Apa itu 3D Printing? Fitur, Klasifikasi, dan Perbedaannya dengan Pemesinan

2024-09-02

Percetakan 3D merupakan teknologi manufaktur baru yang mampu menciptakan berbagai bentuk, dan telah mengalami peningkatan aplikasi dalam beberapa tahun terakhir. Akan tetapi, teknologi ini memiliki kekurangan dan mungkin tidak cocok untuk setiap skenario manufaktur. Kapan pencetakan 3D paling efektif, dan kapan pemesinan tradisional menjadi pilihan yang lebih baik? Berikut ini adalah ikhtisar karakteristik pencetakan 3D dan perbedaannya dengan pemesinan.

Apa itu Percetakan 3D?

Pemodelan Deposisi Fused (FDM): Metode ini mengekstruksi material termoplastik dari nosel dan melapisinya lapis demi lapis. Metode ini tersedia dalam berbagai macam produk, mulai dari model yang terjangkau untuk penggunaan pribadi hingga sistem yang lebih canggih untuk aplikasi komersial. Material utama yang digunakan adalah resin, meskipun material berbasis logam juga tersedia untuk produk tertentu. Misalnya, beberapa produk termoplastik dapat dicetak menggunakan material yang sama yang digunakan dalam pencetakan injeksi sebenarnya.
Litografi stereo (SLA): Dalam metode ini, sinar ultraviolet diproyeksikan ke resin cair untuk mengeraskannya, membentuk lapisan material. Proyektor UV atau laser biasanya digunakan untuk proses ini, yang terutama terbatas pada material resin. Material yang digunakan dalam proses ini bersifat khusus dan memerlukan penanganan khusus.
Sintering Laser Selektif (SLS): Metode ini melibatkan penggunaan laser atau perangkat serupa untuk memanaskan dan menyinter lapisan tipis bahan bubuk. Lapisan bubuk baru disebarkan di atas lapisan sebelumnya, dan proses ini diulang untuk membuat objek. Bahan yang digunakan biasanya merupakan campuran bahan dasar dan aditif, di mana aditif memfasilitasi pengikatan bahan saat dipanaskan. Seperti SLA, metode ini juga memerlukan bahan khusus.

Klasifikasi Berdasarkan Material

Bahan Resin
Bahan Logam

Printer 3D dapat memproses material resin dan logam, tetapi material spesifik yang dapat digunakan bervariasi tergantung pada mesinnya. Oleh karena itu, peralatan yang berbeda harus dipilih berdasarkan aplikasi yang dimaksudkan.

Percetakan 3D sering kali memberi kesan bahwa ia dapat dengan mudah menghasilkan bentuk apa pun, tetapi untuk mencapai hasil berkualitas tinggi diperlukan pengalaman dan pendekatan yang tepat. Tidak semuanya dapat diproduksi sesuai keinginan, dan terkadang diperlukan pasca-pemrosesan untuk menghilangkan struktur pendukung atau elemen lain yang digunakan untuk menstabilkan model. Banyak perusahaan menawarkan layanan khusus untuk tujuan ini, dan ini harus dipertimbangkan untuk hasil yang optimal.

Perbedaan Antara Percetakan 3D dan Pemesinan

Perbedaan paling signifikan antara pencetakan 3D dan permesinan terletak pada metode pembuatannya, tetapi ada juga beberapa perbedaan utama lainnya:

Metode Pembuatan:
- Percetakan 3D: Membangun material untuk mencapai bentuk yang diinginkan melalui manufaktur aditif.
- Permesinan: Menghapus bahan yang tidak diinginkan dari balok atau bentuk mentah lainnya untuk membentuk bagian yang diinginkan.
Kemampuan Bentuk:
- Percetakan 3D: Dapat membuat struktur berongga, tonjolan, dan saluran internal melengkung. Namun, kurang cocok untuk memproduksi komponen tebal dan padat karena jumlah material yang dibutuhkan sangat banyak.
- Permesinan: Tidak dapat dengan mudah membuat struktur berongga atau saluran internal yang melengkung. Lubang yang menjorok dan lubang lateral memerlukan beberapa langkah penjepitan selama pemesinan, sehingga mengurangi fleksibilitas desain. Namun, pemesinan ideal untuk membuat fitur berdinding tebal.
Persyaratan Data:
- Percetakan 3D: Tidak hanya memerlukan data desain 3D tetapi juga data pencetakan 3D tertentu. Bergantung pada bentuknya, struktur pendukung mungkin juga perlu dirancang, yang memerlukan perangkat lunak khusus. Data dalam format seperti STL, STEP, atau IGS mungkin diperlukan, dan pembuatan data ini dapat memakan waktu.
- Permesinan: Dapat bekerja dari gambar 2D, dengan "pemesinan otomatis" NC (Kontrol Numerik) yang semakin umum. Aplikasi CAM (Manufaktur Berbantuan Komputer) banyak digunakan untuk membuat program NC secara otomatis. Data dalam format seperti DXF untuk 2D atau STEP dan IGS untuk 3D dapat dengan mudah diubah menjadi program NC, sehingga memudahkan pemesinan.
Opsi Material:
- Percetakan 3D:Biasanya membutuhkan bahan khusus, yang mungkin lebih mahal dan menawarkan pilihan terbatas dibandingkan dengan bahan konvensional.
- Permesinan: Dapat memproses berbagai macam bahan, termasuk logam dan plastik.

