Ikuti saya di: 
Mempelajari semua tentang pembuatan prototipe cepat
Rapid Prototyping (RP) adalah istilah yang relatif baru yang hanya menjelaskan proses pembuatan prototipe dengan cepat menggunakan proses manufaktur canggih, mencoba untuk mengevaluasi desain produk baru secara visual dan fungsional dan terus mengoptimalkan desain. Insinyur atau desainer mengubah ide-ide hebat menjadi model konseptual realistis yang mensimulasikan penampilan dan gaya kerja produk akhir, dan menjalani serangkaian validasi sebelum beralih ke produksi massal. Prototipe adalah versi asli dari produk akhir, digunakan untuk mengevaluasi desain, teknik pengujian, menganalisis prinsip kerja produk, menyesuaikan desain, bahan, dimensi, bentuk, perakitan, warna, manufakturabilitas, dan kekuatan, tepat waktu menghindari potensi perangkap, dan meningkatkan kualitas produk akhir. Artikel ini mengeksplorasi tujuh metode prototyping yang populer saat ini, dan membandingkan karakteristik material dari suku cadang yang diproduksi oleh berbagai proses. Selain itu, dirangkum faktor-faktor kunci yang harus diperhatikan dalam berbagai proses manufaktur. Tujuannya adalah untuk membantu desainer memilih proses pembuatan prototipe terbaik.
Definisi pembuatan prototipe cepat
Rapid prototyping adalah proses memproduksi model secepat mungkin untuk mensimulasikan produk akhir. Ada puluhan metode manufaktur yang dapat membuat prototipe, yang paling mengesankan adalah pembuatan aditif, yaitu pencetakan 3D. Namun, permesinan CNC manufaktur subtraktif tradisional juga dapat menghasilkan prototipe berkualitas tinggi. Pencetakan 3D dan pembuatan prototipe cepat sangat cocok, memungkinkan pembuatan komponen dengan bentuk geometris yang hampir tidak terbatas, hanya membutuhkan satu printer dan tidak ada alat lain. Pencetakan 3D dapat menghasilkan komponen dengan sifat mekanik yang sangat mirip dengan berbagai bahan yang diproduksi menggunakan metode manufaktur tradisional.
7 jenis proses pembuatan prototipe
Proses | Bernama | DESKRIPSI | SELESAI | BAHAN CONTOH |
Stereolithografi | SLA | Polimer fotosensitif yang disembuhkan dengan laser | Kisaran lapisan aditif tipikal adalah 0.002-0.006 inci (0.051-0.152 mm) | Seperti termoplastik |
Sintering Laser Selektif | SLS | Serbuk sinter laser | Lapisan aditif tipikal berukuran sekitar 0.004 inci (0.102 mm) | Seperti nilon dan TPU |
Sintering Laser Logam Langsung | DMLS | Serbuk Logam Sinter Laser | Kisaran lapisan aditif tipikal adalah 0.0008-0.0012 inci (0.020-0.030 mm) | Seperti baja tahan karat, titanium, kromium, aluminium, dan bahan logam paduan besi nikel kromium |
Pemodelan Deposisi Fusi | FDM | Ekstrusi menyatu | Kisaran lapisan aditif tipikal adalah 0.005-0.013 inci (0.127-0.330 mm) | Seperti ABS, PC, PC/ABS, PPSU dan plastik lainnya |
PoliJet | PJET | Polimer Fotosensitif Jet UV Cured | Kisaran lapisan aditif tipikal adalah 0.0006-0.0012 inci (0.015-0.030 mm) | Seperti PMMA, polimer fotosensitif elastis |
Mesin CNC | Cnc | Gunakan mesin penggilingan dan mesin bubut CNC untuk menghilangkan material berlebih | Hapus bahan berlebih (halus) | Sebagian besar plastik dan logam tingkat teknik, memiliki ratusan bahan |
Pengecoran Vakum | VC | Gunakan cetakan silikon untuk membuat bagian plastik replika | Halus atau dengan tekstur yang dipilih | Termoplastik tingkat teknik |
Keuntungan dan kerugian dari metode manufaktur yang berbeda
SLA
SLA: SLA adalah metode manufaktur aditif tertua, terpopuler, dan paling hemat biaya, dan merupakan metode pencetakan 3D pertama yang diterapkan pada perdagangan. Ini adalah proses menggunakan laser ultraviolet yang dikendalikan komputer untuk menyembuhkan resin polimer fotosensitif cair lapis demi lapis, dan mengulangi proses tersebut untuk membuat komponen. Penampang lapis demi lapis berasal dari file desain CAD (format .stl). Perlu dicatat bahwa file CAD dalam format.stl telah menjadi bahasa komputer default untuk sebagian besar printer 3D.
