9 Jenis Teknologi Pencetakan 3D yang Perlu Anda Ketahui

By | May 7, 2019
Ilustrasi teknologi pencetakan 3D

Tantangan langsung yang dihadapi pemula dengan teknologi cetak 3D adalah membedakan antara berbagai proses dan bahan yang tersedia. Misalnya, apa perbedaan antara jenis pencetakan 3D seperti FDM dan SLS?

Jika Anda dalam kondisi seperti itu, jangan bersedih atau galau. Pencetakan 3D, juga dikenal sebagai manufaktur aditif, adalah proses pembuatan benda padat tiga dimensi menggunakan printer 3D. Benda tersebut dibuat dengan meletakkan lapisan material yang berurutan.

Di artikel ini saya akan menginformasikan teknologi-teknologi apa saja yang digunakan printer 3D. Berikut ini 9 jenis teknologi pencetakan 3D, lengkap dengan cara kerjanya.

1. Teknologi Stereolithografi (SLA)

SLA adalah proses prototyping cepat. Mereka yang menggunakan teknologi ini serius tentang akurasi dan presisi. Teknologi ini dapat menghasilkan objek dari data 3D CAD (yang dihasilkan komputer) hanya dalam beberapa jam.

SLA populer karena detail dan ketepatannya yang halus. Printer 3D yang menggunakan teknologi ini menghasilkan model, pola, prototipe, dan berbagai bagian produksi yang unik.

Printer tersebut mengubah photopolymers cair (jenis plastik khusus) menjadi benda 3D padat, satu lapis pada satu waktu. Plastik pertama dipanaskan untuk mengubahnya menjadi bentuk semi-cair, dan kemudian mengeras saat kontak.

Printer membuat setiap lapisan ini menggunakan laser ultra violet, diarahkan oleh cermin pemindaian X dan Y. Tepat sebelum setiap siklus cetak, blade recoater bergerak melintasi permukaan untuk memastikan setiap lapisan tipis resin menyebar merata di seluruh objek. Siklus cetak berlanjut dengan cara ini, membangun objek 3D dari bawah ke atas.

Setelah selesai, seseorang mengambil objek 3D dari printer dan melepaskannya dengan hati-hati dari platform. Bagian 3D biasanya akan memiliki bak kimia untuk menghilangkan kelebihan resin.

Pencetakan SLA telah menjadi pilihan ekonomis yang disukai untuk berbagai industri. Beberapa di antaranya termasuk otomotif, medis, dirgantara, hiburan, dan juga untuk menciptakan berbagai produk konsumen.

Baca juga:

2. Teknologi Digital Light Processing (DLP)

DLP adalah yang tertua dari teknologi pencetakan 3D, diciptakan oleh seorang pria bernama Larry Hornbeck pada tahun 1987. Ini mirip dengan SLA karena menggunakan photopolymer.

Namun, ada satu perbedaan utama antara keduanya, yaitu sumber cahaya. SLA menggunakan cahaya ultra violet, sedangkan DLP menggunakan sumber cahaya yang lebih tradisional, biasanya lampu busur. Proses ini menghasilkan kecepatan pencetakan yang cukup mengesankan. Saat ada banyak cahaya, resin cepat mengeras (kami berbicara beberapa detik).

Dibandingkan dengan pencetakan 3D SLA, DLP lebih cepat mencetak untuk sebagian besar bagian. Alasannya lebih cepat adalah karena mengekspos seluruh lapisan sekaligus. Dengan pencetakan SLA, laser harus mengeluarkan setiap lapisan ini, dan ini membutuhkan waktu.

Poin plus lainnya untuk teknologi pencetakan DLP adalah kuat dan menghasilkan model resolusi tinggi setiap saat. Lebih ekonomis juga karena menggunakan bahan yang lebih murah, bahkan untuk objek yang rumit dan terperinci.

3. Teknologi Fused Deposition Modeling (FDM)

FDM adalah proses pencetakan 3D yang dikembangkan oleh Scott Crump, dan kemudian diimplementasikan oleh Stratasys Ltd., pada 1980-an. Teknologi ini menggunakan bahan plastik termal tingkat produksi untuk mencetak objek 3D-nya.

FDM populer untuk memproduksi prototipe fungsional, model konsep, dan alat bantu pembuatan. Alasannya karena FDM dapat membuat detail yang akurat dan menawarkan rasio kekuatan dan berat yang luar biasa. Perusahaan terkenal yang menggunakan teknlogi ini antara lain BMW dan Nestle.

Cara kerja FDM sebagai berikut. Sebelum proses pencetakan FDM dimulai, pengguna harus mengiris data CAD 3D (model 3D) menjadi beberapa lapisan menggunakan perangkat lunak khusus.

