Pencetakan 3D adalah salah satu teknologi paling revolusioner di abad ke-21st abad ini, dan hal ini terus mengubah cara segala sesuatu diciptakan, dirancang, dan dibangun. Oleh karena itu, tidak mengherankan jika industri percetakan 3D adalah salah satu industri terpenting yang harus diperhatikan oleh pengecer manufaktur.
Namun, banyak pembeli mungkin kesulitan untuk selalu mengikuti perkembangan berbagai inovasi dalam teknologi pencetakan 3D. Artikel ini akan membahas tujuh teknologi utama yang perlu diketahui, dan memberikan tip penting untuk memilih proses pencetakan yang tepat.
Daftar Isi
Apa itu pencetakan 3D?
Tinjauan industri percetakan 3D
7 jenis teknologi pencetakan 3D
Bagaimana memilih proses pencetakan 3D yang tepat
Kesimpulan
Apa itu pencetakan 3D?
Pencetakan 3D adalah bagian dari proses yang dikenal sebagai manufaktur aditif, di mana suatu objek dibuat dengan menambahkan bahan lapis demi lapis. Meskipun proses ini digunakan dalam manufaktur besar untuk membuat suku cadang mobil atau komponen mesin jeet, proses ini juga dapat digunakan di rumah atau untuk keperluan bisnis dengan menggunakan skala kecil. Printer 3D.
Langkah pertama dalam pencetakan 3D melibatkan pembuatan cetak biru objek yang akan dicetak. Setelah pengguna memiliki desain 3D, mereka mengirimkannya ke printer yang menerima data, menarik material melalui tabung, melelehkannya, dan menyimpannya ke piring yang langsung mendingin. Objek 3D dibuat melalui pelapisan, karena printer akan menambahkan satu lapisan material pada satu waktu hingga struktur yang terbentuk sempurna muncul.
Tinjauan industri percetakan 3D
Pasar pencetakan 3D telah mengalami pertumbuhan yang stabil. Pada tahun 2023, pasar global mencapai penilaian sebesar US $ 20.67 miliar – angka yang diperkirakan akan meningkat menjadi US$ 91.8 miliar pada tahun 2032. Analis pasar memperkirakan pertumbuhan ini akan terjadi pada tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (CAGR) sebesar 18.92%.
Letusan teknologi digital mempengaruhi kebangkitan industri percetakan 3D, yang ideal untuk manufaktur modern. Banyak negara telah mengadopsi pencetakan 3D, dengan Amerika Serikat menjadi negara dengan belanja terbesar dalam hal pembelian printer 3D pada tahun 2023, menguasai lebih dari 34% pangsa pasar. Seiring dengan meningkatnya permintaan akan teknologi pencetakan 3D, bisnis yang menyediakan alat pencetakan 3D yang tepat siap untuk mendapatkan keuntungan dari pasar yang luas.
7 jenis teknologi pencetakan 3D
Ada beberapa jenis teknologi pencetakan 3D yang digunakan secara praktis di seluruh dunia. Memahami jenis-jenis ini dapat membantu pengecer membuat keputusan yang tepat ketika menyimpan produk dan meningkatkan pemilihan produksi berdasarkan permintaan. Ini termasuk yang berikut:
1. Stereolitografi (SLA)
Stereolithografi, atau SLA, adalah proses pencetakan 3D yang menggunakan laser untuk mengolah resin cair menjadi plastik yang mengeras. Stereo terbalik atau terbalik adalah sistem SLA yang paling umum.
Tergantung pada mesinnya, resin dituangkan ke dalam tangki oleh pengguna atau dikeluarkan secara otomatis dari kartrid.
Pada awal pencetakan, platform yang dibangun diturunkan ke atas resin, hanya menyisakan lapisan tipis cairan antara area bangunan dan bagian bawah tangki.
