Apa itu pencetakan 3D? Kenali dunia lapisan!

Di sini Anda akan mempelajari dengan jelas, apa itu pencetakan 3D, apa yang membuat printer 3D, dan tokoh mana yang berperan dalam pengembangan teknologi ini.

Selamat menemukan!

Apa itu pencetakan 3D?

Dalam literatur, pencetakan 3D diklasifikasikan sebagai proses manufaktur pembentukan primer. Ini berarti, bahwa benda padat dengan bentuk yang ditentukan secara geometris dihasilkan dari bahan yang tidak berbentuk. Pencetakan 3D menciptakan objek fisik dari file digital. “Basis digital” ini bisa dihasilkan dalam beberapa cara: [su_startseite3ddaten] Data yang dihasilkan dengan cara ini tidak dapat dibaca oleh printer 3D dan dicetak 3D. Hal ini memerlukan perangkat lunak yang “menerjemahkan” bentuk geometris ke dalam bahasa mesin printer 3D (ke dalam apa yang disebut G-Code) “diterjemahkan”. Perangkat lunak ini disebut Slicer. Alat pengiris seperti Ultimaker’s Cura pertama-tama memotong objek 3D menjadi irisan 2D individual. Kemudian menghitung jalur perjalanan kepala cetak 3D berdasarkan pengaturan yang sudah ditentukan sebelumnya. Selanjutnya, pencetakan 3D menghasilkan bodi padat dengan menerapkan lapisan demi lapisan material dari file digital. Itulah mengapa ini juga disebut manufaktur aditif – ada sesuatu yang ditambahkan dalam proses ini. Prinsip penerapannya bervariasi, tergantung pada teknologi yang digunakan.

Proses pencetakan 3D
Proses pencetakan 3D (contoh)

Bagaimana printer 3D dibuat?

Printer 3D berbeda satu sama lain, tidak hanya dalam teknologinya. Bahkan dalam satu teknologi pun terdapat metode konstruksi yang berbeda. Tetapi pada prinsipnya, semuanya serupa. Berikut ini menunjukkan konstruksi printer 3D Fused Deposition Modelling (FDM) dengan dua nosel (nozel).

Struktur Printer 3D FDM
Struktur printer 3D FDM – Infografis oleh Sercan Kahraman, CC-BY-SA; Sumber gambar: threedom.id

Apakah Anda sedang mencari printer 3D? Kemudian, kunjungi halaman informasi berikut ini:

Bagaimana cara kerja printer 3D?

Dalam kasus printer 3D yang ditunjukkan di atas, langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

  • Memanaskan alas pemanas dan nosel atau nozel
  • Tempat tidur cetak atau pemanas bergerak ke atas ke print head
  • Filamen cair diterapkan ke alas pemanas sampai lapisan pertama selesai
  • Tempat tidur pemanas kemudian bergerak menyusuri jalur setinggi satu lapisan (Diukur dalam mikron)
  • Lapisan filamen berikutnya diterapkan pada lapisan sebelumnya dan menyatu dengannya
  • Di tempat-tempat dengan overhang, bisa digunakan struktur penyangga yang terbuat dari bahan yang sama atau – seperti dalam ilustrasi – dari bahan yang berbeda. Idealnya, bahan ini bisa dilarutkan dalam air atau larutan lain (lihat filamen PVA dan filamen HIPS).
  • Ulangi langkah terakhir sampai objek cetak selesai.

Siapa penemu pencetakan 3D?

Prekursor pertama pencetakan 3D dan pemindaian 3D sudah ada pada abad ke-19. Pada tahun 1859, pematung dan fotografer Prancis, François Willème, menemukan perangkat yang memungkinkannya menciptakan model 3D dengan bantuan beberapa kamera. Berdasarkan hal ini, ia kemudian dapat menghasilkan salinan objek “scanned” dalam ukuran yang berbeda-beda.