Data CAD yang diiris pergi ke printer yang kemudian membangun lapisan objek sekaligus pada platform build. Ini dilakukan hanya dengan memanaskan dan kemudian mengekstrusi filamen termoplastik melalui nosel dan ke pangkalan.

Printer juga dapat mengusir berbagai bahan pendukung serta termoplastik. Misalnya, sebagai cara untuk mendukung lapisan atas, printer dapat menambahkan bahan pendukung khusus di bawahnya, yang kemudian larut setelah proses pencetakan.

Seperti banyak teknologi 3D lainnya, objek yang sudah selesai perlu dibersihkan. Bagian FDM mentah dapat menunjukkan garis-garis yang cukup terlihat pada beberapa objek. Ini jelas akan membutuhkan pengamplasan tangan dan finishing setelah pencetakan. Sehingga produk akhir menjadi halus dengan permukaan yang rata.

4. Teknologi Selektif Laser Sintering (SLS)

Pengusaha, penemu, dan guru Amerika bernama Dr. Carl Deckard mengembangkan dan mematenkan teknologi SLS pada pertengahan 1980-an. Ini adalah teknik pencetakan 3D yang menggunakan laser CO2 daya tinggi untuk menyatukan partikel.

Bagaimana cara kerjanya?

Bantalan platform semakin rendah secara bertahap dengan setiap pemindaian laser berturut-turut. Ini adalah proses yang mengulangi satu lapisan pada satu waktu sampai mencapai ketinggian objek.

Ada dukungan yang tidak disinter dari bubuk lain selama proses pembuatan yang mengelilingi dan melindungi model. Ini berarti objek 3D tidak memerlukan struktur pendukung lain selama pembuatan. Seseorang akan menghapus bubuk yang tidak disinter secara manual setelah pencetakan.

SLS menghasilkan objek cetak yang tahan lama dan presisi tinggi, dan dapat menggunakan berbagai bahan. Tentunya sangat cocok untuk komponen dan prototipe yang berfungsi penuh dan digunakan akhir.

SLS sangat mirip dengan teknologi SLA dalam hal kecepatan dan kualitas. Perbedaan utama adalah dengan bahan, karena SLS menggunakan zat bubuk, sedangkan SLA menggunakan resin cair. Beragam bahan yang tersedia inilah yang membuat teknologi SLA begitu populer untuk mencetak custom objek.

5. Teknologi Selective Laser Melting (SLM)

SLM memulai debutnya pada tahun 1995. Teknologi ini bagian dari proyek penelitian di Fraunhofer Institute ILT, yang terletak di kota paling barat Aachen, Jerman.

Seperti SLA, SLM juga menggunakan sinar laser berdaya tinggi untuk membentuk bagian 3D. Selama proses pencetakan, sinar laser melebur berbagai serbuk logam menjadi satu.

Saat sinar laser mengenai lapisan tipis material, sinar itu secara selektif bergabung atau mengelas partikel-partikel tersebut. Setelah satu siklus cetak lengkap, printer menambahkan lapisan baru bahan bertenaga ke yang sebelumnya.

Objek kemudian diturunkan dengan jumlah tepat dari ketebalan satu lapisan. Ketika proses cetak selesai, seseorang akan secara manual menghapus bubuk yang tidak digunakan dari objek.

Perbedaan utama antara SLM dan SLS adalah bahwa SLM sepenuhnya melelehkan bubuk, sedangkan SLS hanya melelehkan sebagian (sinters). Secara umum, produk akhir SLM cenderung lebih kuat karena mereka memiliki lebih sedikit atau tidak ada lubang.

SLM digunakan untuk membuat objek 3D yang memiliki struktur kompleks, geometri, dan dinding tipis. Industri dirgantara menggunakan pencetakan 3D SLM di beberapa proyek perintisnya. Jelaslah ini adalah teknologi yang mahal sehingga tidak praktis atau populer di kalangan pengguna rumahan.

6. Teknologi Electron Beam Melting (EBM)

Sebuah perusahaan Swedia bernama Arcam AB mendirikan EBM pada tahun 1997. Ini adalah teknologi pencetakan 3D yang mirip dengan SLM, karena menggunakan teknik fusi bed powder.

Perbedaan antara keduanya adalah sumber daya. SLM menggunakan laser berdaya tinggi di dalam kamar gas mulia (gas inert). Sementara itu, EBM menggunakan berkas elektron yang kuat dalam ruang hampa. Kecuali sumber daya, proses yang tersisa antara keduanya sangat mirip.

Penggunaan utama EBM adalah untuk bagian logam cetak 3D. Karakteristik utamanya adalah kemampuannya untuk mencapai geometri yang kompleks dengan kebebasan desain. EBM juga menghasilkan bagian-bagian yang sangat kuat dan padat dalam rias wajah mereka.

