Apa itu additive manufacturing? Pada dasarnya merupakan terobosan baru di dalam industri manufaktur yang seringkali dikenal dengan penggunaan printer 3D. Namun, teknologi ini sudah ada sejak 30 tahun lalu. Teknologi additive manufacturing sudah banyak digunakan oleh beberapa perusahaan manufaktur, seperti perusahaan garmen, baja, dan otomotif.
Tapi, apa itu additive manufacturing sebenarnya? Bagaimana cara kerjanya? Dapatkan jawabannya dengan membaca artikel tentang additive manufacturing di bawah ini hingga selesai.
Apa Itu Additive Manufacturing?
Additive manufacturing sudah ada sejak tiga dekade lalu. Teknologi ini juga telah digunakan oleh banyak perusahaan manufaktur seperti garmen, otomotif, dan juga baja.
Additive manufacturing pada dasarnya menggunakan model 3D yang dihasilkan CAD secara langsung. Ini untuk membuat objek tiga dimensi dengan menambahkan lapisan demi lapisan material.
Material tersebut baik bahan plastik, logam, beton atau sejenisnya, yang setelahnya digabungkan material tersebut menjadi satu.
Setelah sketsa CAD diproduksi, peralatan AM membaca data dari file CAD dan meletakkan atau menambahkan lapisan berturut-turut baik cairan, bubuk, bahan lembaran atau lainnya. Itu dilakukan dengan cara lapis demi lapis untuk membuat objek 3D.
Baca Juga: 10 Daftar Pabrik Manufaktur di Indonesia
Cara Kerja dan Proses Additive Manufacturing
Cara kerja dan proses additive manufacturing memang cukup berbeda, karena additive manufacturing lebih fokus untuk menambahkan material baru dibandingkan dengan membuang material.
Selanjutnya, proses metode manufaktur tradisional umumnya akan dilakukan dengan cara mengubah atau mengukir bahan mentah yang kemudian dibuang atau dihilangkan bagian-bagian yang ada pada barang tersebut, hingga menjadi bentuk yang diinginkan.
Sedangkan pada additive manufacturing, proses metode manufaktur yang digunakan sangat berbeda atau bisa disebut kebalikan dari metode tradisional. Proses produksi pada additive manufacturing adalah proses manufaktur dengan cara menambahkan ribuan lapisan kecil yang dikombinasikan untuk menghasilkan barang jadi atau finished products.
Proses produksi manufaktur ini membutuhkan komputer tertentu dan software khusus yang bernama CAD yang memberikan informasi kepada printer tentang bentuk dan lapisan yang akan dibuat.
Cartridge yang akan digunakan dalam proses produksi menggunakan bahan yang bermacam-macam sesuai dengan kebutuhan produksi. Selama proses produksi berlangsung lapisan demi lapisan akan dicetak.
Jenis Additive Manufacturing
Jadi apa itu additive manufacturing? Sampai saat ini diketahui ada 5 jenis additive manufacturing, yaitu:
Fotopolimerisasi PPN
Teknik ini memiliki proses resin atau fotopolimer dengan menyembuhkan resin cair photopolymer secara selektif menggunakan polimerisasi yang diaktifkan dengan cahaya. Saat terkena, bahan-bahan ini mengalami reaksi kimia yang berefek menjadi lebih padat. Hanya plastik saja yang dapat dicetak menggunakan teknologi ini.
Adapun cara kerjanya yaitu benda bernama resin khusus atau photopolymers digunakan sebagai media cetak dalam semua bentuk printer photopolymerization.
Nah, ketika terkena panjang gelombang cahaya tertentu, molekul fotopolimer cair dengan cepat terikat bersama, benda itu pun mengeras menjadi bentuk padat. Proses inilah yang kita sebut sebagai fotopolimerisasi.
Untuk sebagian besar printer 3D yang menggunakan fotopolimerisasi tong itu menyimpan fotopolimer cair dalam wadah atau tong. Dalam platform pembuatan ini, sebagian benda tersebut terendam di permukaan cairan.
Printer itu lalu mengarahkan sumber cahaya untuk secara selektif membuat fotopolimer cair menjadi lapisan padat menggunakan informasi dari file CAD yang pernah dibuat. Platform build tersebut kemudian ditenggelamkan kembali dalam resin yang tersisa. Proses ini terus diulang untuk lapisan berikutnya hingga desain sepenuhnya diproduksi.
Adapun jenis dari vat photopolymerization adalah:
- Stereolithography (SLA)
- Direct Light Processing (DLP)
- Continuous Direct Light Processing (CDLP)
Kelebihan:
- Tingkat detail, presisi, dan kualitas keseluruhan yang cukup tinggi.
- Prosesnya agak cepat.
Kekurangan:
- Lebih mahal dibandingkan jenis lain.
- Kurangnya pilihan bahan foto-resin.