Pada tahun 1892, Joseph E. Blanther dari Austria mengajukan permohonan paten untuk produksi peta relief. Untuk ini, pelat lilin terlebih dulu dilaminasi. Kemudian, potong bentuk yang diinginkan dari lembaran lilin dan rekatkan. Ini menciptakan peta 3D lapis demi lapis.

Tidaklah mungkin untuk berbicara tentang seorang penemu dalam hal pencetakan 3D. Banyak gagasan yang didasarkan pada perkembangan lama dan pada akhirnya hanya nama-nama penemunya saja yang berada dalam domain publik yang mampu merayakan keberhasilan komersial dengan produk mereka. Namun demikian, kami ingin menyebutkan semua nama, karena setiap orang layak mendapatkan tempat mereka dalam sejarah kita.

Informasi lebih lanjut: Sejarah & Pengembangan Pencetakan 3D

Hideo Kodama (SLA)

Pada tahun 1980, penemu Jepang, Hideo Kodama mengajukan permohonan paten, di mana ia menjelaskan, bagaimana bahan fotopolimer mengeras di bawah penggunaan sinar UV, sehingga menciptakan model lapisan demi lapisan. Ini juga merupakan prinsip stereolitografi. Kurangnya keuangan berarti bahwa ia tidak dapat membayar untuk langkah-langkah lebih lanjut dari permohonan paten, yang berarti bahwa ia hanya diketahui oleh beberapa orang di tempat kejadian hari ini.

Alain le Méhauté, Olivier de Witte dan Jean-Claude André (SLA)

Pada tahun 1984, tiga ilmuwan Prancis, Alain le Méhauté, Olivier de Witte dan Jean-Claude André, mengajukan paten untuk proses di mana cairan dikeraskan dengan bantuan sumber cahaya, tiga minggu sebelum US American Chuck Hull. Ketiganya menyebut proses ini sebagai stereolitografi. Objek cetak pertama dari ketiga penemu adalah tangga spiral. Lembaga penelitian tempat mereka mengajukan permohonan paten tidak mengakui potensi penemuan mereka dan berhenti mendanai proyek untuk mengembangkan perangkat yang dapat dipasarkan.

Chuck W. Hull (SLA)

Chuck W. Hull dari Amerika Serikat juga mengajukan permohonan paten serupa pada tahun 1984. Dia sebelumnya menyelidiki perilaku fotopolimer di bawah sinar UV dan menemukan kombinasi terbaik antara intensitas cahaya, waktu penyinaran, dan fotopolimer dalam serangkaian eksperimen yang panjang. Pada tahun 1986, berdasarkan patennya, ia mendirikan 3D Systems, sebuah perusahaan yang masih terkenal dan aktif hingga saat ini.

Carl R. Deckard (SLS)

Carl S. Deckard adalah seorang mahasiswa di University of Texas, ketika ia mencetuskan gagasan untuk dapat membuat benda tanpa cetakan. Universitas mengakui potensi pasar dan mendukungnya. Dengan cara ini, ia bisa mengurus pengoptimalan teknologi selama studi dan disertasi berikutnya. Ia mengajukan permohonan paten untuk laser sintering selektif (SLS) pada tahun 1987. Universitas Texas telah menghasilkan pendapatan yang baik selama beberapa dekade dengan melisensikan prosesnya ke perusahaan lain.

Steven Scott Crump (FDM)

Sebenarnya, Steven Scott Crump hanya ingin membuat mainan kodok untuk putrinya dan menguji bahan campuran sendiri yang terbuat dari lilin dan plastik dengan lem tembak. Eksperimen ini menuntunnya untuk mengaitkan lem tembak ke alat yang memiliki sumbu XYZ. Mulai sekarang, ia bisa membuat katak yang lebih indah daripada yang bisa ia buat dengan tangan. Pada tahun 1989, ia mendaftarkan paten untuk fused deposition modelling (FDM) dan meluncurkan printer FDM pertama yang berfungsi penuh pada tahun 1992. Dia dan istrinya, Lisa, mendirikan perusahaan Stratasys, yang dewan direksinya masih duduk hingga sekarang.

