DAY 1

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Perkembangan teknologi pada saat ini telah mengalami kemajuan yang sangat pesat, salah satunya adalah teknologi 3D printing atau juga dikenal sebagai additive manufacturing (AM). Teknologi 3D printing adalah proses pembuatan benda padat dari sebuah file digital. Proses pencetakan objek tiga dimensi ini dikenal sebagai additive process (Mahamood dkk, 2016). Teknologi 3D printing yang menggunakan additive manufacturing process dimana produk dibuat atau dicetak berdasarkan lapis demi lapis (layer by layer) dengan serangkaian cross sectional slices (Barry, 2012). Teknologi ini diaplikasikan diberbagai bidang teknik dan industri seperti pesawat terbang, bioengineering, medical devices, medical implant dan produk otomotif. Ada banyak sistem additive manufacturing yang tersedia di pasaran seperti fused deposition modeling (FDM), direct metal deposition (DMD), selective laser sintering (SLS), inkjet modeling (IJM) dan stereo-lithography (SLA) (Mohamed, 2014).

Sejarah perkembangan teknologi 3D printing tidak akan terlepas dari seorang Charles W. Hull atau sering disapa Chuck Hull. Ia lahir pada 12 Mei 1939 di Clifton, Colorado. Pada tahun 1961, pria yang dikenal sebagai The Father of 3D Printing ini berpindah ke California.

 

 

 

 

Pada tahun 1984, Chuck Hull mengembangkan metode Stereolithography Apparatus (SLA) 3D Printer. Ini merupakan metode komersial pertama kali yang digunakan pada teknologi 3D printing.  Metode ini memanfaatkan seberkas sinar ultraviolet yang ditembakkan ke permukaan sebuah wadah (vat) yang berisi cairan photopolymer (resin).​ Cairan photopolymer (resin) akan langsung mengeras saat sinar laser mengenai permukaannya. Metode Stereolithography Apparatus (SLA) 3D Printer berkerja dengan prinsip layer by layer (lapisan demi lapisan). Setelah satu layer selesai dikerjakan, sebuah platform yang membawa sejenis alat penyapu (recoater blade) digerakkan turun untuk membersihkan sisa-sisa resin di permukaan layer. Langkah selanjutnya adalah menembakkan kembali berkas sinar ultraviolet di atas layer yang telah dibersihkan. Dua tahun kemudian, yaitu pada tahun 1986, setelah metode Stereolithography Apparatus (SLA) 3D Printer berhasil dikembangkan, Chuk Hull mematenkannya.

 

B.     Definisi Additive Manufacture

Additive Manufacture merupakan istilah formal yang dulunya disebut rapid prototyping dan yang populer disebut 3D printing. Istilah rapid prototyping (RP) digunakan dalam berbagai industri untuk menggambarkan proses pembuatan representasi sistem atau bagian dengan cepat sebelum rilis akhir atau komersialisasi. Dengan kata lain, penekanan diberikan pada pembuatan sesuatu dengan cepat dan hasilnya adalah prototipe atau model dasar yang akan menjadi dasar untuk model selanjutnya dan produk akhir. Konsultan manajemen dan insinyur perangkat lunak juga menggunakan istilah prototipe cepat untuk menggambarkan proses pengembangan solusi bisnis dan perangkat lunak secara bertahap yang memungkinkan klien dan pemangku kepentingan lainnya menguji ide-ide dan memberikan umpan balik selama proses pengembangan.

 

1.      Perbedaan Additive Manufacture dan Rapid Prototyping

Perbedaan dari segi definisi:

         Additive Manufacturing:

Additive Manufacturing (AM) adalah proses pembuatan objek tiga dimensi dengan membangun lapisan per lapisan dari bahan yang sesuai. Metode ini sering disebut juga sebagai "pencetakan 3D" atau "manufaktur aditif". AM memungkinkan pembuatan objek yang kompleks secara geometri dengan menggunakan berbagai bahan, termasuk logam, plastik, keramik, atau bahkan biomaterial.

         Rapid Prototyping

Rapid prototyping (RP) adalah proses pembuatan model fisik atau prototipe dari desain produk menggunakan metode cepat dan otomatis. Metode ini umumnya digunakan dalam pengembangan produk untuk menguji dan memvalidasi desain sebelum produksi massal. RP juga menggunakan pendekatan lapisan per lapisan, tetapi tidak sejauh Additive Manufacturing dalam hal material dan aplikasi yang luas.