Keuntungan: Dibandingkan dengan proses aditif lainnya, SLA dapat menghasilkan prototipe dan suku cadang berkualitas tinggi dengan bentuk geometris yang rumit. SLA cepat, berbiaya rendah, dan suku cadang yang diproduksi memiliki penyelesaian permukaan yang sangat baik dan detail yang optimal, mempertahankan toleransi yang ketat. Ada beberapa perpustakaan bahan yang dapat dipilih, seperti sifat optik, mekanik, dan termal, agar sesuai dengan termoplastik standar, teknik, dan industri. Prototipe SLA biasanya digunakan untuk pembuatan prototipe medis, juga untuk model master pengecoran vakum.
kekurangan: Prototipe manufaktur SLA seringkali memiliki kekuatan yang tidak memadai dan tidak cocok untuk pengujian dalam situasi ekstrem. Selain itu, sinar ultraviolet melemah seiring waktu di lingkungan yang lembab.
SLS
SLS: SLS adalah teknologi pencetakan 3D untuk pembuatan prototipe logam dan plastik. Ini adalah proses pembuatan prototipe lapis demi lapis menggunakan pemanas laser berkekuatan tinggi yang dikendalikan komputer dan bahan bubuk sintering, seperti bubuk nilon atau TPU elastis yang mirip dengan plastik kelas rekayasa. Teknologi SLS dapat ditelusuri kembali ke tahun 1980-an, dan dipatenkan oleh Carl Deckard. Mirip dengan banyak proses pencetakan 3D lainnya, ia dapat memproduksi komponen dengan bentuk geometris yang rumit, termasuk fitur internal, potongan bawah, dinding tipis, dll., seperti komponen dengan struktur kisi internal yang sulit dicapai dengan pemesinan CNC.
Keuntungan: Dibandingkan dengan SLA, suku cadang SLS lebih akurat dan tahan lama, serta cocok untuk beberapa pengujian fungsional.
kekurangan: Permukaan bagian SLS memiliki tekstur granular atau berpasir, tidak memiliki detail halus, dan sangat kasar. Pemrosesan sekunder diperlukan untuk mencapai hasil estetika, dan bahan yang tersedia terbatas.
DMLS
DMLS: DMLS adalah teknologi pencetakan 3D untuk membuat prototipe logam dan komponen penggunaan akhir, mengelas bubuk lapis demi lapis hingga komponen selesai. Bagian DMLS dapat dibuat dari sebagian besar bahan paduan, dan tentu saja, bahan yang sama dengan bagian akhir dapat dipilih untuk menghasilkan prototipe yang kuat dan fungsional.
Keuntungan: DMLS dapat membuat prototipe logam (biasanya dengan kepadatan 97%) untuk pengujian fungsional, dan dapat membuat fitur atau saluran internal yang tidak dapat diselesaikan dengan proses tradisional. Sifat mekanis suku cadang DMLS pada dasarnya konsisten dengan suku cadang manufaktur tradisional.
kekurangan: Permukaan bagian DMLS kasar dan membutuhkan perawatan pasca yang mahal. Jika DMLS digunakan untuk memproduksi beberapa bagian logam, biayanya bisa tinggi.
FDM
FDM: Dalam proses pencetakan deposisi leleh (FDM), bahan termoplastik (seperti ABS, polikarbonat, atau campuran ABS/polikarbonat) dilebur dalam nosel yang dipanaskan oleh printer, dan kemudian nosel bergerak di sepanjang jalur yang ditentukan, meletakkan bahan resin cair lapis demi lapis, membuat prototipe dari bawah ke atas.
Keuntungan: FDM dapat memilih dari bahan termoplastik asli, menghasilkan komponen yang berbiaya rendah dan kuat, serta mampu melakukan beberapa pengujian fungsional. Tentu saja proses ini juga dapat menghasilkan part dengan struktur yang kompleks. Teknologi FDM mudah digunakan, mengakomodasi berbagai jenis dan warna plastik dalam pembuatan satu bagian, serta cukup aman, bersih, dan bebas polusi.
kekurangan: Bagian FDM sering memiliki beberapa lubang, kekuatan tidak rata, permukaan akhir yang buruk, dan tanda riak yang jelas. Dibandingkan dengan SLA atau SLS, FDM tidak efisien.
SLM
SLM: SLM adalah teknologi yang menggunakan laser berkekuatan tinggi untuk melelehkan dan memadukan bubuk logam untuk menghasilkan prototipe atau suku cadang. Serbuk logam umum termasuk paduan titanium, baja tahan karat, aluminium, dan kromium kobalt, yang dapat digunakan untuk memproduksi komponen logam presisi dengan kekuatan, daya tahan, dan kompleksitas tinggi.
