Panduan untuk Segala Sesuatu yang Harus Anda Ketahui Mengenai Pencetakan 3D

 Artikel ini akan menjadi panduan referensi bagi para calon praktisi manufaktur aditif yang ingin terjun ke dunia pencetakan 3D. Pahami dasar-dasar printer 3D desktop, perbedaan dasar antara dua bentuk, printer FDM dan SLA, perangkat lunak desain dan fungsinya, proses kalibrasi, beberapa masalah umum selama proses pencetakan 3D, hasil yang sukses dan penggunaan di berbagai bidang termasuk perawatan kesehatan, industri otomotif, pendidikan, dan banyak lagi. Pelajari prinsip-prinsip pencetakan 3D untuk dapat terlibat dalam industri yang menjanjikan ini.

Panduan Pemula Mengenai Pencetakan 3D: Inilah Semua yang Harus Anda Ketahui

Teknologi ini telah memberikan manfaat di banyak bidang karena menyangkut pencetakan 3D adalah alat unik yang dapat digunakan untuk memproduksi objek secara efektif. Melalui proses pencetakan injeksi dan proses manufaktur aditif lainnya seperti FDM, SLS, SLA, telah merevolusi desain produk serta pengembangan prototipe. Alat ini telah terbukti bekerja di berbagai bidang seperti pembuatan prototipe, pendidikan, kedokteran, dan lainnya yang menunjukkan keserbagunaannya.

Untuk membuat panduan yang komprehensif bagi pendatang baru di dunia Pencetakan 3Dpanduan ini akan mencoba menjelaskan semua faktor dan kondisi yang diperlukan yang perlu dipertimbangkan oleh setiap orang di awal. Hal itu akan membahas tentang dasar-dasar pencetakan 3D, jenis-jenis printer seperti FDM, SLS, dan SLA, hal-hal yang perlu dipertimbangkan ketika mendesain, jika Anda baru mengenal pencetakan 3D, dan beberapa hal yang mungkin akan Anda temui. Selanjutnya, kemungkinan penggunaan printer 3D di bidang otomotif, kedirgantaraan, dan bahkan lebih banyak lagi bidang lainnya juga akan dibahas. Pada akhir panduan ini, pembaca akan memiliki pengetahuan dasar untuk memulai perjalanan pencetakan 3D mereka.

Dasar-dasar pencetakan 3D

Apa yang dimaksud dengan pencetakan 3D?

Pencetakan 3D umumnya diidentifikasi sebagai pencetakan tumpukan atau manufaktur aditif; ini adalah proses pembuatan benda-benda yang bersifat tiga dimensi dari arsip keuangan atau digital. Alih-alih manufaktur subtraktif yang menghilangkan material dan lebih konvensional, pencetakan 3D menyimpan lapisan material mengikuti cetak biru 3D yang diberikan.

Sejarah pencetakan 3D

Pencetakan 3D dapat ditelusuri sejak tahun 1980-an ketika Chuck Hull mengembangkan pendekatan komersial pertama untuk mengembangkan objek yang dikenal sebagai stereolitografi. Metode lain dikembangkan pada tahun 1990-an; ini termasuk pemodelan deposisi leburan dan sintering laser selektif. Meskipun teknologi pencetakan 3D mendapat perhatian pada tahun 2000-an, teknologi ini mulai mengalami kecenderungan pada tahun 2010-an ketika paten diberikan, sehingga mengurangi Biaya Printer 3D.

Bagaimana cara kerja pencetakan 3D?

Pencetakan 3D memerlukan model 3D, yang diiris menjadi lapisan-lapisan tipis dengan menggunakan perangkat lunak pencetakan 3D sebelum diproses. Printer selanjutnya mensintesis struktur ini dengan memanipulasi dan memantapkan lapisan-lapisan yang berurutan dari bahan yang diberikan dengan menggunakan berbagai bentuk manufaktur aditif. Mereka disimpan dalam lapisan seperti mengekstrusi bahan termoplastik yang dipanaskan (Fused Deposition Modeling / FDM), menyembuhkan resin fotopolimer cair dengan laser ultraviolet (Stereo-litografi / SLA), atau menggabungkan partikel yang dapat berupa plastik, logam, atau komposisi apa pun dengan menggunakan sumber energi seperti laser (Selective Laser Sintering / SLS atau Selective Laser Melting / SLM).

Jenis printer 3D

Pemodelan deposisi terpadu (FDM)

FDM adalah printer 3D yang paling umum dan paling murah di pasaran di antara semua opsi yang tersedia. Dalam FDMpolimer daur ulang seperti PLA, ABS, HIPS dan sebagainya dalam bentuk filamen dimasukkan ke dalam printer dari jarum ekstrusi yang dipanaskan. Setelah itu, printer menggerakkan nosel secara sangat hati-hati dengan bantuan G-code untuk mengekstrusi lapisan tipis plastik cair untuk membangun objek dari dasar secara berlapis-lapis.

Sintering laser selektif (SLS)

SLS beroperasi pada mekanisme tempat tidur bubuk seperti teknologi AM lainnya; di mana laser berdaya tinggi secara selektif melelehkan bagian tertentu dari bahan bubuk - nilon, logam, pasir, atau bahkan sel ke dalam satu bentuk padat dari objek pencetakan 3D yang bersangkutan. Konfigurasi multifaset yang memiliki bagian tertentu yang bergerak di bagian dalam dapat dikembangkan dengan mudah. Printer SLS umumnya lebih mahal daripada yang lain, tetapi mampu membuat prototipe fungsional dan fungsionalitas penuh serta suku cadang produk akhir dengan lebih cepat.

Stereolitografi (SLA)

SLA memadatkan resin fotopolimer cair menjadi bagian padat mengikuti model digital dengan lapisan demi lapisan menggunakan laser UV, menghasilkan prototipe yang akurat dengan permukaan akhir yang halus yang cocok untuk aplikasi yang melibatkan detail kecil yang rumit, seperti perhiasan, model gigi, dll. SLA pengecoran resin menghasilkan prototipe yang siap dicetak dan diproduksi.

Jenis printer lainnya

Metode pencetakan 3D lainnya yang umum digunakan termasuk pemrosesan cahaya digital (DLP), fusi bed bed, peleburan berkas elektron (EBM), pencetakan polijet, dll. DLP memiliki proyeksi digital tetapi menyembuhkan lapisan penuh bersama-sama sementara EBM sepenuhnya melelehkan bubuk logam. Pencetakan 3D inkjet menyimpan berbagai tetesan material untuk membangun model. Memperluas opsi material seperti karbon, gelas, dll. memungkinkan aplikasi unik di seluruh industri.

Desain untuk pencetakan 3D

Perangkat lunak pemodelan 3D

Perangkat lunak desain berbantuan komputer (CAD) sangat penting untuk memodelkan objek pencetakan 3D. Pilihan perangkat lunak gratis yang populer adalah TinkerCAD, Autodesk Fusion 360, dan Blender. Paket komersial termasuk SolidWorks, AutoCAD, dan Inventor. Program CAD memungkinkan pembuatan prototipe digital dan memvisualisasikan desain.

Faktor-faktor untuk keberhasilan cetak 3D

Faktor-faktor tertentu memastikan hasil cetakan yang sukses. Ukuran objek yang tepat dengan pertimbangan Ilmu Material seperti kekuatan, fleksibilitas dan ketahanan suhu polimer, logam, keramik, komposit, dll. adalah penting. Ketebalan dinding yang tepat, kerapatan, permukaan akhir, perincian dan pengelolaan overhang untuk menghindari kegagalan sangat penting.

Jenis file yang umum

Jenis file yang paling banyak digunakan untuk pencetakan 3D adalah STL (Standard Tessellation Language) karena hanya mendefinisikan geometri permukaan. STL perlu diiris untuk orientasi lapisan individual yang dikenali oleh G-Code. Slic3r dan CURA adalah contoh program pengirisan yang mengorientasikan cetakan, menambahkan penyangga jika diperlukan, dan mengoptimalkan ketinggian lapisan untuk hasil terbaik. Format lain termasuk OBJ, 3MF, AMF dll. Pengaturan skala, orientasi, dan irisan model yang tepat adalah penting untuk pengoptimalan proses yang lancar.

Perangkat lunak pemodelan, program pengirisan, serta faktor pemahaman untuk membuat model yang dapat dicetak dengan baik membantu memanfaatkan potensi penuh bahan yang tersedia untuk kreativitas serta aplikasi fungsional di seluruh industri yang telah disebutkan sebelumnya. Dengan munculnya konsep manufaktur personal dan manufaktur terdistribusi, permintaan akan alat bantu yang mudah digunakan untuk pencetakan 3D terus meningkat dari waktu ke waktu.

Kiat pemula

Kalibrasi dan cetakan uji

Kalibrasi penting untuk pencetakan yang konsisten. Ratakan pelat cetakan untuk mendapatkan daya rekat lapisan pertama yang tepat. Kalibrasi langkah-langkah ekstruder untuk memastikan pengendapan material yang tepat. Jalankan uji cetak dengan model pencetakan 3D dasar untuk memvalidasi pengaturan mesin sebelum melakukan pencetakan yang rumit.

Pemilihan dan penyimpanan filamen

Pilih filamen yang sesuai untuk printer Anda dan aplikasi yang dimaksudkan. PLA ramah lingkungan, tetapi ABS lebih kuat. Simpan filamen dalam wadah yang bebas kelembapan, karena kelembapan di sekelilingnya akan merusak plastik seiring waktu. Kelembapan menyebabkan kegagalan selama pencetakan sehingga perlu diganti.

Masalah dan solusi umum

Pembengkokan terjadi karena pendinginan yang cepat, daya rekat yang buruk atau siklus pemanasan yang intens. Tambahkan alas, pinggiran/keran atau penutup yang dipanaskan. Akurasi dimensi yang buruk dapat timbul dari suhu yang tidak konsisten, perubahan kecepatan atau model yang diiris secara tidak benar. Pencabutan dan meluncur mencegah gumpalan. Overhang membutuhkan perancah yang dicetak atau pengaturan lapisan yang optimal untuk menghindari kekenduran. Perataan ranjang, kalibrasi ulang, dan kondisi pencetakan yang tepat biasanya menyelesaikan masalah untuk hasil yang andal.

Printer yang ramah bagi pemula, beberapa gulungan filamen yang bagus, rutinitas kalibrasi, uji coba cetakan awal dan membiasakan diri dengan tantangan umum sebelum proyek tingkat lanjut menjadikan pencetakan 3D sebagai pengalaman belajar mandiri yang menyenangkan. Kesabaran, belajar dari kegagalan dan mencari bantuan komunitas akan menumbuhkan hobi yang bermanfaat seumur hidup.

Aplikasi pencetakan 3D dan aspek masa depan

Pembuatan prototipe cepat

Pencetakan 3D dalam Pembuatan Prototipe memungkinkan produsen untuk membuat prototipe lebih cepat dan dengan biaya yang lebih rendah dibandingkan dengan metode tradisional. Hal ini mempercepat siklus pengembangan produk secara signifikan. Struktur internal yang kompleks dapat dicapai.

Pendidikan

Makerspaces merevolusi penggunaan pengajaran STEAM terkait pencetakan 3D untuk memvisualisasikan konsep-konsep abstrak melalui pembelajaran langsung. Siswa mencetak kreasi mereka sendiri untuk mendapatkan keahlian di berbagai disiplin ilmu.

Aplikasi medis

Dalam bidang kesehatan, model anatomi cetak 3D membantu perencanaan pra-bedah dan prostetik yang disesuaikan untuk meningkatkan perawatan pasien. Teknik bioprinting di masa depan dapat mencetak jaringan hidup dan bahkan seluruh organ yang melewati batasan donor.

Industri lainnya

Otomotif, kedirgantaraan, dan pertahanan membuat komponen khusus yang tidak dapat diproduksi secara konvensional. Kustomisasi massal melalui pencetakan 3D sesuai permintaan memenuhi preferensi konsumen dalam industri yang disebutkan sebelumnya.

Seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan material yang menggabungkan nanoteknologi dan biomaterial baru, kemampuan pencetakan 3D akan meningkatkan keberlanjutan melalui manufaktur presisi minimal limbah untuk berbagai sektor mulai dari infrastruktur hingga teknologi luar angkasa. Mengintegrasikan robotika, kecerdasan buatan, blockchain dengan teknik aditif akan mengubah lantai pabrik di seluruh dunia. Sementara itu, teknologi tantangan tetap, masa depan pencetakan 3D tidak diragukan lagi tampak cerah.

Kesimpulan

Pencetakan 3D telah merevolusi bidang desain dan manufaktur dengan memperkenalkan metode fabrikasi digital. Panduan ini bertujuan untuk membahas dasar-dasar tentang pencetakan 3D yang penting bagi pemula untuk memahami bagaimana mereka dapat memanfaatkan potensinya. Mulai dari menavigasi beragam teknologi dan bahan printer 3D hingga merancang model yang dioptimalkan, pencetakan yang sukses membutuhkan penerapan prinsip-prinsip yang dibahas di sini.

Dengan kalibrasi mesin yang tepat dan pengenalan solusi pemecahan masalah, sebagian besar masalah umum dapat dihindari. Seiring kemajuan teknologi yang terintegrasi dengan inovasi lain, aplikasi akan terus beragam. Namun, inti dari pencetakan 3D akan tetap ada - kekuatan untuk mengubah ide abstrak menjadi objek nyata dengan aplikasi yang bermanfaat bagi umat manusia di seluruh dunia. Dengan pengetahuan dasar yang diperoleh dari panduan ini, seseorang dapat memulai perjalanan pencetakan 3D yang menarik.

Pertanyaan Umum

Apakah pencetakan 3D ramah bagi pemula?
Printer 3D desktop menjadi lebih terjangkau dan mudah digunakan bagi para pemula. Namun demikian, menyiapkan mesin dan memahami perangkat lunak desain memiliki kurva pembelajaran. Tetapi banyak sumber daya online yang membantu menyederhanakan prosesnya.

Berapa lama waktu yang diperlukan untuk mencetak objek secara 3D?
Waktu cetak tergantung pada ukuran objek, bahan, ketebalan lapisan dan kecepatan printer. Sebagai perkiraan kasar, benda kecil mungkin memerlukan waktu 1-8 jam sementara komponen fungsional yang lebih besar bisa memerlukan waktu 1-5 hari untuk dicetak.

Apakah PLA atau ABS lebih baik untuk pemula?
PLA tidak mahal dan menghasilkan emisi yang tidak terlalu berbahaya. Lebih mudah bagi pemula untuk mencetak daripada ABS yang fleksibel. Namun, komponen ABS lebih kuat dan tahan terhadap suhu yang lebih tinggi. Jadi PLA bekerja dengan baik untuk proyek pembelajaran awal.

Bagaimana cara memperbaiki cetakan 3D yang gagal?
Masalah yang menyebabkan cetakan gagal, seperti lengkungan atau delaminasi, kadang-kadang dapat diperbaiki dengan menggunakan uap aseton atau pembersihan ultrasonik. Cetakan yang rusak parah dapat dimulai ulang dari penyangga. Terakhir, penyesuaian kalibrasi dapat mencegah kesalahan yang berulang.