Kaca bening di bagian bawah tangki resin memungkinkan galvanometer mengarahkan laser UV, membuat sketsa penampang model 3D, dan mengeraskan material secara selektif. Cetakan dibuat dalam lapisan yang berurutan, masing-masing dengan ketebalan kurang dari 100 mikron.
Setelah lapisan selesai, platform diturunkan lagi, dan komponen dikupas dari dasar tangki agar resin segar dapat mengalir di bawahnya.
Awalnya dikembangkan pada tahun 80an, SLA terbatas pada mesin industri besar hingga saat ini. Saat ini, litografi desktop menawarkan pencetakan 3D beresolusi tinggi dan terjangkau yang dapat disesuaikan dengan nyaman di ruang kerja pengguna.
SLA memungkinkan penggunaan berbagai macam material dengan sifat fisik yang beragam. Baik seorang insinyur, perancang produk, pematung, pembuat perhiasan, atau dokter gigi, selalu ada bahan untuk penerapannya.
2. Pemrosesan cahaya digital (DLP)
In pemrosesan cahaya digital atau DLP, sebenarnya proses pengawetan dan pembuatan objek 3D sama dengan pencetakan 3D SLA, kecuali satu penyimpangan. Stereolitografi menggunakan laser untuk memproyeksikan replika 3D objek pada permukaan tangki, menciptakan lapisan di atas objek lainnya.
Dalam hal pemrosesan cahaya digital, laser digantikan oleh lampu busur atau sumber cahaya. Cahaya diproyeksikan dalam bentuk yang diinginkan pada permukaan polimer cair, dan polimer cair tertentu mudah mengeras, sehingga memakan waktu lebih sedikit dibandingkan laser untuk membentuk suatu bentuk. Hasilnya adalah proses pencetakan 3D yang lebih cepat dibandingkan SLA.
Pemrosesan cahaya digital menggunakan berbagai bahan seperti nilon, ABS, dan termoplastik. Oleh karena itu, ini serbaguna. Ia juga memproduksi berbagai bentuk menggunakan pencetakan bottom-up dengan resolusi tinggi.
3. Pemodelan deposisi menyatu (FDM)
Proses pencetakan 3D aditif lapisan ini menggunakan bahan termoplastik tingkat produksi untuk menghasilkan prototipe dan komponen penggunaan akhir.
Teknologi tersebut dikenal menghasilkan detail fitur secara akurat dan memiliki rasio kekuatan terhadap berat yang sangat baik. Ini ideal untuk model konsep, prototipe fungsional, alat bantu manufaktur, dan komponen penggunaan akhir bervolume rendah.
Grafik proses FDM dimulai dengan “mengiris” data CAD 3D menjadi beberapa lapisan. Data tersebut kemudian ditransfer ke mesin yang membangun bagian lapis demi lapis pada platform build.
Gulungan termoplastik dan bahan pendukung seperti benang tipis digunakan untuk membuat setiap bagian penampang. Seperti lem panas meleleh, bahan yang tidak digulung secara perlahan diekstrusi melalui nozel berpemanas ganda. Dengan presisi, nozel meletakkan bahan pendukung dan pencetakan 3D pada lapisan sebelumnya.
Nozel ekstrusi terus bergerak dalam bidang XY horizontal sementara platform pembangunan bergerak ke bawah, membangun bagian lapis demi lapis. Pengguna menghapus bagian yang sudah selesai dari platform pembangunan dan membersihkan material pendukungnya.
Bagian RAW FDM memiliki garis lapisan yang terlihat. Berbagai pilihan finishing seperti pengamplasan tangan, perakitan, atau cat kosmetik dapat diterapkan untuk menghasilkan potongan yang halus dan permukaannya rata.
Meskipun suku cadang FDM dibuat dengan termoplastik seperti ABS, polikarbonat, dan ultem, keduanya fungsional dan tahan lama.