SLA-1, printer 3D pertama
Ini adalah printer 3D pertama yang disebut SLA-1 (Sumber gambar: 3dhubs.com)

Proses pencetakan 3D apa saja yang tersedia?

Agar tidak melanggar hak paten perusahaan lain, banyak perusahaan telah mengembangkan proses pencetakan 3D baru selama beberapa waktu. Proses-proses ini memungkinkan mode operasi tertentu atau hanya cocok untuk tujuan serta bahan tertentu.

Proses pencetakan 3D

Pemodelan Deposisi Menyatu (FDM)

Dalam Fused Deposition Modelling (FDM), plastik dalam bentuk kawat (disebut filamen) dilelehkan di Hotend printer 3D dan diaplikasikan ke alas cetak secara berlapis-lapis. Dengan cara ini, objek cetak 3D yang diinginkan dibuat secara aditif.

Stereolitografi (SLA)

Dalam stereolithography (SLA), resin cair (juga disebut resin) dalam wadah berfungsi sebagai bahan awal. Resin disinari dengan bantuan laser dan mengeras pada titik-titik ini.

Digital Light Processing (DLP)

Digital Light Processing (DLP) menggunakan cahaya untuk menyembuhkan resin cair. Berbeda dengan metode SLA (sumber cahaya = laser), DLP menggunakan proyektor atau layar LCD sebagai sumber cahaya.

Peleburan laser selektif (SLM)

Dalam peleburan laser selektif (SLM), bahan awal terdiri atas serbuk logam. Bubuk ini dilebur dengan laser yang kuat dan menciptakan objek cetak 3D yang diinginkan.

Sintering laser selektif (SLS)

Pada prinsipnya, selective laser sintering (SLS) sedikit berbeda dari peleburan laser. Namun demikian, sumber panas digunakan yang memanaskan bagian dalam printer SLS bersama dengan bahan dan ruang pemasangan. Kemudian laser digunakan untuk melelehkan serbuk plastik lapis demi lapis untuk membuat objek cetakan 3D.

Binder Jetting

Dengan Binder Jetting bahan awal bubuk diikat di ruang instalasi dengan bantuan perekat – pengikat. Objek yang diinginkan dibuat lapis demi lapis.

Pengaliran Material

Dalam pengaliran material, fotopolimer berfungsi sebagai bahan awal. Bahan dipanaskan dan dimasukkan ke dalam print head. Ini bekerja dengan cara yang serupa dengan printer inkjet dari kantor atau rumah. Bahan yang dipanaskan diatomisasi menjadi tetesan halus dan diaplikasikan secara berlapis-lapis.

Peleburan berkas elektron (EBM)

Peleburan berkas elektron (EBM) memerlukan bahan konduktif dalam bentuk bubuk sebagai bahan awal. Serbuk logam ini dibombardir dengan berkas elektron berenergi tinggi dan dilebur. Setiap lapisan sebelumnya melebur bersama dengan lapisan yang baru, menciptakan tubuh yang padat.

Bahan apa saja yang bisa dicetak dengan printer 3D?

Dalam pencetakan 3D, pilihan bahan juga bergantung pada proses pencetakan 3D yang digunakan. Meskipun sebagian dapat mencetak beragam luas bahan, namun proses lainnya sangat terganggu. Ada juga printer 3D – mirip dengan printer inkjet dan laser yang tersedia saat ini – yang hanya dapat memproses bahan dari masing-masing produsen. Dalam kebanyakan kasus, pencetakan 3D juga diimplementasikan dengan chip. Misalnya, jenis bahan dan kuantitas bahan disimpan pada ini.

Kami sudah menjelaskan banyak bahan dengan keuntungan dan kerugiannya, dan juga dengan berbagai saran mengenai pengaturan printer. Selain itu, kami menunjukkan kepada Anda, bagaimana bahan yang dijelaskan digunakan dalam pencetakan 3D (dan dalam kehidupan sehari-hari tanpa pencetakan 3D).