- Kekuatan dan daya tahan yang tidak memadai.
- Setelah dicetak, resin masih dapat terpengaruh oleh sinar UV.
- Resin dapat melengkung dan menekuk seiring waktu sehingga kurang efektif.
Binder Jetting Process
Binder jetting memiliki proses dimana cairan pengikat diendapkan secara selektif untuk menggabungkan bahan bubuk bersama-sama untuk membentuk bagian 3D.
Di antara teknologi manufaktur aditif yang ada saat ini, binder jetting adalah suatu hal yang terbilang unik. Ini dikarenakan proses tersebut tidak menggunakan panas selama proses seperti yang lain untuk menyatukan bahan.
Nah, kepala cetak dan penyebar bubuk menyimpan lapisan bahan pengikat dan bahan penyusun secara bergantian untuk membentuk objek 3D. Proses ini dapat diklasifikasikan ke dalam berbagai kelompok oleh zat pengikat yang digunakan untuk menggabungkan bahan untuk membentuk objek.
Binder memang sangatlah penting untuk proses yang sukses. Jenis pengikat yang digunakan itu tergantung pada jenis bubuk atau sistem yang digunakan.
Kelebihan:
- Beberapa bagian dapat dibuat dalam berbagai warna yang berbeda.
- Bisa menggunakan berbagai bahan seperti logam, polimer, dan keramik.
- Prosesnya umumnya lebih cepat daripada proses lain.
Kekurangan:
- Tidak selalu cocok untuk bagian struktural, karena penggunaan bahan pengikat
- Pasca-pemrosesan tambahan dapat menambah waktu yang signifikan untuk keseluruhan proses
Directed Energy Deposition (DED)
Directed Energy Deposition (DED) itu prosesnya membentuk objek 3D dengan melelehkan material. Material tersebut masih dalam keadaan diendapkan menggunakan energi panas yang terfokus seperti laser, berkas elektron, atau busur plasma.
Di saat tersebut sumber energi dan nosel umpan material dimanipulasi menggunakan sistem gantry atau lengan robot.
Terdapat empat elemen kunci dari sistem DED yang bisa mempengaruhi desain, kualitas suku cadang, dan ekonomi yaitu:
- Proses pencetakan inti, ini melibatkan bagaimana sumber panas dan bahan baku diarahkan dan dikendalikan. Ini juga termasuk dinamika energi dan lelehan.
- Kemampuan geometris dapat mendorong kolam lelehan cairan besar untuk menghasilkan lapisan bagian. Lapisan bagian ini tidak memungkinkan banyak kemampuan untuk melakukan overhang atau geometri internal yang kompleks.
- Penanganan lingkungan dan daya yang menciptakan kumpulan logam cair yang membutuhkan lingkungan khusus untuk mencegah oksidasi dan kebakaran. Ini sangat penting untuk logam reaktif seperti Titanium. Sistem DED ini mencetak dalam ruang hampa udara atau secara lokal melindungi logam cair dengan gas inert.
- Ukuran amplop build DED itu berkisar antara kubus 150 mm hingga beberapa meter di setiap dimensi. Beberapa OEM printer DED yang khusus untuk aplikasi tertentu itu membuat printer yang ekstra besar.
Keuntungan:
- Tingkat pembuatan yang tinggi.
- Bagian padat dan kuat sehingga sama kuatnya dengan cor.
- Dapat digunakan untuk perbaikan.
- Bagian yang lebih besar dapat dibuat menggunakan DED. Misalnya, printer EBAM Sciaky.
- Penggantian bahan yang mudah.
- Mengurangi limbah material artinya DED hanya menyimpan material yang dibutuhkan saja selama proses berlangsung.
Kekurangan:
- Biaya modal tinggi.
- Resolusi build rendah karena ini akan terlihat seperti pasir atau cor-an. Ini akan membutuhkan pemrosesan sekunder seperti pemesinan atau peledakan air, sehingga menambah lebih banyak waktu dan biaya.
- Tidak ada struktur pendukung.
Material Extrusion
Material extrusion merupakan teknik manufaktur aditif yang menggunakan filamen termoplastik yang berkesinambungan untuk membangun bagian 3D.
Ada juga Fabrikasi Filamen Fusi (FFF) yang merupakan jenis lain tetapi termasuk dalam kategori ini. Ini di kembangkan oleh anggota proyek RepRap yang tidak dibatasi untuk digunakan oleh orang lain. FFF juga disebut sebagai Pencetakan Jet Plastik.
Keuntungan:
- Terdapat berbagai pilihan bahan cetak.
- Teknik pencetakan yang mudah dimengerti.
- Metode perubahan material yang mudah dan ramah pengguna.
- Biaya awal dan operasional yang terbilang murah.
- Cukup sebanding antara waktu cetak lebih cepat untuk bagian kecil dan tipis.
