Manufaktur aditif, uga dikenal minangka percetakan 3D, terus berkembang meh 35 taun wiwit panggunaan komersial. Industri aerospace, otomotif, pertahanan, energi, transportasi, medis, gigi, lan konsumen nggunakake manufaktur aditif kanggo macem-macem aplikasi.
Kanthi adopsi sing nyebar kaya ngene iki, jelas yen manufaktur aditif dudu solusi siji-ukuran-cocok-kabeh. Miturut standar terminologi ISO/ASTM 52900, meh kabeh sistem manufaktur aditif komersial kalebu salah siji saka pitung kategori proses. Iki kalebu ekstrusi bahan (MEX), fotopolimerisasi bak mandi (VPP), fusi unggun bubuk (PBF), penyemprotan pengikat (BJT), penyemprotan bahan (MJT), deposisi energi terarah (DED), lan laminasi lembaran (SHL). Ing kene kabeh diurutake miturut popularitas adhedhasar penjualan unit.
Saya akeh profesional industri, kalebu insinyur lan manajer, sing sinau kapan manufaktur aditif bisa mbantu ningkatake produk utawa proses lan kapan ora bisa. Sacara historis, inisiatif utama kanggo ngetrapake manufaktur aditif asale saka insinyur sing wis berpengalaman karo teknologi kasebut. Manajemen ndeleng luwih akeh conto kepiye manufaktur aditif bisa ningkatake produktivitas, nyuda wektu tunggu, lan nggawe kesempatan bisnis anyar. AM ora bakal ngganti umume bentuk manufaktur tradisional, nanging bakal dadi bagean saka gudang pengembangan produk lan kemampuan manufaktur pengusaha.
Manufaktur aditif nduweni macem-macem aplikasi, saka mikrofluidika nganti konstruksi skala gedhe. Keuntungan AM beda-beda miturut industri, aplikasi, lan kinerja sing dibutuhake. Organisasi kudu duwe alesan sing apik kanggo ngetrapake AM, preduli saka kasus panggunaan. Sing paling umum yaiku pemodelan konseptual, verifikasi desain, lan verifikasi kesesuaian lan fungsi. Saya akeh perusahaan sing nggunakake kanggo nggawe alat lan aplikasi kanggo produksi massal, kalebu pangembangan produk khusus.
Kanggo aplikasi aerospace, bobot minangka faktor utama. Miturut Marshall Space Flight Center NASA, bobote udakara $10.000 kanggo nglebokake muatan 0,45kg menyang orbit Bumi. Ngurangi bobot satelit bisa ngirit biaya peluncuran. Gambar sing dilampirake nuduhake bagean AM logam Swissto12 sing nggabungake sawetara pandu gelombang dadi siji bagean. Kanthi AM, bobote dikurangi dadi kurang saka 0,08 kg.
Manufaktur aditif digunakake ing saindenging rantai nilai ing industri energi. Kanggo sawetara perusahaan, kasus bisnis kanggo nggunakake AM yaiku kanthi cepet ngulang proyek kanggo nggawe produk sing paling apik sajrone wektu paling cendhak. Ing industri lenga lan gas, bagean utawa rakitan sing rusak bisa ngentekake ewonan dolar utawa luwih kanggo produktivitas sing ilang saben jam. Nggunakake AM kanggo mulihake operasi bisa uga menarik banget.
Produsen utama sistem DED MX3D wis ngrilis prototipe piranti ndandani pipa. Pipa sing rusak bisa regane antara €100.000 lan €1.000.000 ($113.157-$1.131.570) saben dina, miturut perusahaan kasebut. Perlengkapan sing dituduhake ing kaca sabanjure nggunakake bagean CNC minangka pigura lan nggunakake DED kanggo ngelas keliling pipa. AM nyedhiyakake tingkat deposisi sing dhuwur kanthi limbah minimal, dene CNC nyedhiyakake presisi sing dibutuhake.