Skenario Dimana Percetakan 3D Lebih Cocok daripada Pemesinan

Setiap metode produksi memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Berikut ini adalah beberapa contoh di mana pencetakan 3D lebih cocok daripada pemesinan:

•Validasi Konsep Desain: Selama fase perencanaan produk, pencetakan 3D dapat digunakan secara efektif untuk memverifikasi tampilan suatu produk. Percetakan 3D menyediakan model konkret yang lebih mudah dievaluasi daripada lembar spesifikasi, gambar, atau ilustrasi.

•Struktur Berongga dan Saluran Internal Melengkung: Jika Anda perlu membuat struktur berongga untuk mengurangi berat atau ingin mendesain saluran lengkung internal yang rumit, pencetakan 3D adalah pilihan yang ideal. Pemesinan akan memerlukan pengeboran dari kedua arah untuk membuat lubang lurus dengan radius, sedangkan pencetakan 3D dapat dengan mudah menghasilkan lengkung dan saluran yang rumit.

•Produksi Prototipe: Khusus untuk produk plastik, cetakan prototipe biasanya diperlukan untuk pemesinan. Namun, pencetakan 3D memungkinkan pembuatan prototipe berbiaya rendah tanpa memerlukan cetakan. Pendekatan lain adalah mencetak cetakan untuk pencetakan injeksi atau pencetakan alih-alih prototipe itu sendiri.

•Model Arsitektur: Percetakan 3D unggul dalam menghasilkan permukaan lengkung yang rumit dan bentuk berongga, sehingga cocok untuk model arsitektur. Bentuk berongga sulit dicapai dengan pemesinan, yang memerlukan beberapa komponen untuk diproduksi dan dirakit. Di luar negeri, ada tren yang berkembang dalam penggunaan pencetakan 3D untuk membangun seluruh bangunan, meskipun masih ada tantangan terkait biaya material dan ketepatan komponen yang dirakit.

•Produksi Volume Rendah, Campuran Tinggi: Fleksibilitas pencetakan 3D terletak pada kemampuannya untuk memproduksi tanpa cetakan, sehingga ideal untuk produksi volume rendah dan campuran tinggi, seperti prostetik, reproduksi produk yang dihentikan produksinya, dan alat bantu yang digunakan dalam lini produksi. Alat ini juga dapat memenuhi kebutuhan produk yang disesuaikan seperti suku cadang otomotif. Selain itu, setelah data tersedia, suku cadang yang identik dapat diproduksi sesuai permintaan, sehingga meminimalkan risiko persediaan yang tidak terjual atau kelebihan.

Penggunaan Percetakan dan Pemesinan 3D yang Efektif

Tantangan terbesar dengan pencetakan 3D adalah presisinya yang rendah. Pasca-pemrosesan sangat penting untuk memastikan komponen sesuai dengan komponen lain, sehingga tidak cocok untuk fitur yang presisi seperti ulir. Selain itu, pencetakan 3D lebih lambat dan lebih mahal untuk dioperasikan, termasuk biaya material, sehingga kurang cocok untuk produksi massal. Oleh karena itu, kecuali untuk kasus khusus produksi volume rendah dan campuran tinggi, pencetakan 3D umumnya digunakan untuk prototipe atau cetakan selama tahap awal pengembangan. Sementara industri seperti otomotif dan kedirgantaraan telah mulai menggunakan komponen cetak 3D langsung dalam produk akhir, teknologinya belum siap untuk menggantikan metode manufaktur tradisional sepenuhnya.

Untuk hasil terbaik, pencetakan 3D harus digunakan untuk aplikasi tertentu seperti pembuatan prototipe, sementara presisi dan produksi massal harus tetap bergantung pada pemesinan. Selain itu, jika perlu mengevaluasi komponen dalam kondisi yang sama dengan barang yang diproduksi massal, printer 3D mungkin tidak menggunakan bahan yang sama dengan yang digunakan dalam produksi. Dalam kasus seperti itu, pemesinan tetap menjadi pilihan yang lebih baik.

Pengetahuan Dasar, Aplikasi, dan Karakteristik CNC (Computer Numerical Control)

Apa itu "Toleransi Umum"? Apa Bedanya dengan Toleransi Lainnya?