Visitor

 

Sosial Media

Home Kilas Berita Teknologi Pencetakan 3 Dimensi (3D Printing)
21
Nov
2022
Teknologi Pencetakan 3 Dimensi (3D Printing)

Oleh Rudy D. Muliadi,

3D Printing merupakan sebuah prosess untuk membuat suatu barang dari gambar (Model) 3 dimensi, yang mana dalam proses ini dilakukan dengan menyusunnya selapis demi selapis, terlepas dari material yang dipergunakan. Perkembangan teknologi pencetakan 3 dimensi sudah dimulai sejak tahun 1980-an, dimana saat itu sudah mulai diujicobakan berbagai metode dan material, dan sudah bermunculan paten terkait tekonologi yang dipergunakan.

Pabrikan dalam memproduksi parts atau produk mempunyai keterbatasan dengan memproduksi dengan jumlah banyak, dikerenakan prosedur pembuatannya sangat rumit, untuk membuat suatu part hanya untuk 1 pcs saja tentunya akan membuat harga produk itu menjadi mahal. Dengan adanya kemungkinan memproduksi part dengan mempergunakan teknologi Printer 3D tentunya akan sangat membantu dan efisien. 

Teknologi ...

Berbagai jenis printer 3D masing-masing menggunakan teknologi berbeda yang memproses bahan berbeda dengan cara berbeda.

Penting untuk dipahami bahwa salah satu batasan paling mendasar dari pencetakan 3D — dalam hal bahan dan aplikasi — adalah bahwa tidak ada 'satu solusi yang cocok untuk semua'.

Misalnya beberapa printer 3D memproses bahan bubuk (nilon, plastik, keramik, logam), yang memanfaatkan sumber cahaya/panas untuk menyatukan lapisan bubuk bersama-sama dalam bentuk yang ditentukan. Lainnya memproses bahan resin polimer dan sekali lagi menggunakan cahaya/laser untuk memadatkan resin dalam lapisan ultra tipis. Pengaliran tetesan halus adalah proses pencetakan 3D lainnya, yang mengingatkan pada pencetakan inkjet 2D, tetapi dengan bahan unggul untuk tinta dan pengikat untuk memperbaiki lapisan. Mungkin proses yang paling umum dan mudah dikenali adalah deposisi, dan ini adalah proses yang digunakan oleh sebagian besar printer 3D tingkat pemula. Proses ini mengekstrusi plastik, biasanya PLA atau ABS, dalam bentuk filamen melalui ekstruder yang dipanaskan untuk membentuk lapisan dan membuat bentuk yang telah ditentukan.

Karena bagian-bagian dapat dicetak secara langsung, dimungkinkan untuk menghasilkan objek yang sangat detail dan rumit, seringkali dengan fungsionalitas bawaan dan meniadakan kebutuhan untuk perakitan.

Namun, poin penting lainnya untuk ditekankan adalah bahwa tidak ada proses pencetakan 3D yang datang sebagai opsi plug and play pada hari ini. Ada banyak langkah sebelum menekan tombol cetak dan lebih banyak lagi setelah bagian itu terlepas dari printer — ini sering diabaikan. Terlepas dari kenyataan mendesain untuk pencetakan 3D, yang dapat menuntut, persiapan dan konversi file, juga terbukti memakan waktu dan rumit, terutama untuk suku cadang yang memerlukan dukungan rumit selama proses pembuatan.

Namun ada pembaruan terus-menerus dan peningkatan perangkat lunak untuk fungsi-fungsi ini dan situasinya membaik. Selain itu, setelah printer dimatikan, banyak bagian yang perlu menjalani penyelesaian (finishing).

Penghapusan penyanggah adalah jelas suatu proses yang perlu dilakukan seperti pengamplasan, pernis, cat atau jenis sentuhan akhir tradisional lainnya, yang semuanya biasanya perlu dilakukan dengan tangan dan membutuhkan keterampilan, waktu dan kesabaran.

Stereolithography (SL)

Stereolithography (SL) secara luas diakui sebagai proses pencetakan 3D pertama; itu pasti yang pertama dikomersialkan. SL adalah proses berbasis laser yang bekerja dengan resin fotopolimer, yang bereaksi dengan laser dan menyembuhkan untuk membentuk padatan dengan cara yang sangat tepat untuk menghasilkan bagian yang sangat akurat. Ini adalah proses yang kompleks, tetapi sederhananya, resin fotopolimer disimpan dalam tong dengan platform bergerak di dalamnya. Sinar laser diarahkan pada sumbu XY melintasi permukaan resin sesuai dengan data 3D yang dipasok ke mesin (file .stl), di mana resin mengeras tepat di tempat laser mengenai permukaan. Setelah lapisan selesai, platform di dalam tong turun sedikit (dalam sumbu Z) dan lapisan berikutnya dilacak oleh laser. Ini berlanjut sampai seluruh objek selesai dan platform dapat diangkat keluar dari tong untuk dipindahkan.