Ing taun 2021, selubung banyu sing dicithak 3D dipasang ing rig minyak TotalEnergies ing Segara Lor. Jaket banyu minangka unsur penting sing digunakake kanggo ngontrol pemulihan hidrokarbon ing sumur sing lagi dibangun. Ing kasus iki, keuntungan nggunakake manufaktur aditif yaiku wektu tunggu sing luwih suda lan emisi sing luwih suda nganti 45% dibandhingake karo jaket banyu tempa tradisional.
Kasus bisnis liyane kanggo manufaktur aditif yaiku nyuda piranti sing larang. Phone Scope wis ngembangake adaptor digiscoping kanggo piranti sing nyambungake kamera telpon menyang teleskop utawa mikroskop. Telpon anyar dirilis saben taun, sing mbutuhake perusahaan kanggo ngrilis lini adaptor anyar. Kanthi nggunakake AM, perusahaan bisa ngirit dhuwit kanggo piranti larang sing kudu diganti nalika telpon anyar dirilis.
Kaya proses utawa teknologi liyane, manufaktur aditif ora kena digunakake amarga dianggep anyar utawa beda. Iki kanggo ningkatake pangembangan produk lan/utawa proses manufaktur. Iki kudu nambah nilai. Conto kasus bisnis liyane kalebu produk khusus lan kustomisasi massal, fungsi sing kompleks, bagean sing terintegrasi, bahan lan bobot sing luwih sithik, lan kinerja sing luwih apik.
Supaya AM bisa nggayuh potensi pertumbuhane, tantangan kudu diatasi. Kanggo umume aplikasi manufaktur, proses kasebut kudu bisa dipercaya lan bisa direproduksi. Cara-cara sabanjure kanggo ngotomatisasi penghapusan bahan bagean lan dhukungan lan pasca-proses bakal mbantu. Otomatisasi uga nambah produktivitas lan nyuda biaya saben bagean.
Salah sawijining bidang sing paling narik kawigaten yaiku otomatisasi pasca-proses kayata mbusak bubuk lan finishing. Kanthi ngotomatisasi proses produksi massal aplikasi, teknologi sing padha bisa diulang ewonan kaping. Masalahnya yaiku metode otomatisasi tartamtu bisa beda-beda miturut jinis bagean, ukuran, bahan, lan proses. Contone, pasca-proses makutha untu otomatis beda banget karo pangolahan bagean mesin roket, sanajan loro-lorone bisa digawe saka logam.
Amarga bagean-bagean dioptimalake kanggo AM, fitur sing luwih canggih lan saluran internal asring ditambahake. Kanggo PBF, tujuan utama yaiku mbusak 100% bubuk. Solukon ngasilake sistem mbusak bubuk otomatis. Perusahaan kasebut wis ngembangake teknologi sing diarani Smart Powder Recovery (SRP) sing muter lan nggeter bagean logam sing isih nempel ing pelat bangunan. Rotasi lan getaran dikontrol dening model CAD bagean kasebut. Kanthi mindhah lan ngocok bagean kanthi tepat, bubuk sing dijupuk mili meh kaya cairan. Otomatisasi iki nyuda tenaga kerja manual lan bisa nambah linuwih lan reproduksibilitas mbusak bubuk.
Masalah lan watesan saka mbusak bubuk manual bisa mbatesi kelangsungan panggunaan AM kanggo produksi massal, sanajan kanthi jumlah cilik. Sistem mbusak bubuk logam Solukon bisa beroperasi ing atmosfer inert lan ngumpulake bubuk sing ora digunakake kanggo digunakake maneh ing mesin AM. Solukon nganakake survey pelanggan lan nerbitake panliten ing Desember 2021 sing nuduhake yen rong masalah paling gedhe yaiku kesehatan kerja lan reproduksibilitas.
