Ikuti saya di: 
Mempelajari semua tentang pembuatan prototipe cepat
Rapid Prototyping (RP) adalah istilah yang relatif baru yang secara sederhana menjelaskan proses pembuatan prototipe dengan cepat menggunakan proses manufaktur canggih, yang bertujuan untuk mengevaluasi desain produk baru secara visual dan fungsional serta terus mengoptimalkan desain. Insinyur atau desainer mengubah ide-ide hebat menjadi model konseptual realistis yang mensimulasikan tampilan dan gaya kerja produk akhir, dan menjalani serangkaian validasi sebelum beralih ke produksi massal. Prototipe adalah versi asli dari produk akhir, yang digunakan untuk mengevaluasi desain, teknik pengujian, menganalisis prinsip kerja produk, menyesuaikan desain, material, dimensi, bentuk, perakitan, warna, kemampuan manufaktur, dan kekuatan, menghindari potensi kesalahan tepat waktu, dan meningkatkan kualitas produk akhir. Artikel ini mengeksplorasi tujuh metode pembuatan prototipe yang populer saat ini, dan membandingkan karakteristik material dari bagian-bagian yang diproduksi oleh berbagai proses. Selain itu, faktor-faktor kunci yang harus dipertimbangkan dalam berbagai proses manufaktur dirangkum. Tujuannya adalah untuk membantu desainer memilih proses manufaktur 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, serta merupakan metode pencetakan 3D pertama yang diterapkan secara komersial. Ini adalah proses penggunaan laser ultraviolet yang dikontrol komputer untuk mengeraskan resin polimer fotosensitif cair lapis demi lapis, dan mengulangi proses tersebut untuk memproduksi komponen. Penampang lapis demi lapis diperoleh dari file desain CAD (.stl). Perlu dicatat bahwa file CAD dalam format .stl telah menjadi bahasa komputer standar untuk sebagian besar printer 3D.
Keunggulan: Dibandingkan dengan proses aditif lainnya, SLA dapat menghasilkan prototipe dan komponen berkualitas tinggi dengan bentuk geometris yang kompleks. SLA cepat, berbiaya rendah, dan komponen yang dihasilkan memiliki hasil akhir permukaan yang sangat baik dan detail optimal, dengan tetap mempertahankan toleransi yang ketat. Terdapat beberapa pustaka material yang dapat dipilih, seperti sifat optik, mekanik, dan termal, untuk menyesuaikan 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 lembap.
SLS
SLS: SLS adalah teknologi pencetakan 3D untuk pembuatan prototipe logam dan plastik. Ini adalah proses pembuatan prototipe lapis demi lapis menggunakan pemanasan laser daya tinggi yang dikontrol komputer dan sinterisasi material bubuk, seperti bubuk nilon atau TPU elastis yang mirip dengan plastik kelas teknik. Teknologi SLS dapat ditelusuri kembali ke tahun 1980-an, dan dipatenkan oleh Carl Deckard. Mirip dengan banyak proses pencetakan 3D lainnya, teknologi ini dapat memproduksi komponen dengan bentuk geometris kompleks, termasuk fitur internal, undercut, dinding tipis, dll., seperti komponen dengan struktur kisi internal yang sulit dicapai dengan pemesinan CNC.
Keunggulan: Dibandingkan dengan SLA, komponen SLS lebih akurat dan tahan lama, serta cocok untuk beberapa pengujian fungsional.
Kekurangan: Permukaan komponen SLS memiliki tekstur berbutir atau berpasir, kurang 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 memproduksi prototipe logam dan komponen akhir, dengan cara mengelas bubuk lapis demi lapis hingga komponen selesai. Komponen DMLS dapat dibuat dari sebagian besar material paduan, dan tentu saja, material yang sama dengan komponen akhir dapat dipilih untuk menghasilkan prototipe yang kuat dan fungsional sepenuhnya.
Keunggulan: DMLS dapat memproduksi prototipe logam (biasanya dengan kepadatan 97%) untuk pengujian fungsional, dan dapat memproduksi fitur atau saluran internal yang tidak dapat dilakukan dengan proses tradisional. Sifat mekanik komponen DMLS pada dasarnya konsisten dengan komponen manufaktur tradisional.
Kekurangan: Permukaan komponen DMLS kasar dan memerlukan perawatan pasca-produksi yang mahal. Jika DMLS digunakan untuk memproduksi banyak komponen logam, biayanya bisa tinggi.
FDM
FDM: Dalam proses pencetakan deposisi leleh (FDM), bahan termoplastik (seperti ABS, polikarbonat, atau campuran ABS/polikarbonat) dilelehkan dalam nosel yang dipanaskan oleh printer, kemudian nosel bergerak sepanjang jalur yang telah ditentukan, meletakkan bahan resin cair lapis demi lapis, menciptakan prototipe dari bawah ke atas.