Karena sifat dari proses SL, memerlukan struktur pendukung untuk beberapa bagian, khususnya bagian yang overhang atau undercut. Struktur ini perlu dihapus secara manual.

Dalam hal langkah pasca pemrosesan lainnya, banyak objek yang dicetak 3D menggunakan SL perlu dibersihkan dan disembuhkan. Curing melibatkan menundukkan bagian ke cahaya yang kuat dalam mesin seperti oven untuk mengeraskan resin sepenuhnya.

Stereolitografi umumnya diterima sebagai salah satu proses pencetakan 3D paling akurat dengan permukaan akhir yang sangat baik. Namun faktor pembatas termasuk langkah-langkah pasca-pemrosesan yang diperlukan dan stabilitas bahan dari waktu ke waktu, yang dapat menjadi lebih rapuh.

 

DLP (Digital Light Processing)

DLP — atau pemrosesan cahaya digital — adalah proses yang mirip dengan stereolitografi karena merupakan proses pencetakan 3D yang bekerja dengan fotopolimer. Perbedaan utama adalah sumber cahaya. DLP menggunakan sumber cahaya yang lebih konvensional, seperti lampu busur, dengan panel layar kristal cair atau perangkat cermin yang dapat dideformasi (DMD), yang diterapkan ke seluruh permukaan tong resin fotopolimer dalam satu lintasan, umumnya membuatnya lebih cepat dari SL.

Juga seperti SL, DLP menghasilkan bagian yang sangat akurat dengan resolusi yang sangat baik, tetapi kesamaannya juga mencakup persyaratan yang sama untuk struktur pendukung dan pasca perawatan. Namun, satu keuntungan DLP dibandingkan SL adalah bahwa hanya wadah resin yang diperlukan untuk memfasilitasi proses, yang umumnya menghasilkan lebih sedikit limbah dan biaya operasional yang lebih rendah.

 

Laser Sintering / Laser Melting

Sintering laser dan peleburan laser adalah istilah yang dapat dipertukarkan yang mengacu pada proses pencetakan 3D berbasis laser yang bekerja dengan bahan bubuk. Laser dilacak di tempat tidur bubuk dari bahan bubuk yang dipadatkan dengan rapat, menurut data 3D yang diumpankan ke mesin, dalam sumbu XY. Saat laser berinteraksi dengan permukaan bahan bubuk, laser itu mensinter, atau melebur, partikel satu sama lain membentuk padatan. Saat setiap lapisan selesai, lapisan serbuk turun secara bertahap dan roller menghaluskan bubuk di atas permukaan lapisan sebelum lintasan laser berikutnya untuk lapisan berikutnya yang akan dibentuk dan menyatu dengan lapisan sebelumnya.

Ruang pembuatan sepenuhnya disegel karena diperlukan untuk mempertahankan suhu yang tepat selama proses khusus untuk titik leleh bahan bubuk pilihan. Setelah selesai, seluruh bedak dikeluarkan dari mesin dan kelebihan bedak dapat dihilangkan untuk meninggalkan bagian yang 'tercetak'. Salah satu keuntungan utama dari proses ini adalah bahwa bedak berfungsi sebagai struktur pendukung dalam proses untuk overhang dan undercut, dan oleh karena itu bentuk kompleks yang tidak dapat dibuat dengan cara lain dimungkinkan dengan proses ini.

Namun, pada sisi negatifnya, karena suhu tinggi yang diperlukan untuk sintering laser, waktu pendinginan dapat menjadi cukup lama. Selain itu, porositas telah menjadi masalah historis dengan proses ini, dan meskipun telah terjadi peningkatan yang signifikan terhadap bagian yang sangat padat, beberapa aplikasi masih memerlukan infiltrasi dengan bahan lain untuk meningkatkan karakteristik mekanis.

Sintering laser dapat memproses bahan plastik dan logam, meskipun sintering logam membutuhkan laser bertenaga jauh lebih tinggi dan suhu dalam proses yang lebih tinggi. Bagian yang diproduksi dengan proses ini jauh lebih kuat dibandingkan dengan SL atau DLP, meskipun umumnya permukaan akhir dan akurasinya tidak sebaik itu.

