Percetakan 3D
Bagaimana cara kerja pencetakan 3D?
Salah satu metode manufaktur aditif adalah pencetakan 3D. Metode ini disebut "aditif" karena hanya menumpuk dan menyatukan lapisan material untuk membuat objek yang sebenarnya, alih-alih memerlukan blok material atau cetakan. Metode ini dapat membangun geometri yang lebih rumit daripada teknologi "konvensional", seringkali cepat, memiliki biaya pemasangan tetap yang murah, dan bekerja dengan berbagai macam material yang terus bertambah. Sektor teknik memanfaatkannya secara substansial, terutama saat membuat prototipe dan mengembangkan geometri yang ringan.
Manufaktur aditif dan pencetakan 3D
Istilah "pencetakan 3D" sering dikaitkan dengan budaya pembuat, amatir dan penggemar, printer desktop, teknik pencetakan yang mudah diakses seperti FDM, dan material murah seperti ABS dan PLA. Hal ini sebagian disebabkan oleh printer desktop terjangkau yang muncul dari gerakan RepRap, seperti MakerBot dan Ultimaker asli, yang berkontribusi pada demokratisasi pencetakan 3D dan booming pencetakan 3D tahun 2009.
Teknologi Percetakan 3D: Masa Depan Manufaktur Inovatif
Bahasa Indonesia: 3 dimensipencetakansejarah
Konsep produk pencetakan 3D dimulai pada tahun 1970-an. Pada tahun 1981, ilmuwan Jepang Dr. Kodama, yang pertama kali menjelaskan metode produksi pencetakan lapis demi lapis, mencoba pencetakan 3D, dan secara pribadi menciptakan teknologi pencetakan 3D SLA (stereolithography) - resin fotosensitif yang dipolimerisasi dengan sinar ultraviolet.
Beberapa tahun kemudian, ilmuwan Amerika Charles Hull juga melakukan penelitian mendalam tentang teknologi SLA, dan mengajukan paten pertama SLA pada tahun 1986. Mendirikan 3D Systems dan merilis produk komersial pertama mereka, SLA-1, pada tahun 1988. (gambar di bawah)
SLA bisa dikatakan sebagai teknologi cetak 3D yang paling awal dikembangkan, lalu kapan SLS (Selective Laser Sintering) dan FDM (Fused Deposition Modeling) kemudian muncul?
Pada tahun 1988, Carl Deckard dari Amerika mematenkan teknologi SLS di University of Texas, yang merupakan teknik pencetakan 3D lainnya di mana laser menyatukan partikel bubuk secara lokal untuk mencetak. Pada tahun yang sama, Scott Crump, salah satu pendiri Stratasys, mengajukan paten untuk fused deposition modeling (FDM). Dari tahun 1980 hingga 1990, ketiga teknologi utama pencetakan 3D semuanya dipatenkan, menandai dimulainya periode perkembangan pesat dalam industri ini.
Di Eropa, EOS GmbH menciptakan sistem desain untuk pencetakan 3D: sistem "Stereos". Saat ini, model cetak 3D-nya di sektor industri digunakan di seluruh dunia untuk teknologi pencetakan 3D SLS (Selective Laser Sintering) untuk plastik dan logam yang dikenal di.
Pada tahun 1992, paten teknologi pencetakan 3D FDM (Fused Deposition Modeling) disahkan oleh Stratasys, yang mengembangkan printer 3D untuk memenuhi berbagai kebutuhan banyak profesional dan individu.
Dari tahun 1993 hingga 1999, berbagai teknologi muncul dalam industri pencetakan 3D. Pada saat yang sama, semakin banyak perangkat lunak CAD baru dan perangkat lunak pemodelan 3D dikembangkan, misalnya, Sanders Prototype (sekarang disebut Solidscape) yang merupakan salah satu peserta pertama yang dibuat.
Aplikasi multi-bidang pencetakan 3D
Pada tahun 2008, prostetik cetak 3D pertama muncul, yang selanjutnya meningkatkan pangsa pencetakan 3D di media. Orang-orang menemukan bahwa pencetakan 3D tidak hanya dapat mencetak bagian-bagian tradisional tetapi juga dapat diterapkan untuk perbaikan tubuh manusia. Proyek pencetakan 3D medis yang menakjubkan ini menggabungkan semua bagian anggota tubuh biologis dan dapat dicetak "apa adanya" tanpa perakitan selanjutnya. Saat ini, dikombinasikan dengan pemindaian 3D, prostetik medis cetak 3D, dan ortotik menjadi semakin murah dan cepat untuk memenuhi kebutuhan pasien. Selain itu, prostetik ini semakin dioptimalkan dan disesuaikan dengan morfologi pasien. Pencetakan 3D menghadirkan peluang baru untuk personalisasi massal. (tambahkan gambar)
Tahun 2009 adalah tahun ketika paten FDM memasuki bidang konsumsi massal, yang membuka jalan baru bagi inovasi printer 3D FDM yang luas. Seiring dengan turunnya harga printer 3D desktop, semakin banyak orang yang mampu memperhatikan perkembangan industri pencetakan 3D.