Ngilangake bubuk kanthi manual saka struktur resin PBF bisa mbutuhake wektu akeh. Perusahaan kaya ta DyeMansion lan PostProcess Technologies lagi mbangun sistem pasca-proses kanggo mbusak bubuk kanthi otomatis. Akeh bagean manufaktur aditif sing bisa dimuat menyang sistem sing mbalikke lan ngetokake medium kanggo mbusak bubuk sing berlebihan. HP duwe sistem dhewe sing konon bisa mbusak bubuk saka ruang rakitan Jet Fusion 5200 sajrone 20 menit. Sistem kasebut nyimpen bubuk sing durung dilelehke ing wadhah sing kapisah kanggo digunakake maneh utawa didaur ulang kanggo aplikasi liyane.
Perusahaan bisa entuk manfaat saka otomatisasi yen bisa diterapake ing sebagian besar langkah pasca-proses. DyeMansion nawakake sistem kanggo mbusak bubuk, persiapan permukaan, lan pengecatan. Sistem PowerFuse S ngemot bagean, ngukus bagean sing alus, lan mbongkar. Perusahaan kasebut nyedhiyakake rak baja tahan karat kanggo nggantung bagean, sing ditindakake kanthi tangan. Sistem PowerFuse S bisa ngasilake permukaan sing padha karo cetakan injeksi.
Tantangan paling gedhe sing diadhepi industri iki yaiku mangerteni kesempatan nyata sing ditawakake otomatisasi. Yen sayuta bagean polimer kudu digawe, proses casting utawa molding tradisional bisa dadi solusi sing paling apik, sanajan iki gumantung saka bageane. AM asring kasedhiya kanggo produksi pertama ing produksi lan pengujian alat. Liwat pasca-pemrosesan otomatis, ewonan bagean bisa diprodhuksi kanthi andal lan bisa direproduksi maneh nggunakake AM, nanging khusus kanggo bagean lan bisa uga mbutuhake solusi khusus.
AM ora ana hubungane karo industri. Akeh organisasi sing nampilake asil riset lan pangembangan sing menarik sing bisa nyebabake fungsi produk lan layanan sing bener. Ing industri kedirgantaraan, Relativity Space ngasilake salah sawijining sistem manufaktur aditif logam paling gedhe nggunakake teknologi DED sing dipatenake, sing dikarepake perusahaan bakal digunakake kanggo nggawe mayoritas roket. Roket Terran 1 bisa ngirim muatan 1.250 kg menyang orbit Bumi sing cendhek. Relativity ngrencanakake ngluncurake roket uji coba ing pertengahan 2022 lan wis ngrancang roket sing luwih gedhe lan bisa digunakake maneh sing diarani Terran R.
Roket Terran 1 lan R saka Relativity Space minangka cara inovatif kanggo mbayangake maneh kaya apa penerbangan luar angkasa ing mangsa ngarep. Desain lan optimalisasi kanggo manufaktur aditif nuwuhake minat ing pangembangan iki. Perusahaan kasebut ngaku yen metode iki nyuda jumlah bagean nganti 100 kali dibandhingake karo roket tradisional. Perusahaan kasebut uga ngaku bisa ngasilake roket saka bahan mentah sajrone 60 dina. Iki minangka conto sing apik kanggo nggabungake akeh bagean dadi siji lan nyederhanakake rantai pasokan kanthi signifikan.
Ing industri gigi, manufaktur aditif digunakake kanggo nggawe makutha, jembatan, cithakan pengeboran bedhah, gigi palsu sebagian, lan aligner. Align Technology lan SmileDirectClub nggunakake pencetakan 3D kanggo ngasilake bagean kanggo aligner plastik bening thermoforming. Align Technology, produsen produk merek Invisalign, nggunakake akeh sistem fotopolimerisasi ing bak Sistem 3D. Ing taun 2021, perusahaan kasebut ujar manawa wis nambani luwih saka 10 yuta pasien wiwit nampa persetujuan FDA ing taun 1998. Yen perawatan pasien khas kasusun saka 10 aligner, sing minangka perkiraan sing kurang, perusahaan kasebut wis ngasilake 100 yuta utawa luwih bagean AM. Bagean FRP angel didaur ulang amarga termoset. SmileDirectClub nggunakake sistem HP Multi Jet Fusion (MJF) kanggo ngasilake bagean termoplastik sing bisa didaur ulang kanggo aplikasi liyane.