 

FDM (Fused Deposition Modelling)

Pencetakan 3D yang memanfaatkan ekstrusi bahan termoplastik adalah proses 3DP yang paling umum — dan dapat dikenali dengan mudah. Nama paling populer untuk proses ini adalah Fused Deposition Modeling (FDM), karena umurnya yang panjang, namun ini adalah nama dagang, yang didaftarkan oleh Stratasys, perusahaan yang awalnya mengembangkannya. Teknologi FDM Stratasys telah ada sejak awal 1990-an dan saat ini merupakan proses pencetakan 3D kelas industri. Namun, menjamurnya printer 3D entry-level yang muncul sejak 2009 sebagian besar menggunakan proses serupa, umumnya disebut sebagai Fabrikasi Bentuk Bebas (FFF), tetapi dalam bentuk yang lebih mendasar karena paten masih dipegang oleh Stratasys. Mesin RepRap paling awal dan semua evolusi berikutnya — open source dan komersial — menggunakan metodologi ekstrusi. Namun, setelah pengajuan pelanggaran paten Stratasys terhadap Afinia, ada tanda tanya tentang bagaimana akhir pasar entry-level akan berkembang sekarang, dengan semua mesin berpotensi di jalur tembak Stratasys untuk pelanggaran paten.

Prosesnya bekerja dengan melelehkan filamen plastik yang diendapkan, melalui ekstruder yang dipanaskan, lapisan demi lapisan, ke platform pembuatan sesuai dengan data 3D yang dipasok ke printer. Setiap lapisan mengeras saat diendapkan dan terikat pada lapisan sebelumnya.

Stratasys telah mengembangkan berbagai bahan kelas industri berpemilik untuk proses FDM-nya yang cocok untuk beberapa aplikasi produksi. Di ujung pasar entry-level, bahan lebih terbatas, tetapi jangkauannya terus bertambah. Bahan yang paling umum untuk printer 3D FFF entry-level adalah ABS dan PLA.

 

Proses FDM/FFF memerlukan struktur pendukung untuk aplikasi apa pun dengan geometri yang menjorok. Untuk FDM, ini memerlukan bahan kedua yang larut dalam air, yang memungkinkan struktur pendukung relatif mudah dibersihkan, setelah pencetakan selesai. Sebagai alternatif, bahan pendukung yang memisahkan diri juga dimungkinkan, yang dapat dilepas dengan melepaskannya secara manual dari bagian tersebut. Struktur pendukung, atau kekurangannya, umumnya menjadi batasan printer 3D FFF entry level. Namun, karena sistem telah berevolusi dan ditingkatkan untuk menggabungkan kepala ekstrusi ganda, itu menjadi masalah yang lebih kecil.

Dalam hal model yang dihasilkan, proses FDM dari Stratasys adalah proses yang akurat dan andal yang relatif ramah kantor/studio, meskipun pasca-pemrosesan yang ekstensif mungkin diperlukan. Pada tingkat pemula, seperti yang diharapkan, proses FFF menghasilkan model yang jauh lebih tidak akurat, tetapi semuanya terus meningkat.

Prosesnya bisa lambat untuk beberapa geometri bagian dan adhesi lapis ke lapis dapat menjadi masalah, menghasilkan bagian yang tidak kedap air. Sekali lagi, pasca-pemrosesan menggunakan Aseton dapat mengatasi masalah ini.

 

Inkjet

Ada dua proses pencetakan 3D yang menggunakan teknik Inkjet.

Binder Jetting

Pengaliran pengikat: di mana bahan yang disemprotkan adalah pengikat, dan disemprotkan secara selektif ke dalam lapisan bubuk bahan bagian untuk menggabungkannya satu lapis pada satu waktu untuk membuat/mencetak bagian yang diperlukan. Seperti halnya dengan sistem unggun serbuk lainnya, setelah lapisan selesai, unggun bubuk turun secara bertahap dan roller atau pisau menghaluskan bubuk di atas permukaan unggun, sebelum lintasan berikutnya dari kepala jet, dengan pengikat untuk lapisan berikutnya akan dibentuk dan menyatu dengan lapisan sebelumnya.

Keuntungan dari proses ini, seperti halnya dengan SLS, mencakup fakta bahwa kebutuhan akan penyangga tidak diperlukan karena bed bedak itu sendiri menyediakan fungsi ini. Selain itu, berbagai bahan yang berbeda dapat digunakan, termasuk keramik dan makanan. Keuntungan khusus lebih lanjut dari proses ini adalah kemampuan untuk dengan mudah menambahkan palet warna penuh yang dapat ditambahkan ke pengikat.

Bagian-bagian yang dihasilkan langsung dari mesin, bagaimanapun, tidak sekuat dengan proses sintering dan memerlukan pasca-pemrosesan untuk memastikan daya tahan.