Bahan printer 3D
Bahan Printer 3D – Ikhtisar dibagi menjadi Filamen, Resin, dan Serbuk

Keuntungan pencetakan 3D

  • Lebih sedikit limbah
  • Tidak ada biaya alat
  • Kecepatan proses tinggi
  • Produk individual – “ukuran batch 1
  • Desain yang kompleks

Keuntungan dan kerugian pencetakan 3D dapat ditemukan secara rinci dalam artikel Pencetakan 3D: Keuntungan dan Kerugian.

Kerugian pencetakan 3D

  • Biaya tinggi untuk jumlah besar
  • Pilihan bahan dan warna yang terbatas
  • Akurasi
  • Stabilitas terbatas

Bidang aplikasi pencetakan 3D

Jawaban singkat untuk pertanyaan “Di mana pencetakan 3D digunakan” adalah “hampir di mana-mana”. Tetapi saya tidak ingin membuatnya semudah itu bagi diri saya sendiri.

Saat ini, printer 3D digunakan di area atau industri berikut ini:

Arsitektur dan pencetakan 3D

Pencetakan 3D dalam arsitektur

Di masa lalu, membuat model skala dalam arsitektur merupakan proses yang panjang. Tentu saja, Anda tidak bisa memberi tahu pelanggan Anda tentang sedikit cat yang kurang di sini atau dinding di sana, dan itulah mengapa model tersebut dibuat dengan susah payah hingga ke detail terkecil. Apa yang terjadi jika klien masih menginginkan perubahan? Kita bahkan tidak ingin membayangkannya sekarang. Saat ini, baik firma arsitektur besar maupun arsitek independen dapat menghasilkan model secara cepat dan mudah dengan menggunakan pencetakan 3D. Untuk ini, Anda hanya memerlukan data CAD dan juga dapat menghasilkan model baru lebih cepat daripada dengan metode tradisional apabila dilakukan perubahan. Tergantung pada metode pencetakan 3D, juga memungkinkan untuk mengkomunikasikan berbagai warna fasad, dll.

Manufaktur aditif dalam industri otomotif

Sementara industri lain baru saja mengenal pencetakan 3D, industri otomotif adalah salah satu “pengadopsi awal” teknologi ini. Contohnya, prototipe dan suku cadang prefabrikasi digunakan dalam olahraga motor relatif sejak awal. Dewasa ini, komponen dibuat dari beberapa bagian individual dengan menggunakan pencetakan 3D untuk menghemat berat dan pada akhirnya mengurangi biaya bahan bakar. Produsen mobil Jerman, Porsche, juga menggunakan pencetakan 3D untuk memproduksi suku cadang mobil klasik. Dengan cara ini, mereka mengurangi biaya pergudangan dan hanya memproduksi sesuai permintaan.

Informasi lebih lanjut: Program Porsche Klasik

Penggunaan pencetakan 3D dalam industri kedirgantaraan

Pencetakan 3D dalam kedirgantaraan

Seperti industri otomotif, perusahaan kedirgantaraan telah dengan cepat mengadopsi pencetakan 3D dalam produksi prototipe dan suku cadang jadi. Perusahaan antariksa favorit saya, SpaceX milik Elon Musk, telah menggunakan pencetakan 3D untuk membuat ruang mesin untuk mesin SuperDraco. SuperDraco dipasang pada pesawat antariksa Dragon. Keputusan ini secara drastis mempersingkat waktu tunggu. Kompartemen mesin dicetak dari Inconel, superalloy berperforma tinggi, dan sudah membuktikan diri beberapa kali dalam pengujian.

Kedokteran & Pencetakan 3D – Tim Impian?!

Pencetakan 3D dalam bidang kedokteran

Hampir tidak ada bidang lain yang mendapat manfaat sebanyak dari pencetakan 3D seperti halnya kedokteran. Bidang ini sangat besar dan oleh karena itu, kemungkinannya hampir tidak terbatas.