4. Sintering laser selektif (SLS)
pencetakan SLS adalah pencetakan berbasis bubuk laser yang menggunakan bubuk sebagai bahan bakunya, bukan filamen atau resin. Proses pencetakan dimulai dengan menurunkan wadah bubuk dan mengisinya dengan bubuk termoplastik, biasanya nilon.
Partikel penyusun bedak berbentuk bulat, diameter kurang dari 100 mikron, dan tekstur halus. Hal ini memungkinkan bubuk disebarkan dalam lapisan tipis dan padat, yang penting untuk keberhasilan pencetakan SLS.
Sebelum memulai pencetakan, bubuk dipanaskan tepat di bawah suhu lelehnya melalui koil pemanas dan, dalam beberapa kasus, lampu inframerah. Bubuk dijaga pada suhu ini sepanjang pencetakan untuk memudahkan laser melelehkan bubuk karena diperlukan sedikit energi. Ini juga mencegah bagian yang dicetak melengkung karena perbedaan suhu.
Penyebar bubuk seperti pisau atau roller menciptakan lapisan tipis yang seragam pada platform pembangunan; kemudian, laser secara selektif memanaskan area area pembuatan untuk melelehkan bubuk dalam geometri tertentu. Bagian ini diulangi, dan setiap bagian menjadi lebih tinggi setelah setiap lapisan.
Harus jelas bahwa jika terdapat cacat atau artefak pada bubuk, cacat tersebut akan langsung mempengaruhi komponennya, sehingga mengakibatkan sifat mekanik yang buruk atau kemungkinan kegagalan pencetakan. Itulah mengapa lapisan yang halus dan seragam itu penting.
Ketika semuanya berjalan dengan baik, bubuk yang tidak dimasukkan akan membungkus seluruh bagian yang dicetak. Ini berarti materi pendukung tidak diperlukan untuk pencetakan SLS; geometri apa pun dapat dicetak. Satu-satunya batasan adalah harus ada ruang yang cukup untuk menghilangkan bedak tabur setelah dicetak.
5. Peleburan laser selektif (SLM)
Grafik peleburan laser selektif Prosesnya menggunakan bahan bubuk logam untuk membangun objek lapis demi lapis. Ini digunakan untuk membuat objek menggunakan berbagai logam, yang biasanya memiliki kepadatan tinggi. Teknologi pencetakan 3D ini menggunakan laser untuk melelehkan bubuk logam, yang kemudian mendinginkan dan memadatkannya.
Setiap siklus laser menghasilkan irisan baru dari objek yang dibuat, dan kemudian platform kerja diturunkan persis setebal satu sisi saat pengikis mendistribusikan kembali bubuk tersebut. Logam yang meleleh mengeras, dan proses ini diulangi.
Laser menyatukan lapisan lama dan baru hingga prototipe selesai. Setiap komponen dilas ke platform kerja dengan penyangga terpisah setelah komponen dilepas.
Objek akhir dikeluarkan dari bubuk daur ulang yang tidak terpakai dan dibebaskan dari bubuk berlebih, sehingga menghasilkan produk yang diproduksi dengan presisi yang sangat kokoh.
Peleburan laser selektif membuktikan manfaatnya ketika komponen kompleks perlu diproduksi dengan cepat. Hal ini juga memungkinkan produksi produk kompleks dengan elemen fungsional terintegrasi seperti pendinginan yang sesuai.
6. Peleburan berkas elektronik (EBM)
Sinar elektronik mencair adalah proses pembuatan aditif logam dengan titik awalnya berupa lapisan serbuk logam yang menyatu lapis demi lapis untuk membentuk bagian logam padat menggunakan berkas elektron.
Dibandingkan dengan teknik fusi lapisan bubuk laser yang lebih umum seperti SLS dan SLM, ini adalah proses berenergi tinggi, sehingga menggunakan berkas elektron.