Material Jetting

Pengaliran bahan: proses pencetakan 3D di mana bahan bangunan yang sebenarnya (dalam keadaan cair atau cair) secara selektif disemprotkan melalui beberapa kepala pancaran (dengan bahan pendukung pengaliran lainnya secara bersamaan). Namun, bahan cenderung fotopolimer cair, yang disembuhkan dengan melewatkan sinar UV karena setiap lapisan diendapkan.

Sifat produk ini memungkinkan pengendapan secara simultan dari berbagai bahan, yang berarti bahwa satu bagian dapat diproduksi dari beberapa bahan dengan karakteristik dan sifat yang berbeda. Pengaliran material adalah metode pencetakan 3D yang sangat presisi, menghasilkan suku cadang yang akurat dengan hasil akhir yang sangat halus.

 

Selective Deposition Lamination (SDL) - Laminasi Deposisi Selektif

SDL adalah proses pencetakan 3D berpemilik (proprietary) yang dikembangkan dan diproduksi oleh Mcor Technologies. Ada godaan untuk membandingkan proses ini dengan proses Laminated Object Manufacturing (LOM) yang dikembangkan oleh Helisys pada 1990-an karena kesamaan dalam melapisi dan membentuk kertas untuk membentuk bagian akhir. Namun, di situlah kesamaan berakhir.

Proses pencetakan 3D SDL membangun bagian-bagian lapis demi lapis menggunakan kertas fotokopi standar. Setiap lapisan baru dipasang ke lapisan sebelumnya menggunakan perekat, yang diterapkan secara selektif sesuai dengan data 3D yang dipasok ke mesin. Ini berarti bahwa kepadatan perekat yang jauh lebih tinggi disimpan di area yang akan menjadi bagian, dan kepadatan perekat yang jauh lebih rendah diterapkan di area sekitarnya yang akan berfungsi sebagai pendukung, memastikan "penyiangan" atau penghapusan dukungan yang relatif mudah. .

Setelah selembar kertas baru dimasukkan ke dalam printer 3D dari mekanisme pengumpanan kertas dan ditempatkan di atas perekat yang diterapkan secara selektif pada lapisan sebelumnya, pelat pembuatan dipindahkan ke pelat panas dan tekanan diterapkan. Tekanan ini memastikan ikatan positif antara dua lembar kertas. Pelat build kemudian kembali ke ketinggian build di mana bilah Tungsten carbide yang dapat disesuaikan memotong satu lembar kertas pada satu waktu, menelusuri garis objek untuk membuat tepi bagian. Ketika urutan pemotongan ini selesai, printer 3D menyimpan lapisan perekat berikutnya dan seterusnya sampai bagian itu selesai.

SDL adalah salah satu dari sedikit proses pencetakan 3D yang dapat menghasilkan bagian cetakan 3D penuh warna, menggunakan palet warna CYMK. Dan karena bagian-bagiannya adalah kertas standar, yang tidak memerlukan pasca-pemrosesan, semuanya aman dan ramah lingkungan. Di mana prosesnya tidak dapat bersaing secara menguntungkan dengan proses pencetakan 3D lainnya adalah dalam produksi geometri kompleks dan ukuran build terbatas pada ukuran bahan baku.

 

EBM (Electron Beam Melting)

Teknik pencetakan 3D Electron Beam Melting adalah proses eksklusif yang dikembangkan oleh perusahaan Swedia Arcam. Metode pencetakan logam ini sangat mirip dengan proses Direct Metal Laser Sintering (DMLS) dalam hal pembentukan bagian dari serbuk logam. Perbedaan utama adalah sumber panas, yang seperti namanya adalah berkas elektron, bukan laser, yang mengharuskan prosedur dilakukan dalam kondisi vakum.

EBM memiliki kemampuan untuk membuat bagian yang sangat padat dalam berbagai paduan logam, bahkan hingga tingkat medis, dan sebagai hasilnya teknik ini sangat berhasil untuk berbagai aplikasi produksi di industri medis, terutama untuk implan. Namun, sektor hi-tech lainnya seperti kedirgantaraan dan otomotif juga telah melihat ke teknologi EBM untuk pemenuhan manufaktur.

 

Sumber : https://3dprintingindustry.com/

 

 

Bila merasa tahu, itu pertanda tidak tahu, Setiap usaha yang dijalankan dengan tidak tahu tinggal menunggu layu.

Mari cari tahu dengan langganan Print Media yang bisa ; 1 eks, 5 atau 10 eks setiap dua bulan dengan harga yang ekonomis dan terjangkau.

Silahkan Download Formulir Langganan !!!