 

Perbedaan dari segi tujuan :

         Additive Manufacturing

Tujuan utama Additive Manufacturing adalah untuk membuat produk akhir atau komponen yang siap digunakan secara langsung. Metode ini digunakan dalam produksi massal atau produksi on-demand, di mana produk dapat dibuat secara langsung dari data digital tanpa memerlukan proses pengolahan lanjutan.

         Rapid Prototyping

Tujuan utama Rapid Prototyping adalah untuk membuat prototipe fisik yang digunakan untuk pengujian, evaluasi, dan verifikasi desain produk sebelum produksi massal. Metode ini memungkinkan perubahan cepat dalam iterasi desain dan pengembangan produk.

 

Perbedaan dari segi aplikasi:

         Additive Manufacturing

Additive Manufacturing digunakan dalam berbagai industri, termasuk manufaktur, kedirgantaraan, otomotif, kedokteran, dan banyak lagi. Metode ini memungkinkan produksi suku cadang, alat, komponen mesin, peralatan medis, dan bahkan produk khusus yang dibuat sesuai kebutuhan.

         Rapid Prototyping

Rapid Prototyping umumnya digunakan dalam pengembangan produk baru, khususnya dalam industri seperti desain produk, rekayasa, arsitektur, dan bidang kreatif lainnya. Prototipe ini membantu dalam memvalidasi desain, mempercepat proses pengembangan, dan memungkinkan komunikasi yang lebih baik antara tim pengembangan.

 

Perbedaan dari segi material:

         Additive Manufacturing

Additive Manufacturing mampu menggunakan berbagai jenis material, termasuk logam, plastik, keramik, biomaterial, serat komposit, dan lainnya. Hal ini memungkinkan produksi produk akhir yang memiliki sifat material yang diinginkan.

         Rapid Prototyping

Rapid Prototyping lebih fokus pada penggunaan material plastik atau resin yang lebih murah dan mudah dicetak dalam pembuatan prototipe. Material yang digunakan dalam Rapid Prototyping seringkali tidak memiliki sifat yang sama dengan material akhir yang digunakan dalam produksi massal.

 

Struktur tersebut dapat dijelaskan dengan membedakan arti istilah "teknologi" dari "aplikasi". Teknologi didefinisikan sebagai ilmu dari proses teknis dan menggambarkan pendekatan ilmiah. Aplikasi merujuk pada bagaimana teknologi digunakan untuk mendapatkan manfaat darinya, yang juga disebut pendekatan praktis.

Pemahaman yang lebih baik dapat diperoleh melalui berbagai kelas aplikasi, yang disebut "tingkat aplikasi", didefinisikan. Definisi ini umum diterima tetapi belum sepenuhnya terstandarisasi, dan meskipun upaya telah dilakukan untuk standarisasi, terkadang masih digunakan istilah yang berbeda-beda. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar di atas, teknologi AM ditandai oleh dua tingkat aplikasi utama, yaitu "Rapid Prototyping" dan "Rapid Manufacturing".

Rapid prototyping menggambarkan semua aplikasi yang berkaitan dengan pembuatan prototipe, sampel, model, atau mock-up. Sementara itu, manufaktur cepat digunakan ketika bagian akhir atau bahkan produk jadi diproduksi.

 

2.      Perbedaan Additive Manufacture dengan Permesinan CNC

Additive Manufacture memiliki beberapa persamaan dengan teknologi mesin CNC. CNC juga merupakan teknologi berbasis komputer yang digunakan untuk memproduksi produk. Perbedaan utama antara CNC dan AM adalah bahwa CNC adalah proses pengurangan material daripada penambahan material, yang membutuhkan blok material setidaknya sebesar bagian yang akan dibuat. Bagian ini membahas berbagai topik di mana perbandingan antara mesin CNC dan AM dapat dibuat. Tujuannya bukanlah untuk mempengaruhi pemilihan satu teknologi daripada yang lain, tetapi untuk menetapkan bagaimana teknologi ini dapat diterapkan untuk berbagai tahap dalam proses pengembangan produk atau untuk jenis produk yang berbeda.

 

Perbedaan dari segi material:

         Additive Manufacturing

AM dapat menggunakan berbagai jenis material, termasuk logam, plastik, keramik, dan bahkan biomaterial. Metode ini memungkinkan pilihan material yang lebih luas dan kemampuan untuk mencetak objek dengan sifat material yang kompleks.

         Permesinan CNC

Permesinan CNC biasanya digunakan untuk material padat seperti logam, plastik, kayu, dan bahan komposit. Material ini umumnya dipotong, dibor, atau diukir untuk mencapai bentuk dan dimensi yang diinginkan.