Pelelehan berkas elektronik biasanya terjadi di dalam mesin dalam ruang hampa pada suhu tinggi. Pengguna memulai dengan menyebarkan lapisan bubuk logam ke seluruh area pembuatan dan memanaskan terlebih dahulu semua bubuk tersebut. Kemudian, berkas elektron memadukannya dengan melelehkan tempat-tempat yang diperlukan untuk membangun objek tersebut.
Proses ini diulangi hingga akhirnya menghasilkan balok atau kue bubuk semi-padat yang mengandung bahan granular yang dipanaskan sebelumnya. Langkah selanjutnya memerlukan depowering blok dan kemudian melanjutkan alur kerja.
Salah satu keunggulan EBM adalah sumber energi yang lebih tinggi memungkinkan penggunaan yang berdiameter lebih besar bubuk logam, yang juga lebih mudah untuk dikerjakan. Ia juga tidak memiliki risiko pernafasan saat bekerja dengan bubuk halus. Oleh karena itu, dengan EBM, bekerja dengan bubuk mesiu dan berada di sekitarnya tanpa peralatan keselamatan khusus dapat dilakukan.
Keuntungan lain dari peleburan berkas elektronik adalah terjadi pada suhu yang lebih tinggi dibandingkan fusi lapisan bubuk laser. Hal ini berarti manajemen yang lebih baik terhadap tekanan termal, lebih sedikit lengkungan dan distorsi, serta akurasi dimensi yang lebih baik.
Peleburan sinar elektronik umumnya digunakan untuk membuat implan medis, meskipun juga telah digunakan dalam teknik dirgantara dan otomotif.
7. Pembuatan benda laminasi (LOM)
Teknologi pencetakan 3D lainnya adalah pembuatan benda laminasi. Pembuatan objek berlaminasi, atau LOM, adalah proses pembuatan prototipe cepat di mana lapisan kertas berlapis, plastik, atau logam yang dilaminasi berhasil direkatkan dan dipotong menjadi bentuk dengan alat pemotong atau pemotong laser.
Setiap lapisan proses pembangunan berisi penampang salah satu dari banyak bagian. Sebelum pemrosesan dimulai, gambar dari file STL turunan CAD diumpankan ke printer. Perangkat lunak sistem LOM menghitung dan mengontrol fungsi pemotongan, sedangkan laminasi dan orientasi objek dilakukan secara manual.
Dalam proses pembangunan, sistem membuat penampang model 3D, mengukur tinggi model secara tepat, dan memotong bidang horizontal sesuai dengan itu. Perangkat lunak kemudian menggambarkan garis arsir silang dan keliling model.
Balok yang lebih besar memotong ketebalan satu lapisan material pada satu waktu, dan setelah kelilingnya dibakar, batas model terbebas dari sisa lembaran.
Platform dengan tumpukan lapisan yang terbentuk sebelumnya turun, dan bagian material baru maju.
Platform naik, dan roller yang dipanaskan melaminasi material ke tumpukan dengan satu gerakan timbal balik, mengikatnya ke lapisan sebelumnya. Kemudian, pembuat enkode vertikal mengukur tinggi tumpukan dan menyampaikan ketinggian baru yang akan dipotong. Urutan ini berlanjut hingga semua lapisan terbentuk.
Pemrosesan material dilakukan setelah material diformulasikan secara lengkap, yang melibatkan pemisahan bagian yang dilaminasi dari blok LOM. Setelah dipisahkan, benda tersebut dapat diampelas, dipoles, atau dicat sesuai keinginan.
Bagaimana memilih proses pencetakan 3D yang tepat
Pelaku bisnis bisa memilih yang tepat 3D pencetakan metode hanya jika mereka mempertimbangkan beberapa faktor kunci. Berikut tiga elemen kunci yang harus diprioritaskan sebelum berinvestasi pada teknologi tertentu.
1. Kemampuan manufaktur atau proses
Pertama, saat memilih teknologi pencetakan 3D, yang terpenting adalah kepraktisan prosedur pembuatan produk. Karakteristik fisik dari objek yang diproduksi dapat membantu pengguna mempersempit metodologi pencetakan. Ini termasuk ketebalan, akurasi, ukuran, atau struktur pendukung produk jadi yang diinginkan.
