. Seiring berjalannya waktu, biaya pemeliharaan tersebut tentu dapat bertambah.

Manufaktur aditif juga menghadirkan tantangan saat pencetakan selesai. Sebagian besar komponen cetakan 3D memerlukan proses pasca-pemrosesan, yang memerlukan waktu dan meningkatkan keseluruhan biaya tenaga kerja dan overhead per unit. Misalnya, komponen SLA ditutupi dengan resin kental berlebih yang langsung keluar dari printer, dan perlu dicuci dengan pelarut. Komponen FDM sering kali memerlukan pengamplasan atau penghalusan uap karena garis lapisan yang menonjol atau cacat permukaan yang ditinggalkan oleh struktur pendukung. Dengan mempertimbangkan permasalahan tersebut, tidak mengherankan jika 9% responden survei menyebut persyaratan pasca-pemrosesan sebagai tantangan utama dalam manufaktur aditif.

Perlu juga dicatat bahwa manufaktur aditif adalah teknologi yang jauh lebih muda dibandingkan metode manufaktur tradisional. Meskipun cetakan injeksi dan permesinan CNC telah digunakan selama beberapa dekade, dan sudah memiliki database besar mengenai material yang kompatibel serta standar material yang diterima secara global, manufaktur aditif memiliki pilihan material yang lebih terbatas dan standar material yang lebih sedikit yang ditetapkan.

Untungnya, manufaktur aditif kini semakin populer, dan semakin banyak bisnis yang berinvestasi dalam pengembangan, standarisasi, dan kualifikasi bahan aditif. Faktanya, salah satu tren utama dalam manufaktur aditif pada tahun 2021 adalah pengenalan bahan aditif baru. Pada akhirnya, penelitian ini akan memungkinkan produsen untuk menutup kesenjangan antara manufaktur aditif dan teknologi lainnya. Penetapan standar yang diterima secara global di berbagai industri juga akan membantu manufaktur aditif mendapatkan pijakan yang lebih kuat di lanskap manufaktur.

Tantangan teknis pada manufaktur aditif

Dibandingkan dengan pencetakan injeksi dan permesinan CNC, manufaktur aditif mungkin memiliki prediktabilitas dan pengulangan proses yang lebih rendah. Misalnya, suku cadang yang diproduksi secara aditif sering kali melalui pasca-pemrosesan untuk memperbaiki permukaan akhir yang, jika tidak dikontrol dengan benar, rentan terhadap kesalahan manusia dan dapat mengakibatkan komponen tidak dapat memenuhi persyaratan toleransi yang ketat. Masalah ini merupakan tantangan dalam penggunaan manufaktur aditif dalam industri yang memerlukan tingkat akurasi yang sangat tinggi, seperti sektor dirgantara atau otomotif.

Meskipun manufaktur aditif memungkinkan perusahaan mencetak objek kompleks tanpa perakitan tambahan, teknik pasca-pemrosesan dapat memperpanjang waktu penyelesaian dan meningkatkan anggaran. Selain itu, perusahaan mungkin perlu berinvestasi dalam sumber daya inspeksi dan kontrol kualitas untuk memastikan bahwa komponen cetakan 3D mematuhi spesifikasi yang disyaratkan.

Tantangan operasional dan organisasi dengan manufaktur aditif

Sebagai teknologi yang relatif baru, manufaktur aditif juga menghadapi tantangan operasional dan organisasi. Bukan saja tidak ada preseden untuk mengadopsi manufaktur aditif pada tingkat operasional, namun juga kurangnya model perhitungan bisnis dan biaya yang berbasis pada teknologi tersebut. Banyak bisnis juga yang enggan menggunakan pencetakan 3D karena mereka tidak yakin dengan kepemilikan desain digital.

Selain tantangan tersebut, terdapat sedikit jalur pendidikan khusus untuk karir di bidang manufaktur aditif, yang mengakibatkan kurangnya personel terampil dengan pengetahuan mendalam tentang teknologi dan proses. Faktor-faktor tersebut, ditambah dengan terbatasnya pengetahuan tentang teknologi aditif di perusahaan yang tidak berspesialisasi secara khusus dalam manufaktur aditif, menyebabkan banyak pelanggan tidak yakin di mana teknologi aditif dapat menambah nilai bagi bisnis mereka, sehingga — sering kali merugikan mereka sendiri — mereka menghindarinya sama sekali.

Memecahkan tantangan dengan bekerja sama dengan partner manufaktur aditif berpengalaman

Jika Anda tidak yakin bagaimana cara memasukkan manufaktur aditif ke dalam bisnis Anda, tidak tahu cara mendesain untuk pencetakan 3D, atau belum siap menghadapi investasi dan tantangan teknis yang timbul karena memiliki printer 3D sendiri, sebaiknya bekerja sama dengan mitra manufaktur. Partner pencetakan 3D yang berpengalaman dapat membantu Anda mengatasi banyak tantangan utama yang terkait dengan manufaktur aditif, termasuk biaya peralatan di muka, hasil yang tidak konsisten, dan kurangnya pengetahuan pencetakan 3D. Bekerja sama dengan partner juga dapat memberi Anda akses ke lebih banyak bahan aditif dan pilihan pasca-pemrosesan yang lebih komprehensif.

Saat Anda bekerja dengan SyBridge, kami dapat memberikan wawasan tentang proses desain dan pemilihan material untuk teknologi manufaktur aditif, dan bahkan mengidentifikasi peluang penghematan biaya untuk membantu Anda memaksimalkan penghematan dan keuntungan. Hubungi kami untuk berbicara dengan pakar manufaktur aditif sekarang juga.