Keunggulan: 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 komponen dengan struktur yang kompleks. Teknologi FDM mudah digunakan, mengakomodasi berbagai jenis dan warna plastik dalam pembuatan satu komponen, dan cukup aman, bersih, dan bebas polusi.
Kekurangan: Komponen FDM seringkali memiliki beberapa lubang, kekuatan yang tidak merata, hasil akhir permukaan yang buruk, dan bekas gelombang yang terlihat jelas. Dibandingkan dengan SLA atau SLS, FDM tidak efisien.
SLM
SLM: SLM adalah teknologi yang menggunakan laser daya tinggi untuk melelehkan dan menggabungkan bubuk logam guna menghasilkan prototipe atau komponen. Bubuk logam umum meliputi titanium, baja tahan karat, aluminium, dan paduan kobalt kromium, yang dapat digunakan untuk memproduksi komponen logam presisi dengan kekuatan, daya tahan, dan kompleksitas tinggi.
Keunggulan: Komponen presisi yang diproduksi oleh SLM banyak digunakan di berbagai industri seperti kedirgantaraan, otomotif, pertahanan nasional, dan perawatan medis.
Kelemahan : Komponen atau prototipe yang dibuat dengan SLM bisa mahal dan perlu dikendalikan oleh teknisi mesin yang terampil.
POLYJET
POLYJET: PolyJet menggunakan kepala cetak untuk menyemprotkan resin polimer fotosensitif lapis demi lapis, dan menggunakan material yang dapat mengeras dengan sinar UV untuk membuat prototipe atau komponen. Lapisan resin yang disemprotkan dengan proses ini dapat sangat tipis dan dapat menghasilkan komponen dengan permukaan yang halus. Kepala cetak dapat disemprot dengan berbagai material, memungkinkan pembuatan prototipe multi-material.
Keunggulan: Polyjet terjangkau dan dapat digunakan untuk memproduksi komponen fleksibel dengan struktur kompleks, serta untuk membuat prototipe komponen cetakan yang dibungkus menggunakan material fleksibel dan kaku.
Kekurangan: Komponen Polyjet tidak cukup kuat untuk pengujian fungsional, dan dapat menguning setelah terpapar cahaya dalam jangka waktu lama.
Pemesinan CNC: Mata pisau berputar mengikuti jalur yang telah ditentukan untuk memotong balok (atau batang) padat dari plastik atau logam, menghilangkan material berlebih untuk menghasilkan komponen atau prototipe, yang merupakan proses pengurangan material. Dibandingkan dengan aditif, komponen hasil pemesinan CNC memiliki kekuatan dan hasil akhir permukaan yang sangat baik, dan relatif lengkap. Rentang material 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.
Keunggulan: Komponen CNC memiliki hasil akhir permukaan yang baik dan toleransi yang ketat, serta berbagai macam termoplastik dan logam kelas teknik dapat dipilih. Dibandingkan dengan pencetakan 3D, prototipe dapat dikirim dalam waktu 24 jam tergantung pada kompleksitas komponen tersebut.
Kekurangan: Untuk beberapa bagian yang kompleks, pemesinan CNC mungkin memiliki beberapa keterbatasan. Misalnya, sangat sulit untuk memproses bagian berongga berdinding tipis, dan terkadang perlu membalik dan menahan benda kerja dengan perlengkapan khusus. Oleh karena itu, untuk memproses bagian dengan bentuk geometris yang kompleks, biaya pemesinan CNC relatif tinggi.
Pengecoran Vakum: Secara tegas, pengecoran vakum adalah proses untuk memproduksi komponen dalam jumlah kecil. Proses ini meliputi penghilangan busa, pencampuran, pemanasan awal, dan pencetakan material poliuretan yang dituangkan dalam kondisi vakum, serta melakukan proses pencetakan pengerasan sekunder selama 2-3 jam dalam kotak suhu konstan pada suhu 60 ℃ – 80 ℃.
Keunggulan: Replika yang dibuat dengan pengecoran vakum dapat mencapai kekuatan dan kekerasan bahan baku seperti ABS, dan juga dapat diberi warna sesuai kebutuhan. Proses replika vakum dapat menghasilkan sejumlah kecil komponen plastik dengan struktur kompleks dan ketebalan dinding seragam yang dapat memenuhi fungsi dan tampilan tertentu.
Kekurangan: Setiap cetakan hanya dapat menghasilkan hingga 25 salinan (tergantung pada kompleksitas cetakan dan bahan pengecoran); Jika bagian-bagian tersebut membutuhkan kualitas tinggi (seperti struktur transparan atau kompleks), hanya 12 atau bahkan 10 replika yang 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.