Keuntungan: Bagian presisi yang diproduksi oleh SLM banyak digunakan dalam industri seperti dirgantara, otomotif, Pertahanan negara, dan perawatan medis.
Kekurangan: Suku cadang atau prototipe buatan SLM bisa mahal dan perlu dikendalikan oleh masinis yang terampil.
POLYJET
POLIJET: PolyJet menggunakan printhead untuk menyemprot resin polimer fotosensitif lapis demi lapis, dan menggunakan bahan yang dapat disembuhkan UV untuk membuat prototipe atau komponen. Lapisan resin yang disemprot dengan proses ini bisa sangat tipis dan dapat menghasilkan bagian dengan permukaan yang halus. Print head dapat disemprot dengan bahan yang berbeda, memungkinkan pembuatan prototipe multi bahan.
Keuntungan: Polyjet terjangkau dan dapat digunakan untuk memproduksi komponen fleksibel dengan struktur kompleks, serta membuat prototipe komponen cetakan terbungkus menggunakan bahan fleksibel dan kaku.
kekurangan: Bagian Polyjet tidak cukup kuat untuk pengujian fungsional, dan dapat menguning setelah terpapar cahaya dalam waktu lama.
Mesin CNC: Pemotong berputar bersama dengan jalur yang ditetapkan untuk memotong balok padat (atau batangan) dari plastik atau logam, membuang bahan berlebih untuk menghasilkan bagian atau prototipe, yang merupakan proses pengurangan bahan. Dibandingkan dengan aditif, suku cadang mesin CNC memiliki kekuatan dan penyelesaian permukaan yang sangat baik, dan relatif lengkap. Kisaran bahan yang dipilih sangat luas, dengan ribuan jenis, yang dapat menghasilkan komponen CNC dengan berbagai fungsi, seperti kekuatan tarik, ketahanan benturan, suhu deformasi termal, ketahanan kimia, dan biokompatibilitas. Toleransi yang baik cocok untuk perakitan dan pengujian fungsional.
Keuntungan: Bagian-bagian CNC memiliki permukaan akhir yang baik dan toleransi yang ketat, dan berbagai termoplastik dan logam tingkat teknik dapat dipilih. Dibandingkan dengan pencetakan 3D, prototipe dapat dikirimkan dalam waktu 24 jam tergantung pada kerumitan bagian tersebut.
kekurangan: Untuk beberapa bagian kompleks, pemesinan CNC mungkin memiliki beberapa keterbatasan. Misalnya, sangat sulit untuk mengerjakan bagian berdinding tipis yang berongga, dan terkadang perlu membalik dan memperbaiki benda kerja dengan perlengkapan yang disesuaikan. Oleh karena itu, untuk bagian pemesinan dengan bentuk geometris yang kompleks, biaya pemesinan CNC relatif tinggi.
Pengecoran Vakum: Sebenarnya, pengecoran vakum adalah proses pembuatan sejumlah kecil komponen. Proses penghilang busa, pencampuran, pemanasan awal, dan pencetakan bahan poliuretan yang dituangkan dalam kondisi vakum, dan melakukan proses pencetakan curing sekunder selama 2-3 jam dalam kotak suhu konstan pada 60 ℃ – 80 ℃.
Keuntungan: Replika yang dibuat dengan pengecoran vakum dapat mencapai kekuatan dan kekerasan bahan baku seperti ABS, dan juga dapat dilengkapi dengan warna sesuai kebutuhan. Proses replika vakum dapat menghasilkan kumpulan kecil komponen plastik dengan struktur kompleks dan ketebalan dinding seragam yang dapat memenuhi fungsi dan penampilan tertentu.
kekurangan: Setiap cetakan dapat menghasilkan hingga 25 salinan (tergantung pada kerumitan cetakan dan bahan pengecoran); Jika bagian membutuhkan kualitas tinggi (seperti struktur transparan atau kompleks), hanya 12 atau bahkan 10 replika dapat dibuat dari satu cetakan.
Berapa biaya pembuatan prototipe cepat?
Pertanyaan ini sulit dijawab. Pembuatan prototipe cepat tergantung pada berbagai faktor yang berbeda, dengan perbedaan biaya yang signifikan. Misalnya, jika informasi seperti teknologi pemrosesan, ukuran, jumlah, penyelesaian permukaan, jumlah, material, dan perawatan permukaan tidak pasti, sulit untuk menilai berapa biaya pembuatan prototipe, yang dapat berkisar dari puluhan dolar hingga ribuan dolar. Jika Anda telah menyelesaikan desain proyek prototipe, jangan ragu untuk menghubungi DDPROTOTYPE, produsen pembuatan prototipe cepat teratas di China, untuk memberi Anda penawaran gratis dan memberikan saran konstruktif serta solusi yang layak untuk desain Anda secara gratis.