 

Perbedaan dari segi kecepatan:

         Additive Manufacturing

AM seringkali membutuhkan waktu yang lebih lama untuk memproduksi objek karena proses pembangunan lapisan per lapisan. Namun, AM dapat menghasilkan objek dengan bentuk yang kompleks dan struktur internal yang rumit.

         Permesinan CNC

Permesinan CNC umumnya lebih cepat dalam menghasilkan produk dibandingkan dengan AM. Pada permesinan CNC, material benda kerja dihilangkan secara bertahap dengan menggunakan alat potong yang dikendalikan secara komputer. Ini memungkinkan produksi objek dalam waktu relatif singkat, tergantung pada kompleksitas dan ukuran objek yang dibuat.[AD1] 

 

Perbedaan dari segi proses produksi:

         Additive Manufacturing

AM memungkinkan pembuatan produk dari awal hingga akhir dengan menggunakan metode cetak 3D. Proses ini melibatkan pencairan, pembekuan, atau pengikatan material dalam bentuk lapisan-lapisan yang saling berhubungan untuk membentuk objek yang diinginkan.

         Permesinan CNC

Permesinan CNC melibatkan penghilangan material dengan menggunakan alat potong seperti bor, pahat, atau pahat end mill. Mesin CNC memahat benda kerja secara presisi sesuai dengan program yang telah ditentukan.

 

 

 

Perbedaan dari segi kompleksitas geometri:

         Additive Manufacturing

AM memungkinkan pembuatan objek dengan geometri yang sangat kompleks. Dalam proses AM, objek dibangun secara bertahap melalui penambahan lapisan-lapisan material. Hal ini memungkinkan pembuatan struktur internal kompleks, geometri organik, dan fitur-fitur yang sulit atau bahkan tidak mungkin dicapai dengan metode manufaktur konvensional seperti permesinan CNC. AM memungkinkan desain bebas hambatan, sehingga memungkinkan kreasi objek dengan detail tinggi dan fungsi yang kompleks.

         Permesinan CNC

Meskipun permesinan CNC dapat menghasilkan komponen dengan presisi tinggi, kompleksitas geometri yang dapat dicapai terbatas oleh alat potong dan aksesibilitas mesin. Permesinan CNC umumnya cocok untuk geometri yang relatif sederhana seperti permukaan datar, lubang lurus, sudut tajam, dan fitur-fitur yang dapat dicapai dengan alat potong yang tersedia. Struktur internal kompleks atau bentuk yang rumit dapat menjadi sulit atau tidak mungkin dihasilkan melalui permesinan CNC konvensional.

 

Perbedaan dari segi akurasi:

         Additive Manufacturing

Akurasi dalam AM dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti teknik AM yang digunakan, parameter pencetakan, kualitas mesin, dan material yang digunakan. Meskipun banyak teknik AM yang dapat mencapai toleransi presisi yang tinggi, akurasi objek cetakan biasanya lebih rendah dibandingkan dengan permesinan CNC. Faktor seperti ketebalan lapisan, ukuran nozzle, ketepatan pergerakan meja, dan kestabilan proses AM dapat mempengaruhi akurasi cetakan.

         Permesinan CNC

Permesinan CNC umumnya memiliki tingkat akurasi yang tinggi. Mesin CNC dikendalikan oleh program komputer yang memungkinkan pergerakan alat potong dengan presisi yang sangat tinggi. Selain itu, penggunaan alat potong yang tepat dan sistem pemotongan yang stabil dapat mencapai toleransi yang sangat ketat dan akurasi yang tinggi dalam pembentukan objek.

 

Keakuratan mesin CNC di sisi lain terutama ditentukan oleh resolusi pemosisian yang serupa di sepanjang ketiga sumbu ortogonal dan oleh diameter alat pemotong putar. Ada faktor-faktor yang ditentukan oleh geometri pahat, seperti jari-jari sudut internal, tetapi ketebalan dinding bisa lebih tipis dari diameter pahat karena merupakan proses pengurangan. Dalam kedua kasus, detail yang sangat halus juga akan menjadi fungsi geometri dan properti yang diinginkan dari bahan bangunan.

 

Perbedaan dari segi pemrograman:

         Additive Manufacturing

Dalam AM, pemrograman dilakukan berdasarkan model 3D objek yang akan dicetak. Model 3D tersebut kemudian diubah menjadi format file khusus seperti STL atau AMF yang digunakan oleh perangkat lunak slicing. Pada tahap slicing, perangkat lunak akan memecah model menjadi lapisan-lapisan yang akan dicetak dan menghasilkan instruksi gerakan untuk mesin AM. Pemrograman AM mencakup penentuan parameter cetak, seperti ketebalan lapisan, kecepatan cetak, dan pengaturan material.