Berikut adalah beberapa fitur mengesankan EBM lainnya:

  • Tidak membutuhkan peralatan tambahan untuk proses pencetakan 3D
  • Penggunaan bahan baku yang efisien
  • Mengurangi waktu tunggu yang mengakibatkan bagian mendapatkan pasar lebih cepat
  • Dapat membuat komponen yang berfungsi penuh dan tahan lama sesuai permintaan untuk industri yang luas

7. Teknologi Laminated Object Manufacturing (LOM)

Sebuah perusahaan California bernama Helisys Inc. (sekarang Cubic Technologies), pertama kali mengembangkan LOM sebagai metode pencetakan 3D yang efektif dan terjangkau.

LOM adalah sistem prototyping cepat yang bekerja dengan cara melebur atau melaminasi lapisan plastik atau kertas menggunakan panas dan tekanan. Pisau atau laser yang dikendalikan komputer memotong objek ke bentuk yang diinginkan.

Setelah setiap lapisan yang dicetak selesai, platform bergerak turun sekitar 1/16 inci, siap untuk lapisan berikutnya. Printer kemudian menarik selembar materi baru melintasi media tempat ia melekat dengan rol berpemanas. Proses dasar ini terus berulang sampai bagian 3D selesai.

LOM mungkin bukan metode pencetakan 3D yang paling populer saat ini. Meski demikian, LOM tetap menjadi salah satu yang tercepat dan yang paling terjangkau untuk membuat prototipe 3D. Hal ini karena rendahnya biaya bahan yang digunakan (kertas dan plastik). Tak hanya itu, LOM juga dapat membuat objek cetak 3D yang cukup besar.

8. Teknologi Binder Jetting (BJ)

Institut Teknologi Massachusetts (MIT) pertama kali menemukan teknologi BJ. Teknlogi ini disebut juga pencetakan bed powder, pencetakan 3D inkjet, dan pencetakan drop-on-powder.

BJ adalah proses pencetakan 3D yang menggunakan dua jenis bahan untuk membangun objek: bahan berbasis bubuk (biasanya gypsum) dan agen ikatan. Seperti namanya, agen “ikatan” bertindak sebagai perekat yang kuat untuk menempelkan (mengikat) lapisan bubuk.

Nosel printer mengusir pengikat dalam bentuk cair yang mirip dengan printer inkjet 2D biasa. Setelah menyelesaikan setiap lapisan, pelat menjadi sedikit lebih rendah untuk memungkinkan lapisan berikutnya. Proses ini berulang sampai objek mencapai ketinggian yang diperlukan.

Empat bahan populer yang digunakan dalam pencetakan BJ meliputi:

  • Keramik
  • Logam
  • Pasir
  • Plastik

Teknologi BJ tidak bisa digunkana untuk membuat objek cetak 3D resolusi sangat tinggi atau terlalu kasar. Meski demikian, teknologi ini punya keuntungan lain.

Sebagai contoh, printer berteknologi BJ bisa mencetak bagian-bagian dengan warna penuh. Untuk melakukan ini, Anda cukup menambahkan pigmen warna ke binder, yang biasanya meliputi hitam, putih, cyan, kuning, dan magenta.

Teknologi ini masih dalam pengembangan, jadi mungkin saja lebih banyak hal besar di masa depan dari penggunaan BJ. Saat ini, teknologi BJ digunakan dalam prototyping cepat, industri penerbangan, otomotif, dan medis.

Baca juga: 10 Tips Memilih Printer 3D untuk Pemula

9. Teknologi Material Jetting (MJ) Polyjet dan Wax Casting

Anda juga akan mendengar Material Jetting disebut sebagai pengecoran lilin. Tidak seperti teknologi pencetakan 3D lainnya, tidak ada penemu tunggal untuk MJ. Faktanya, teknlogi ini telah digunakan perusahaan perhiasan selama berabad-abad untuk membuat perhiasan custom berkualitas tinggi.

 Saat ini, printer MJ 3D menghasilkan objek cetak beresolusi tinggi, terutama untuk industri gigi dan perhiasan. Cara kerjanya bagaimana?

Begini cara kerjanya. Setelah model 3D (file CAD) diunggah ke printer, semua sistem berjalan. Printer menambahkan lilin cair (yang dipanaskan) ke platform pembuatan aluminium dalam lapisan yang terkontrol.

Segera setelah bahan yang dipanaskan mendarat di pelat pembangun, bahan tersebut mulai mendingin dan mengeras. Saat bagian 3D menumpuk, bahan seperti gel membantu mendukung proses pencetakan geometri yang lebih kompleks. Setelah bagian tersebut selesai, Anda dapat menggunakannya segera, tidak perlu dilakukan post-curing lebih lanjut.

Demikianlah 9 jenis teknologi pencetakan 3D. Cukup rumit memang,namun semoga saja Anda punya gambaran dasar tentang pencetakan 3D.

Artikel Terkait:

  • No Related Posts

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *