Printer 3D adalah jenis peralatan pemrosesan baru yang mampu menghasilkan berbagai bentuk, dan penerapannya semakin meluas dalam beberapa tahun terakhir. Namun ia juga memiliki kekurangan dan situasi dimana tidak cocok untuk diproses. Dalam situasi apa printer 3D dapat memainkan perannya, dan dalam situasi apa pemrosesan tradisional lebih cocok? Berikut ciri-ciri printer 3D dan perbedaannya dengan proses pemotongan.
Apa itu pencetakan 3D?
Printer 3D adalah perangkat yang memotong data 3D menjadi irisan tipis hingga membentuk bentuk dua dimensi, kemudian menumpuk bentuk dua dimensi tersebut hingga membentuk model tiga dimensi yang identik dengan bentuk data 3D. Berbeda dengan proses pemotongan yang menghilangkan bahan, pengolahan plastik yang membentuk bahan, dan proses deformasi, manufaktur aditif, juga dikenal sebagai manufaktur aditif, dipertimbangkan dari perspektif pemrosesan dengan bahan tambahan. Karakteristik pemrosesan printer 3D diwujudkan sebagai "pemodelan" dan "pelapisan", yang terutama dibagi ke dalam kategori berikut berdasarkan metode pemodelan dan jenis bahan pemodelan.
Klasifikasi berdasarkan metode layering
Fused Deposition Modeling (FDM): Ini adalah metode pelapisan yang menyemprotkan bahan lelehan panas dari nosel, mulai dari model yang relatif murah untuk penggunaan pribadi hingga penggunaan komersial, dengan beragam lini produk. Bahan pemodelannya sebagian besar adalah resin, tetapi ada juga bahan untuk fase logam. Misalnya, pada beberapa produk numerik termoplastik, bahan yang sama seperti yang digunakan dalam cetakan injeksi dapat digunakan untuk pencetakan.
Metode pencetakan UV: Ini adalah metode penyinaran sinar ultraviolet ke resin cair untuk mengeraskannya dan menyimpan bahan. Iradiasi UV dapat dicapai antara lain dengan menggunakan proyektor UV dan laser. Pada dasarnya hanya digunakan untuk membentuk bahan resin. Bahan yang digunakan adalah bahan khusus. Metode pencetakan lapisan demi lapisan sintering bubuk menggunakan laser atau metode lain untuk menyinari lapisan tipis bahan bubuk, dan memanaskannya untuk melarutkan dan memadatkan bahan bubuk. Kemudian letakkan lapisan tipis bubuk bahan di atasnya dan lakukan penyinaran laser kembali. Metode pelapisan ini disebut pemodelan pelapisan sintering bubuk. Umumnya bahan dan bahan tambahan dicampur untuk digunakan, dan fungsi bahan tambahan adalah untuk melelehkan dan menyatukan bahan-bahan tersebut. Bahan yang digunakan untuk metode ini juga khusus.
Menurut klasifikasi bahan
Bahan resin
Bahan logam
Printer 3D dapat memproses bahan resin dan logam. Karena perbedaan bahan yang dapat diproses oleh model peralatan yang berbeda, maka perlu menggunakan model peralatan yang berbeda sesuai dengan tujuan desain.
Printer 3D sering kali memberikan kesan kepada orang-orang bahwa mereka dapat dengan mudah memproses dan menghasilkan bentuk apa pun, namun kenyataannya, pemodelan dan pemrosesan berkualitas tinggi memerlukan metode dan pengalaman yang terakumulasi. Peralatan jenis ini tidak bisa menghasilkan segala sesuatunya sesuka hati. Selain itu, terkadang pasca-pemrosesan setelah pencetakan juga memerlukan waktu yang lebih lama, seperti melepas bagian penjepit cetakan yang digunakan untuk menstabilkan bentuk. Banyak perusahaan yang menyediakan layanan profesional jenis ini, dan kita harus memprioritaskan pendekatan ini untuk mencapainya.
Perbedaan antara pencetakan 3D dan pemrosesan pemotongan
Perbedaan terbesar antara pencetakan 3D dan pemotongan adalah metode pemrosesannya, dan masih banyak perbedaan lainnya.
Perbedaan Metode Pengolahan
Printer 3D: manufaktur aditif yang menambahkan bahan untuk mencapai bentuk yang diinginkan.
Pemrosesan pemotongan: Menghapus bagian yang tidak perlu dari bahan seperti balok dan memprosesnya untuk membedakan bentuk yang dapat dikerjakan.
Printer 3D: Ditumpuk berdasarkan bentuk penampang 2D, dapat memproses lubang berlubang, menggantung, dan melengkung, dll. Sebaliknya, daging tebal, gumpalan tidak berongga, dll. tidak cocok untuk metode jenis ini karena karena kebutuhan akan lebih banyak bahan.
Proses pemotongan: Lubang berongga atau melengkung bagian dalam tidak dapat dikerjakan dengan mesin. Selain itu, untuk pemesinan lubang menjorok dan melintang, benda kerja perlu dijepit dan dipasang beberapa kali selama proses pemesinan, sehingga derajat kebebasan bentuk yang dapat dikerjakan tidak terlalu tinggi. Di sisi lain, metode ini memotong bentuk dari material balok, sehingga lebih mudah menghasilkan fitur berdinding tebal.
Perbedaan data yang diperlukan untuk diproses
Printer 3D: Tidak hanya data desain 3D saja yang dibutuhkan, tetapi juga data pencetakan 3D. Selain itu, tergantung pada bentuknya, mungkin perlu merancang dukungan, yang mungkin memerlukan perangkat lunak khusus atau data 3D seperti STL, STEP, IGS sebagai data perantara. Membuat data untuk ini mungkin memerlukan waktu lama.
Pengolahan pemotongan: Menggunakan peralatan mesin untuk memotong dapat menggunakan gambar 2D. Dalam beberapa tahun terakhir, "pemesinan otomatis" NC secara bertahap menjadi arus utama, di mana program aplikasi (CAM) untuk membuat program NC secara otomatis banyak digunakan. Selain format data 2D yang umum seperti DXF, program NC juga dapat dibuat dengan mengenali format data 3D seperti STEP dan IGS, terutama untuk bentuk yang kompleks. Dari sini, kita dapat dengan mudah membuat data untuk mencapai tujuan pemrosesan.
Perbedaan antara material yang dapat dikerjakan dengan mesin
Printer 3D umumnya memerlukan bahan khusus. Oleh karena itu, selain keterbatasan material pilihan, material khusus juga memiliki kelemahan seperti lebih mahal dibandingkan material umum.
Pemrosesan pemotongan: Tidak hanya dapat mengolah logam, tetapi juga berbagai bahan lain seperti plastik.
Contoh yang lebih cocok untuk pencetakan 3D dibandingkan dengan proses pemotongan
Masing-masing metode pengolahan mempunyai kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Di bawah ini adalah beberapa kasus di mana pencetakan 3D lebih cocok dibandingkan mesin potong.
Konfirmasi kreatif 3D: Jika diperlukan untuk mengonfirmasi tampilan produk selama tahap perencanaan produk, metode ini dapat digunakan secara efektif. Dibandingkan dengan spesifikasi, gambar, dan ilustrasi, dapat memberikan pengalaman yang lebih jelas dan intuitif karena dapat ditampilkan di depan mata seperti objek fisik.
Struktur berongga dan lubang melengkung bagian dalam: Metode ini sangat cocok jika Anda ingin mendapatkan struktur berongga untuk mengurangi berat, atau jika Anda ingin mendapatkan bentuk lubang melengkung yang rumit di dalam produk. Terutama ketika membuat lubang melengkung secara internal, karena pemotongan melibatkan pemesinan lubang dari dua arah dan memotongnya, maka hanya lubang lurus dengan sudut R yang dapat dibuat. Namun printer 3D dapat menghasilkan lubang melengkung dan melengkung yang rumit.
Produksi produk percobaan: Khusus untuk produk plastik, untuk melakukan produksi percobaan harus dibuat cetakan percobaan pada saat proses pemotongan. Namun, karena printer 3D tidak memerlukan cetakan, produksi percobaan dapat dilakukan dengan biaya rendah. Metode lain adalah dengan mengeluarkan cetakan yang digunakan untuk cetakan injeksi atau stamping, bukan prototipe itu sendiri.
