Product Design Engineering tidak lepas dari 3D Printing yang sudah mulai menjadi fasilitas dalam memodelkan konsep desain produknya secara tangible. Fundamental dari mesin cetak 3D (3D printing) adalah Manufaktur Aditif (Additive Manufacturing) yang merupakan teknik pencampuran material layer demi layer untuk membentuk objek tiga dimensi (3D) yang diinginkan. Teknik pencampuran tersebut dapat berupa fusion (peleburan), binding (pengikatan), atau solidifying (pemadatan, seperti resin dan bubuk). Istilah-istilah seperti 3D printing, rapid prototyping, direct digital manufacturing, rapid manufacturing, dan solid freeform fabrication dapat dikategorikan sebagai Manufactur Aditif. Mekanisme transfer data pada Manufaktur Aditif ini menggunakan data 3D terkomputerisasi dalam bentuk Standard Tessellation Language (STL). Teknologi Manufaktur Aditif masih berevolusi dalam memberikan luaran dengan akurasi dan waktu proses yang lebih baik dibandingkan mesin perkakas Computer Numerical Control (CNC).

Gambar 1. Skema 3D Printing berbasis FDM
Sumber: Abdulhameed, O., Al-Ahmari, A., Ameen, W., & Mian, S. H. (2019)

Teknik cetak tiga dimensi yang lazim dipakai adalah Fused Deposition Modeling (FDM) seperti skema pada Gambar 1. Prinsip FDM ini adalah teknologi manufaktur berbasis layer. Pada teknologi pencetakan ini, material filamen diekstruksikan melalui nozzle yang dipanaskan sehingga material leleh (cair). Selanjutnya, nozzle bergerak mengikuti arah sesuai perintah menimbun layer demi layer untuk membentuk benda tiga dimensi.

Gambar 2 Jumlah Paten bidang Manufaktur Aditif
Sumber: Abdulhameed, O., Al-Ahmari, A., Ameen, W., & Mian, S. H. (2019)

Manufaktur Aditif (MA) pertama kali didemonstrasikan oleh Kodama pada tahun 1980 melalui publikasi artikel berjudul “Three-Dimensional Data Display by Automatic Preparation of a Three-Dimensional Model”. Pada tahun 1987, Chuck Hall sang penemu 3D printing melalui ciptaannya yaitu prinsip stereolithography (SLA) dan format file tiga dimensi Standard Tessellation Language (STL) yang bekerja dengan mencairkan polimer (sering disebut sebagai filamen) oleh laser kemudian terpadatkan membentuk objek tiga dimensi. Hak Kekayaan Intelektual (HKI) dalam bentuk paten yang diberikan (granted) terus meningkat jumlahnya seperti dari tahun 19882 s/d 2012 seperti pada gambar 1. Hal ini mengindikasikan bahwa masih luas inovasi dalam bidang Manufaktur Aditif yang dapat dikembangkan khususnya tingkat akurasi dan kecepatan proses. Beberapa perusahaan yang serius dalam mengembangkan 3D printing juga sudah banyak memasarkan 3D printing dengan berbagai keunikannya, seperti Makerbot, Form labs,, HP Fusion Jet, Ender, Flash Forge, Creality, dan lainnya. Di lain pihak, The National Aeronautics and Space Administration (NASA) telah melakukan experiment pada Zero-G Technology untuk efisiensi dan efisiensi teknologi mesin cetak tiga dimensi tersebut.  Penelitian dibidang Manufaktur Aditif ini terus berlanjut walau sudah ada 3D Printer (courtesy: Photonic Professional GT) yang dapat mencetak produk setipis rambut. Inovasi-inovasi pada mesin cetak tiga dimensi tersebut terus berkembang dalam bidang teknologi (contoh: hybridization), material (contoh: gamma TiAl, produk dan bisnis.

Manufaktur Aditif memliki beragam benefit, seperti fleksibilitas desain, kemampun untuk membentuk struktur kompleks, mudah digunakan, dan penyesuaian produk yang mudah. Sampai saat ini, teknologi Manufaktur Aditif masih berkembang mengingat batasan-batasan yang masih ada, seperti, ukuran komponen yang harus disesuaikan dengan ruang volume kerja mesin cetak, ongkos, efisiensi manufaktur yang masih rendah, tingkat akurasi yang belum baik, keterbatasan material dan lain-lain. Oleh karena itu, eksplorasi dibidang mesin cetak tiga dimensi ini masih akan terus berkembang sampai mesin cetak tiga dimensi ini benar-benar dapat menghasilkan objek dengan tingkat akurasi yang tinggi dan efisiensi manufaktur yang tinggi khususnya dari waktu prosesnya.

SDG: 9 Industry, Innovation, & Infrastructure

Artikel ini disadur dari referensi berikut:

Abdulhameed, O., Al-Ahmari, A., Ameen, W., & Mian, S. H. (2019). Additive manufacturing: Challenges, trends, and applications. Advances in Mechanical Engineering, 11(2), 1687814018822880.