Salah satu bidang kedokteran yang mungkin dipercepat oleh pencetakan 3D adalah teknologi gigi. Contohnya, bidai atau templat pengeboran sekarang dapat diproduksi dengan printer 3D. Templat pengeboran digunakan untuk implan. Yang penting di sana adalah, bahwa sudut di mana bor dimasukkan, diatur secara sempurna. Jika gambar 3D rahang dibuat, templat dapat didesain untuk mencocokkannya. Dokter gigi kemudian “hanya” harus mengoperasikan bor. Lebih jauh lagi, teknologinya telah berkembang sedemikian jauh sehingga mahkota sekarang juga dapat diproduksi dengannya. Alat bantu dengar juga harus disebutkan, yang menjadi lebih kecil dan lebih kuat. Ini juga merupakan hasil pencetakan 3D untuk waktu yang lama. Disesuaikan dengan telinga masing-masing, tidak hanya alat bantu dengar yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan, tetapi juga dalam semua warna yang memungkinkan. Terutama dengan anak-anak, hal ini dapat meningkatkan penerimaan jika mereka memiliki alat bantu dengar dengan warna favorit mereka.

Desain produk dengan manufaktur aditif

Pencetakan 3D dalam desain produk

Desainer produk menggunakan pencetakan 3D untuk mencetak produk uji coba yang kemudian mereka tunjukkan kepada kelompok uji coba calon pelanggan. Contohnya, produsen rendaman keramik menggunakan BigRep untuk menciptakan beberapa varian desain rendaman. Semua ini kemudian diperlihatkan kepada kelompok-kelompok yang berbeda. Varian yang paling populer terus berlanjut, sehingga desain bisa dioptimalkan dan disesuaikan dengan kebutuhan kelompok target tanpa menggunakan alat bantu yang mahal.

Pencetakan 3D dalam teknik mesin – Bagaimana printer 3D digunakan di sana?

Pencetakan 3D dalam teknik mesin

Pencetakan 3D mengurangi biaya. Seperti halnya desain produk, para insinyur dapat mendesain dan mencetak 3D solusi yang berbeda untuk suatu masalah. Dengan memberikan umpan balik haptic dan juga melihat urutan gerakan komponen mekanis, banyak masalah yang bisa diidentifikasi dan dieliminasi jauh sebelum produk akhir diproduksi.

Pembuatan model – mimpi yang menjadi kenyataan

Para pembuat model mungkin bersukacita atas penemuan pencetakan 3D, atau lebih tepatnya kit printer 3D yang terjangkau. Saat ini, tidak ada teknologi lain yang memungkinkan orang untuk menghidupkan kreativitas mereka sendiri seperti pencetakan 3D. Templat printer 3D dapat dipertukarkan dan juga diedit melalui Internet. Sekarang ini, tidak hanya “aksesori” untuk pembuatan model yang dicetak, seperti lampu lalu lintas, jembatan dan ramp. Daniel Norée, misalnya, meluncurkan proyek Open R/C pada tahun 2013 dan menciptakan mobil Formula 1 ini sebagai bagian darinya. Data tersedia bagi semua orang secara gratis. :panah: Ke beranda Daniel Informasi lebih lanjut dari threedom: :panah: Aplikasi pencetakan 3D

Apa selanjutnya untuk pencetakan 3D?

Diperkirakan 300.000 printer 3D terjual setiap tahun di pasar konsumen. Siapa pun yang sedikit mengikuti pasar tahu bahwa jumlah ini terus meningkat. 3D Hubs memperkirakan jumlah ini akan berlipat ganda per tahun. Itu adalah pengumuman yang cukup menarik. Blog seperti milik saya ada di sana untuk membantu Anda menavigasi rimba berbagai jenis printer 3D.

Penemu pencetakan 3D: Chuck W. Hull
Chuck W. Hull – Dianggap sebagai penemu pencetakan 3D (Sumber gambar: industryweek.com)