Misalnya, ketebalan dinding minimum dalam pencetakan SLA adalah 0.6 mm, sedangkan pemrosesan cahaya digital dapat menampung hingga 0.2 mm. Hasil cetakan objek paling tidak akurat dengan deposisi menyatu, sedangkan SLA paling akurat dan memiliki resolusi paling tinggi.
Meskipun SLS atau SLA sangat baik untuk sebagian besar kebutuhan pencetakan 3D, desain yang lebih kompleks yang memerlukan penanganan ahli dapat dicapai melalui pencetakan FDM, EBM, atau LOM.
2. Karakteristik atau fungsi bagian ujung
Cara lain untuk memilih proses pencetakan 3D yang ideal adalah dengan mempertimbangkan fungsionalitas produk akhir. Hal ini mencakup pertimbangan terhadap kerentanan terhadap kondisi lingkungan, fleksibilitas, kekakuan, dan aspek fisik lainnya seperti ketahanan terhadap bahan kimia dan panas, keamanan ekologi, dan apakah dapat dimakan.
Paparan kelembapan atau sinar matahari dapat mempengaruhi kualitas produk; oleh karena itu, ketahanan terhadap panas dan kelembapan tidak terjamin berbasis resin proses seperti SLA atau DLP. Oleh karena itu, pengguna dapat mempertimbangkan metode berbasis infus bubuk seperti teknologi pencetakan EBM, SLM, atau LOM. Selain itu, barang yang dicetak menggunakan teknologi ini memiliki sifat kimia yang paling kuat.
Ini berarti SLA dan DLP akan cocok untuk pencetakan bahan yang tidak akan terkena elemen eksternal yang keras, sedangkan metode sintering laser selektif peleburan sinar elektronik bekerja paling baik untuk mencetak bahan kelas industri.
3. Bahan dan hasil akhir
Terakhir, bisnis harus menekankan jenis bahan yang akan mereka gunakan untuk memproduksi objek dan hasil akhir yang mereka harapkan dari cetakannya. Bahan yang paling umum digunakan untuk pencetakan 3D meliputi kawat pijar, bubuk, dan resin, dimana bahan-bahan tersebut diklasifikasikan lebih lanjut menjadi polimer atau plastik, logam, keramik, dan komposit.
Plastik juga dikategorikan menjadi termoplastik dan termoset. SLS dan FDM paling cocok untuk termoplastik, sedangkan teknologi pencetakan terbaik untuk termoset adalah stereolitografi dan Digital Light Processing (DLP).
Bahan logam memiliki kualitas terkuat dan cocok untuk aplikasi luar angkasa, otomotif, dan medis. Jenis bahan juga penting ketika membuat bagian yang kuat seperti engsel pintu atau bagian logam lainnya untuk aplikasi ringan. Proses SLM, LOM, dan EBM menawarkan solusi pencetakan untuk kebutuhan tersebut.
Sementara itu, teknologi pencetakan yang berbeda ini juga memiliki hasil akhir yang berbeda pula. Misalnya, mereka yang mencari hasil akhir berlapis atau mengkilap dapat memilih teknik SLA dan FDM. SLA dan DLP akan menyelesaikan penyelesaian dengan jelas. Hasil akhir berwarna atau matte dimungkinkan bila menggunakan sintering laser selektif.
Kesimpulan
Pada akhirnya, terdapat berbagai teknologi pencetakan 3D, dan pemilihan teknologi yang tepat bergantung pada kebutuhan pengguna. Faktor lain, seperti bahan dan kepraktisan, juga akan menentukan jenis teknologi yang akan digunakan. Pengguna yang siap memulai perjalanan pencetakan 3D yang sukses dapat menjelajahi beragam printer 3D yang andal Alibaba.com.