Model konstruksi dan bangunan: Printer 3D cocok untuk membuat struktur melengkung yang rumit. Selain itu juga ahli dalam mengolah bentuk berongga sehingga lebih cocok untuk penataan model arsitektur. Dalam proses pemotongannya, sulit untuk mencapai bentuk berongga, sehingga harus dibagi menjadi beberapa bagian untuk pembuatan dan perakitan. Di luar negeri, fenomena penggunaan pencetakan 3D untuk memproduksi bangunan sendiri secara bertahap meningkat, namun permasalahan seperti biaya bahan dan ketepatan kombinasi komponen masih ada.
Multi variasi dan produksi dalam jumlah kecil: Keuntungan printer 3D adalah tidak memerlukan cetakan dan dapat menghasilkan output dengan bebas. Oleh karena itu, printer 3D cocok untuk berbagai jenis produksi skala kecil, seperti reproduksi prostetik dan produk yang sudah tidak lagi dicetak, serta perlengkapan yang digunakan di lini produksi. Ini juga dapat digunakan untuk memproses produk yang memenuhi kebutuhan pelanggan yang berbeda, seperti suku cadang otomotif yang disesuaikan. Dan selama ada data, hal serupa bisa segera dilakukan, sehingga menghilangkan risiko persediaan tidak terjual dan berlebih.
Secara efektif membedakan antara pencetakan 3D dan pemrosesan pemotongan
Tantangan terbesar pencetakan 3D adalah akurasi pemesinan yang rendah. Agar dapat digunakan bersama dengan komponen lain, pemesinan sangatlah penting. Bentuk bagian yang dipadukan secara tepat dengan bagian lain, seperti sekrup, tidak sesuai. Kecepatan pemrosesan pencetakan 3D lebih lambat dibandingkan pemotongan, dan biaya pengoperasian, termasuk bahan, juga tinggi, sehingga tidak cocok untuk produksi skala besar. Oleh karena itu, kecuali untuk beberapa jenis produksi batch kecil, umumnya digunakan untuk pemrosesan dan produksi cetakan yang digunakan dalam sampel, prototipe, atau uji coba. Dalam beberapa tahun terakhir, terdapat juga kasus di industri otomotif dan penerbangan di mana produk yang dibuat dengan printer 3D langsung dipasang sebagai produk akhir, namun belum mencapai tingkat menggantikan peralatan pemrosesan tradisional. Bahkan sebagai prototipe, masih ada masalah dengan presisi dan kekasaran permukaan, serta kesulitan material logam mengalami deformasi termal.
Oleh karena itu, pendekatan yang ideal adalah menggunakan pencetakan 3D dalam beberapa aplikasi terbatas (seperti produksi uji coba) dan mengadopsi pemesinan pemotongan selama tahap produksi uji coba dan produksi massal yang presisi. Selain itu, dalam situasi di mana evaluasi kinerja pada tingkat yang sama dengan produk yang diproduksi secara massal diperlukan, printer 3D mungkin tidak dapat menggunakan bahan yang sama dengan produk yang diproduksi secara massal. Pada titik ini, perlu menggunakan peralatan pemotongan untuk mencapainya.
Tidak seperti proses pemotongan yang menghilangkan material, printer 3D adalah peralatan pemrosesan yang menambahkan material untuk mencapai bentuk yang diinginkan untuk pembuatan aditif. Tumpuk dan lapiskan bentuk 2D dari potongan data 3D ke dalam bentuk yang diinginkan. Pencetakan 3D dapat dibagi menjadi pemodelan deposisi leleh (FDM), pemodelan ultraviolet, pemodelan pelapisan sintering bubuk, dll sesuai dengan metode pelapisan, dan dapat dibagi menjadi resin dan logam sesuai dengan bahan yang digunakan. Meskipun dimungkinkan juga untuk memproses bentuk yang tidak dapat dicapai dengan pemotongan, seperti lubang menjorok, melintang, dan lubang melengkung internal, keakuratan pencetakan 3D saat ini lebih rendah dibandingkan dengan pemotongan, sehingga memerlukan bahan khusus dan waktu pemrosesan yang lebih lama. Oleh karena itu, dibandingkan dengan produksi massal, printer 3D lebih cocok untuk keperluan terbatas selama proses produksi percobaan dan perencanaan.