         Permesinan CNC :

Dalam permesinan CNC, pemrograman dilakukan dengan menggunakan bahasa pemrograman khusus seperti G-code. Pemrograman CNC melibatkan penentuan jalur gerakan alat potong dengan koordinat XYZ, serta parameter pemotongan seperti kecepatan pemotongan, feedrate, dan toolpath yang tepat. Pemrogram harus mengerti kode pemrograman CNC dan memiliki pengetahuan tentang geometri benda kerja serta operasi yang diperlukan.

 

Perbedaan dari segi aplikasi:

         Additive Manufacturing

AM digunakan dalam berbagai industri, termasuk manufaktur, kedirgantaraan, otomotif, kedokteran, dan desain produk. Metode ini cocok untuk pembuatan prototipe, alat khusus, produksi on-demand, dan bahkan produksi massal.

         Permesinan CNC

Permesinan CNC digunakan dalam produksi massal, manufaktur presisi, dan pembuatan alat. Metode ini ideal untuk pembuatan komponen logam yang rumit, termasuk bagian mesin, matriks cetakan, atau komponen elektronik.

 

C.    Manfaat Additive Manufacture

1.      Inovasi Desain

Memungkinkan kreasi desain yang kompleks dan rumit yang sulit atau tidak mungkin dicapai melalui metode manufaktur tradisional. AM memberikan kebebasan desain yang tinggi dengan kemampuan untuk membuat struktur internal yang rumit, geometri yang rumit, dan objek dengan kustomisasi tinggi.

2.      Penghematan Biaya dan Waktu

AM dapat mengurangi biaya produksi dengan menghilangkan kebutuhan akan peralatan dan alat khusus yang mahal. Selain itu, proses AM lebih cepat daripada metode tradisional dalam membuat prototipe dan bagian produksi, mengurangi waktu pengembangan produk dan memungkinkan peluncuran produk yang lebih cepat ke pasar.

3.      Personalisasi dan Kustomisasi

AM memungkinkan produksi masal dengan kustomisasi tinggi, yang memungkinkan pembuatan produk yang disesuaikan dengan kebutuhan dan preferensi individu. Ini dapat mencakup produk medis yang dipersonalisasi, alat dan perlengkapan yang disesuaikan, atau bahkan produk konsumen yang unik.

4.      Pengurangan Limbah

Dalam AM, material yang digunakan hanya didepositkan sesuai kebutuhan, menghasilkan sedikit atau tanpa limbah produksi. Ini membantu mengurangi dampak lingkungan dan biaya yang terkait dengan pengelolaan limbah.

5.      Penelitian dan Pengembangan

AM memungkinkan inovasi dan penelitian dalam pengembangan material baru, proses produksi yang lebih efisien, dan pengembangan teknologi baru. Ini membuka peluang untuk eksplorasi dan penemuan di berbagai bidang seperti kedokteran, otomotif, aerospace, arsitektur, dan lain-lain.

6.      Produksi On-Demand

AM memungkinkan produksi on-demand, di mana produk dapat dicetak secara langsung saat diperlukan tanpa harus mempertahankan persediaan yang besar. Ini memungkinkan fleksibilitas produksi dan pengurangan risiko stok yang berlebihan.

7.      Kreativitas dan Kolaborasi

AM mendorong kolaborasi dan kreativitas dalam desain dan produksi. Dengan kemampuan untuk mencetak prototipe dengan cepat, berbagi file desain dengan mudah, dan melakukan iterasi desain dengan cepat, AM memfasilitasi kolaborasi antara desainer, insinyur, dan pemangku kepentingan lainnya.

8.      Pendidikan dan Pelatihan

Studi tentang AM membuka peluang pendidikan dan pelatihan dalam teknologi yang terkait dengan desain produk, pengembangan material, pemodelan 3D, dan proses manufaktur. Ini mempersiapkan individu untuk karir dalam industri manufaktur yang terus berkembang.

 

D.    Tujuan Additive Manufacture

Dengan kombinasi manfaat ini, tujuan AM adalah untuk mengubah cara produk diproduksi, memfasilitasi inovasi, meningkatkan efisiensi, dan memungkinkan kustomisasi yang lebih tinggi dalam berbagai sektor industri.