- Tidak perlu ada pengawasan.
- Ukuran peralatan yang kecil jika dibandingkan dengan jenis AM lainnya.
- Proses suhu rendah yang sebanding.
Kekurangan:
- Garis lapisan yang masih terlihat.
- Kepala ekstrusi harus terus bergerak, atau material bakal terbentur.
- Masih diperlukan dukungan di saat-saat tertentu.
- Kekuatan bagian yang buruk di sepanjang sumbu Z (tegak lurus untuk membangun platform).
- Masih memerlukan resolusi yang lebih baik dan area yang lebih luas untuk meningkatkan waktu cetak.
- Cukup rentan terhadap warping dan masalah fluktuasi suhu lainnya, contohnya seperti delaminasi.
- Bahan cetak yang cukup beracun.
Material Jetting
Di dalam material jetting, tetesan bahan bangunan dan pendukung secara selektif disemprotkan ke platform bangunan. Lalu disempurnakan dengan sinar ultraviolet atau panas untuk membentuk objek 3D. Adapun bahan dapat disemprotkan terus-menerus atau bisa juga saat diperlukan yaitu sesuai permintaan untuk membuat bagian-bagiannya.
Teknik material jetting ini memang sangatlah mirip dengan printer inkjet umum. Tetesan bahan diendapkan secara selektif dengan pengaliran lapis demi lapis untuk membuat objek tiga dimensi seperti pada gambar di bawah. Setelah proses ini selesai, disempurnakan baik oleh sinar ultraviolet dalam kasus bahan fotosensitif atau panas yang di sempurnakan untuk bagian logam dan keramik.
Material jetting terdiri dari 3 jenis yaitu:
- PolyJet technology
- NanoParticle Jetting (NPJ)
- Drop-On Demand (DOD)
Keuntungan:
- Memiliki bagian yang sangat akurat dengan resolusi hingga 14 mikron.
- Karena resolusi lapisan akurat yang tinggi, ini dapat menghasilkan bagian yang halus dengan permukaan yang sebanding dengan cetakan injeksi dan akurasi dimensi yang sangat tinggi.
- Pemborosan rendah karena pengaliran yang akurat dan teknologi penjatuhan material sesuai permintaan, tidak seperti proses seperti fusi bedak sintering berlangsung di dalam ruang daya.
- Kemampuan multi-material dan multi-warna dalam volume cetak yang sama.
- Material jetting memiliki sifat mekanik dan termal yang homogen.
Kekurangan:
- Bagian material jetted hanya cocok untuk prototipe non-fungsional, karena ini memiliki sifat mekanik yang buruk.
- Sifat mekanik bahan fotosensitif yang digunakan pada PolyJet dapat menurun seiring waktu dengan cepat.
- Mesin MJ terbilang masih mahal sehingga untuk beberapa aplikasi itu masih tidak layak.
- Menghasilkan bagian yang relatif rapuh sehingga sulit di gunakan di bagian-bagian yang menahan beban produksi.
- Meskipun lebih mudah untuk dilepas, sebagian besar bagian sering kali membutuhkan bahan pendukung.
- Akurasi tinggi memang dapat di capai tetapi bahan masih terbatas dan hanya polimer dan lilin yang dapat digunakan dengan PolyJet.
Kesimpulan
Jadi, apa itu additive manufacturing? Terobosan baru dalam teknologi di industri manufaktur yang mampu membantu perusahaan dalam memproduksi barangnya. Manfaat tersebut bahkan mampu melampaui teknologi manufaktur tradisional.
Lalu apakah additive manufacturing mudah dalam implementasinya? Untuk bisa mengoperasikan proses produksi dengan lebih efisien dan efektif, Anda dapat menggunakan software ERP yang modulnya sudah saling terintegrasi dengan berbagai lini bisnis.
Perusahaan manufaktur juga harus menerapkan sistem pencatatan dengan metode tertentu untuk menghitung pembelian dan penggunaan bahan baku. Tentunya Anda tidak ingin bisnis yang sudah Anda bangun kalah oleh persaingan. Untuk berpacu dengan perkembangan zaman, alangkah baiknya Anda mengimplementasi teknologi dalam bentuk sistem ERP manufaktur.
Untuk mengurangi risiko kerugian akibat salah pencatatan produk, Anda wajib mengunakan software akuntansi dan manufaktur modern yang terintegrasi seperti MASERP.
Agar tidak membingungkan karena jumlah barang yang banyak, fitur Batch Number pada MASERP bisa memudahkan Anda membedakan barang yang baru diproduksi hari ini dengan barang produksi hari sebelumnya sehingga tidak mengalami double produksi.
Segera hubungi konsultan ahli kami untuk mendapatkan jawaban mengenai kendala dan tujuan perusahaan Anda. Klik gambar di bawah ini sekarang untuk mendapatkan jadwal dengan konsultan MASERP!
