Seluruh sasis mobil Divergent3D dicetak menggunakan teknologi 3D. Mobil ini pertama kali diperkenalkan kepada publik di stan SLM Solutions di Formnext 2018 di Frankfurt, Jerman, dari tanggal 13 hingga 16 November.
Jika Anda memiliki pengetahuan tentang manufaktur aditif (AM), Anda mungkin sudah familiar dengan nozzle pencetakan 3D untuk platform mesin jet Leap milik GE. Pers bisnis telah meliput kisah ini sejak tahun 2012, karena ini memang kasus pertama yang dipublikasikan secara luas tentang AM yang diterapkan dalam lingkungan produksi dunia nyata.
Nosel bahan bakar satu bagian menggantikan rakitan yang sebelumnya terdiri dari 20 bagian. Desainnya juga harus kokoh karena terpapar suhu setinggi 2.400 derajat Fahrenheit di dalam mesin jet. Komponen ini menerima sertifikasi penerbangan pada tahun 2016.
Saat ini, GE Aviation dilaporkan memiliki lebih dari 16.000 pesanan untuk mesin Leap-nya. Karena permintaan yang kuat, perusahaan melaporkan bahwa mereka telah mencetak nozzle bahan bakar 3D ke-30.000 pada musim gugur tahun 2018. GE Aviation memproduksi suku cadang ini di Auburn, Alabama, tempat mereka mengoperasikan lebih dari 40 printer 3D logam untuk produksi suku cadang. GE Aviation melaporkan bahwa setiap mesin Leap memiliki 19 nozzle bahan bakar yang dicetak 3D.
Para pejabat GE mungkin sudah bosan membicarakan nosel bahan bakar, tetapi hal itu membuka jalan bagi kesuksesan manufaktur aditif (AM) perusahaan. Bahkan, semua pertemuan desain mesin baru sebenarnya dimulai dengan diskusi tentang bagaimana menggabungkan manufaktur aditif ke dalam upaya pengembangan produk. Misalnya, mesin GE 9X baru yang saat ini sedang menjalani sertifikasi memiliki 28 nosel bahan bakar dan mixer pembakaran yang dicetak 3D. Dalam contoh lain, GE Aviation sedang mendesain ulang mesin turboprop, yang desainnya hampir sama selama sekitar 50 tahun, dan akan memiliki 12 bagian yang dicetak 3D yang membantu mengurangi berat mesin sebesar 5 persen.
“Apa yang telah kami lakukan selama beberapa tahun terakhir adalah mempelajari cara membuat komponen manufaktur aditif yang sangat besar,” kata Eric Gatlin, kepala tim manufaktur aditif di GE Aviation, berbicara kepada kerumunan yang berkumpul di stan perusahaan di Formnext 2018 di Frankfurt, Jerman, awal November.
Gatlin kemudian menyebut penerapan AM sebagai "pergeseran paradigma" bagi GE Aviation. Namun, perusahaannya tidak sendirian. Para peserta pameran di Formnext mencatat bahwa ada lebih banyak produsen (OEM dan Tier 1) di pameran tahun ini daripada sebelumnya. (Pejabat pameran dagang melaporkan 26.919 orang menghadiri acara tersebut, peningkatan 25 persen dari Formnext 2017.) Sementara produsen kedirgantaraan telah memimpin upaya untuk menjadikan manufaktur aditif sebagai kenyataan di lantai produksi, perusahaan otomotif dan transportasi melihat teknologi ini dengan cara baru. Cara yang jauh lebih serius.
Pada konferensi pers Formnext, Wakil Presiden Senior Ultimaker, Paul Heiden, membagikan detail tentang bagaimana Ford menggunakan printer 3D perusahaan di pabriknya di Cologne, Jerman, untuk membuat alat produksi untuk Ford Focus. Dia mengatakan perusahaan menghemat sekitar 1.000 euro per alat cetak dibandingkan dengan membeli alat yang sama dari pemasok luar.
Jika para insinyur manufaktur dihadapkan pada kebutuhan akan alat, mereka dapat memuat desain ke dalam perangkat lunak pemodelan CAD 3D, menyempurnakan desain, mengirimkannya ke printer, dan mencetaknya dalam hitungan jam. Kemajuan dalam perangkat lunak, seperti penggabungan lebih banyak jenis material, telah membantu membuat alat desain lebih mudah, sehingga bahkan "mereka yang tidak terlatih" pun dapat menggunakan perangkat lunak tersebut, kata Heiden.
Dengan Ford mampu menunjukkan kegunaan alat dan perlengkapan yang dicetak 3D, Heiden mengatakan langkah selanjutnya bagi perusahaan adalah mengatasi masalah inventaris suku cadang. Alih-alih menyimpan ratusan suku cadang, printer 3D akan digunakan untuk mencetaknya sesuai pesanan. Dari situ, Ford diharapkan dapat melihat dampak seperti apa yang dapat diberikan teknologi ini dalam memproduksi suku cadang.
Perusahaan otomotif lainnya sudah mulai mengintegrasikan alat pencetakan 3D dengan cara yang inovatif. Ultimaker memberikan contoh alat yang digunakan Volkswagen di pabriknya di Palmela, Portugal:
Diproduksi menggunakan printer 3D Ultimaker, alat ini digunakan untuk memandu penempatan baut selama pemasangan roda di pabrik perakitan Volkswagen di Portugal.
Dalam hal mendefinisikan ulang manufaktur mobil, yang lain berpikir jauh lebih besar. Kevin Czinger dari Divergent3D adalah salah satunya.