Pada tahun 2013, Presiden AS Barack Obama menyebutkan pencetakan 3D dalam pidato kenegaraannya sebagai mode produksi utama masa depan, menjadikan "pencetakan 3D" sebagai kata kunci yang mutlak. Sekarang, tempatnya di benak masyarakat sangat menonjol. Semakin banyak perusahaan kecil dan menengah memanfaatkan pembuatan prototipe berbiaya rendah yang disediakan oleh pencetakan 3D, mengintegrasikannya sepenuhnya ke dalam proses iterasi, inovasi, dan produksi mereka.
Konsep mobil cetak 3D
Terkait dengan aplikasi konstruksi, rumah cetak 3D kini menjadi kenyataan. Orang-orang pindah ke rumah cetak 3D untuk pertama kalinya pada tahun 2018. Rumah tersebut memiliki luas 1022 kaki persegi, yang sangat layak huni. Butuh waktu total dua hari untuk mencetaknya.
Sistem klasifikasi pencetakan 3D pada persamaan dan perbedaan antara manufaktur dan pencetakan 3D
Ambil contoh bola yang dilubangi. Ada lebih dari selusin bunga di permukaannya. Jika diproses dengan mesin tradisional, akan sangat merepotkan, dan polanya harus dimodifikasi satu per satu. Dan jika Anda memilih pencetakan 3D, tidak ada pemborosan material, jadi ia juga memiliki nama yang disebut manufaktur aditif, yang berarti bahwa metode akumulasi material secara bertahap digunakan untuk memproduksi komponen fisik. Metode tradisional adalah membuat embrio terlebih dahulu, kemudian membuang material berlebih, dan material yang tersisa adalah bentuk yang dibutuhkan. Jika masalah terdeteksi, perlu untuk membuka cetakan dan memodifikasinya; sementara pencetakan 3D menggunakan akumulasi material sedikit demi sedikit, Anda dapat dengan cepat melihat produk jadi.
Realisasi teknologi pencetakan 3D
Teknologi pencetakan 3D diterapkan pada produksi industri. Yang dibutuhkan pencetakan 3D bukanlah objek fisik, melainkan model digital. Jika Anda ingin mencetak 3D objek nyata di depan Anda, maka Anda harus menggunakan komputer untuk memodelkannya, atau menggunakan pemindai 3D untuk mendigitalkan objek nyata, yaitu model 3D, dan Anda dapat mencetaknya hanya dalam waktu lima belas menit. Saat ini, teknologi pencetakan 3D dibagi menjadi empat kategori utama: FDM, DLP/SLA, dan SLS
SLS--proses pencetakan sintering laser
SLS adalah bubuk berteknologi tinggi yang meleleh dalam kondisi suhu tinggi dari penyinaran laser. Sebarkan lapisan bubuk tipis di meja kerja, dan pindai penampang lapisan dengan sinar laser untuk menaikkan suhu ke titik leleh, sehingga terjadi sintering dan ikatan, ulangi penyebaran bubuk, sintering, penggilingan, dan pengeringan hingga model terbentuk. Faktanya, pencetakan 3D adalah pencetakan 2D berulang-ulang. Jika Anda mengiris objek sangat tipis, Anda akan menemukan bahwa setiap bagian memiliki bentuk. Jika Anda menyatukan semua bentuk, Anda mendapatkan objek struktur tiga dimensi. Jadi kami menggunakan laser untuk menggambar grafik. Ketahanan bagian cetakan SLS terhadap lingkungan (suhu, kelembaban, dan korosi kimia) mirip dengan bahan termoplastik; sementara ketahanan bagian cetakan SLA relatif buruk, misalnya, benda kerja SLA yang dicetak dengan resin epoksi rentan terhadap kelembaban dan bahan kimia. Korosi, akan melunak dan melengkung di lingkungan di atas 38°C, tetapi akurasi pembentukannya tinggi.
SLA --proses pencetakan stereolitografi
SLA merupakan teknologi pengawetan cahaya, yang saat ini relatif berkembang di Tiongkok. "Stereolithography" adalah ketika sinar laser menguraikan bentuk lapisan pertama objek pada permukaan resin cair, kemudian platform produksi diturunkan pada jarak tertentu (antara 0,05-0,025 mm), kemudian lapisan yang telah dipadatkan direndam dalam resin cair, dan seterusnya. Resin yang digunakan adalah resin fotosensitif, yang akan membentuk keadaan padat setelah disinari oleh sinar laser, dan model pembentukannya cepat dan tepat.