Czinger ingin memikirkan kembali cara pembuatan mobil. Ia ingin menciptakan pendekatan baru menggunakan pemodelan komputer canggih dan manufaktur aditif (AM) untuk menciptakan sasis yang lebih ringan daripada rangka tradisional, memiliki lebih sedikit komponen, memberikan performa lebih tinggi, dan lebih murah untuk diproduksi. Divergent3D memamerkan sasis cetak 3D-nya di stan SLM Solutions Group AG di Formnext.
Sasis yang dicetak pada mesin SLM 500 terdiri dari simpul-simpul yang saling mengunci sendiri dan semuanya terpasang dengan pas setelah dicetak. Para pejabat Divergent3D mengatakan pendekatan ini untuk desain dan perakitan sasis dapat menghemat $250 juta dengan menghilangkan biaya perkakas dan mengurangi jumlah komponen hingga 75 persen.
Perusahaan berharap dapat menjual jenis unit manufaktur ini kepada produsen otomotif di masa mendatang. Divergent3D dan SLM telah membentuk kemitraan strategis yang erat untuk mencapai tujuan ini.
Senior Flexonics bukanlah perusahaan yang dikenal luas oleh publik, tetapi merupakan pemasok utama komponen untuk perusahaan-perusahaan di industri otomotif, diesel, medis, minyak dan gas, serta pembangkit listrik. Perwakilan perusahaan bertemu dengan GKN Powder Metallurgy tahun lalu untuk membahas kemungkinan pencetakan 3D, dan keduanya berbagi kisah sukses mereka di Formnext 2018.
Komponen yang didesain ulang untuk memanfaatkan AM (Additive Manufacturing) adalah katup masuk dan keluar untuk pendingin resirkulasi gas buang untuk aplikasi truk komersial, baik di jalan raya maupun di luar jalan raya. Advanced Flexonics tertarik untuk melihat apakah ada cara yang lebih efisien untuk membuat prototipe yang dapat tahan terhadap pengujian di dunia nyata dan mungkin produksi massal. Dengan pengalaman bertahun-tahun dalam memproduksi suku cadang untuk aplikasi otomotif dan industri, GKN memiliki pemahaman mendalam tentang porositas fungsional suku cadang logam.
Hal terakhir ini penting karena banyak insinyur percaya bahwa komponen untuk aplikasi kendaraan industri tertentu membutuhkan kepadatan 99%. Namun, dalam banyak aplikasi tersebut, hal itu tidak terjadi, menurut CEO EOS, Adrian Keppler, yang dibuktikan oleh penyedia dan mitra teknologi mesin tersebut.
Setelah mengembangkan dan menguji komponen yang terbuat dari material EOS StainlessSteel 316L VPro, Senior Flexonics menemukan bahwa komponen yang diproduksi secara aditif memenuhi tujuan kinerja mereka dan dapat diproduksi lebih cepat daripada komponen cor. Misalnya, portal dapat dicetak 3D dalam waktu 70% dibandingkan dengan proses pengecoran. Pada konferensi pers, semua pihak yang terlibat dalam proyek tersebut mengakui bahwa hal ini memiliki potensi besar untuk produksi massal di masa mendatang.
“Anda harus memikirkan ulang bagaimana komponen dibuat,” kata Kepler. “Anda harus melihat proses manufaktur secara berbeda. Ini bukan hasil pengecoran atau penempaan.”
Bagi banyak orang di industri AM (Additive Manufacturing), tujuan utama adalah melihat teknologi ini diadopsi secara luas di lingkungan manufaktur volume tinggi. Di mata banyak orang, ini akan mewakili penerimaan sepenuhnya.
Teknologi AM digunakan untuk memproduksi katup masuk dan keluar ini untuk pendingin resirkulasi gas buang untuk aplikasi truk komersial. Pembuat suku cadang prototipe ini, Senior Flexonics, sedang menyelidiki penggunaan lain untuk pencetakan 3D di dalam perusahaannya.
Dengan mempertimbangkan hal ini, para pengembang material, perangkat lunak, dan mesin bekerja keras untuk menghadirkan produk yang memungkinkan hal tersebut. Produsen material berupaya menciptakan bubuk dan plastik yang dapat memenuhi ekspektasi kinerja secara berulang. Pengembang perangkat lunak mencoba memperluas basis data material mereka untuk membuat simulasi lebih realistis. Pembuat mesin merancang sel yang berjalan lebih cepat dan memiliki rentang produksi yang lebih besar untuk mengakomodasi lebih banyak komponen sekaligus. Masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan, tetapi ada banyak antusiasme tentang masa depan manufaktur aditif dalam manufaktur dunia nyata.
“Saya sudah berkecimpung di industri ini selama 20 tahun, dan selama itu, saya terus mendengar, 'Kita akan segera mendapatkan teknologi ini di lingkungan produksi.' Jadi kami menunggu dan menunggu,” kata Direktur Pusat Kompetensi Manufaktur Aditif UL, Paul Bates, Manajer dan Presiden Grup Pengguna Manufaktur Aditif. “Tapi saya pikir kita akhirnya sampai pada titik di mana semuanya menyatu dan itu sedang terjadi.”
Dan Davis adalah pemimpin redaksi The FABRICATOR, majalah fabrikasi dan pembentukan logam dengan sirkulasi terbesar di industri ini, serta publikasi-publikasi terkaitnya, STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal, dan The Welder. Ia telah bekerja di publikasi-publikasi ini sejak April 2002.
Laporan Aditif berfokus pada penggunaan teknologi manufaktur aditif dalam manufaktur dunia nyata. Saat ini, para produsen menggunakan pencetakan 3D untuk membuat perkakas dan perlengkapan, dan beberapa bahkan menggunakan AM untuk pekerjaan produksi volume tinggi. Kisah mereka akan dipresentasikan di sini.