DLP--proses pencetakan stereolitografi
Pemrosesan cahaya digital DLP, dikenal sebagai teknologi pembentukan laser. Teknologi pencetakan 3D DLP memiliki banyak kesamaan dengan teknologi pencetakan 3D SLA. Jika produksi diibaratkan menggambar lingkaran dengan pensil, maka teknologi SLA setara dengan menggambar lapis demi lapis, sedangkan DLP setara dengan mencap secara langsung. Produksi massal yang kita kejar memiliki dua poin yang sangat penting, satu adalah efisiensi, dan yang lainnya adalah biaya material. Ada printer 3D yang dapat mencetak ratusan kali lebih cepat daripada manufaktur tradisional, yaitu teknologi tatap muka, yang telah dikembangkan oleh sebuah perusahaan di Shenzhen, Light Prism Technology. Diperlukan waktu 2-5 jam untuk mencetak bola berongga dengan pencetakan 3D FDM tradisional, dan paling cepat membutuhkan waktu satu jam, tetapi hanya membutuhkan waktu sekitar 10 menit untuk mencetak dengan teknologi tatap muka terkini. Kecepatan pencetakannya luar biasa. Setelah pencetakan 3D ini ada di pasaran, dampaknya pada kerajinan tradisional masih besar.
FDM - Proses Pencetakan Deposisi Fused
Dibandingkan dengan teknologi DLP dan SLS, teknologi FDM relatif sederhana, sehingga memiliki audiens yang besar dan lebih mudah untuk masuk ke dalam keluarga. Prototipe tersebut secara langsung dibangun dari data CAD 3D dengan menggunakan bahan termoplastik yang akan diekstrusi menjadi filamen semi-cair, yang diendapkan secara lapis demi lapis. Keunggulan teknologi FDM adalah struktur mekanis yang sederhana, desain yang mudah, biaya produksi yang rendah, biaya perawatan dan biaya bahan, serta tidak menimbulkan polusi terhadap lingkungan. Oleh karena itu, FDM juga merupakan teknologi yang paling banyak digunakan dalam printer 3D desktop rumah tangga. Ini adalah metode pencetakan yang relatif tradisional, yang tidak menggunakan laser dan berbiaya rendah, tetapi akurasinya tidak tinggi dan kecepatan pencetakannya sangat lambat. Ini adalah metode yang paling mudah diakses oleh semua orang, dan umumnya digunakan di pasar pendidikan.
Dampak Percetakan 3D pada Manufaktur dan Kerajinan Tradisional
Keuntungan pencetakan 3D
(1) Kustomisasi
Mengambil contoh kedokteran gigi, gigi setiap orang berbeda, tetapi pencetakan 3D dapat memecahkan kontradiksi antara produksi yang disesuaikan dan produksi massal, dan memproduksi massal implan, kawat gigi, dll. yang disesuaikan.
(2) sampel waktu nyata
Karena kecepatan cetak 3D yang cepat, perancang mendesain versi produk di pagi hari, dan pemimpin dapat melihat produk jadi pada siang hari, lalu mendesain versi lain pada pukul 6 sore, dan dapat melihat produk jadi keesokan paginya, yang sangat mempercepat kecepatan pengembangan produk baru. Jika tidak terlalu rumit, cetak 3D dapat menghasilkan produk jadi dalam waktu 3 jam, sementara pembuktian tradisional membutuhkan waktu 4-6 minggu setiap kali, sehingga kecepatan keseluruhan desain industri juga meningkat.
(3) Tidak ada polusi
Karena semua bahan baku yang diproduksi ramah lingkungan, seluruh proses produksi bebas polusi. Tidak ada polusi gas buangan dan air buangan, dan tidak ada sisa bahan yang terbuang.
(4) Dataisasi
Ketika kedokteran gigi digital semakin matang, persyaratan teknis bagi dokter akan berkurang drastis. Pasien hanya perlu menggunakan instrumen untuk memindai selama dua menit di rumah sakit, dan mereka dapat mengetahui penyebab dan solusi dari semua masalah gigi.
Selain itu, pencetakan 3D juga dapat digunakan untuk ortodontik, mencetak kawat gigi transparan yang dipersonalisasi dan disesuaikan. Selama operasi plastik, apakah gigi harus bergerak ke kiri atau ke depan? Berapa milimeter yang harus digerakkan? Di masa lalu, operasi gigi hanya bergantung pada pengalaman pribadi dokter, tetapi kedokteran gigi digital telah meningkatkan stabilitas operasi dan menurunkan ambang batas teknis bagi dokter.
(5) Cepat
Dibandingkan dengan proses industri tradisional, pencetakan 3D tidak memerlukan persiapan awal seperti tenaga kerja dan transportasi. Yang dibutuhkan hanya mesin dan bahan baku, dan dapat segera diproduksi.
(6) Otomatisasi
Dapat dikatakan bahwa hanya ada satu printer 3D antara imajinasi virtual dan hal yang nyata. Produksi pencetakan 3D dengan satu tombol menghemat banyak biaya tenaga kerja dan kesalahan manusia.