Sacara historis, VPP durung bisa ngasilake bagean sing tipis lan transparan kanthi sipat kekuatan kanggo digunakake minangka piranti ortodontik. Ing taun 2021, LuxCreo lan Graphy ngrilis solusi sing bisa ditindakake. Wiwit Februari, Graphy wis entuk persetujuan FDA kanggo nyetak 3D langsung piranti gigi. Yen sampeyan nyetak langsung, proses saka wiwitan nganti pungkasan dianggep luwih cendhek, luwih gampang, lan bisa uga luwih murah.
Perkembangan awal sing entuk akeh perhatian media yaiku panggunaan percetakan 3D kanggo aplikasi konstruksi skala gedhe kayata omah. Asring tembok omah dicetak nganggo ekstrusi. Kabeh bagean omah liyane digawe nggunakake metode lan bahan tradisional, kalebu lantai, langit-langit, atap, tangga, lawang, jendela, peralatan, lemari, lan meja. Tembok sing dicetak 3D bisa nambah biaya instalasi listrik, lampu, pipa ledeng, saluran pembuangan, lan ventilasi kanggo pemanasan lan AC. Ngrampungake interior lan eksterior tembok beton luwih angel tinimbang desain tembok tradisional. Modernisasi omah nganggo tembok sing dicetak 3D uga dadi pertimbangan penting.
Para peneliti ing Laboratorium Nasional Oak Ridge lagi nyinaoni carané nyimpen energi ing tembok sing dicetak 3D. Kanthi masang pipa menyang tembok sajrone konstruksi, banyu bisa mili liwat kanggo pemanasan lan pendinginan. Proyèk R&D iki pancen menarik lan inovatif, nanging isih ana ing tahap awal pangembangan. Proyèk R&D iki pancen menarik lan inovatif, nanging isih ana ing tahap awal pangembangan.Proyèk riset iki pancen menarik lan inovatif, nanging isih ana ing tahap awal pangembangan.Proyèk riset iki menarik lan inovatif, nanging isih ana ing tahap awal pangembangan.
Umume kita durung kenal karo ekonomi percetakan 3D, bagean bangunan utawa obyek gedhe liyane. Teknologi iki wis digunakake kanggo ngasilake sawetara jembatan, tenda, bangku taman, lan elemen dekoratif kanggo bangunan lan lingkungan njaba ruangan. Dipercaya manawa kaluwihan manufaktur aditif ing skala cilik (saka sawetara sentimeter nganti sawetara meter) ditrapake kanggo percetakan 3D skala gedhe. Keuntungan utama nggunakake manufaktur aditif kalebu nggawe bentuk lan fitur sing kompleks, nyuda jumlah bagean, nyuda bahan lan bobot, lan nambah produktivitas. Yen AM ora nambah nilai, kegunaane kudu dipertanyakan.
Ing Oktober 2021, Stratasys ndarbeni sisa 55% saham ing Xaar 3D, anak perusahaan saka produsen printer inkjet industri Inggris Xaar. Teknologi polimer PBF Stratasys, sing diarani Selective Absorbion Fusion, adhedhasar printhead inkjet Xaar. Mesin Stratasys H350 saingan karo sistem HP MJF.
Tuku Desktop Metal pancen nggumunake. Ing wulan Februari 2021, perusahaan kasebut ndarbeni Envisiontec, produsen sistem manufaktur aditif industri sing wis suwe digunakake. Ing wulan Mei 2021, perusahaan kasebut ndarbeni Adaptive3D, pengembang polimer VPP fleksibel. Ing wulan Juli 2021, Desktop Metal ndarbeni Aerosint, pengembang proses recoating lapisan bubuk multi-bahan. Akuisisi paling gedhe kedadeyan ing wulan Agustus nalika Desktop Metal ndarbeni pesaing ExOne kanthi rega $575 yuta.
Akuisisi ExOne dening Desktop Metal nggabungake rong produsen sistem BJT logam sing misuwur. Umumé, teknologi kasebut durung tekan tingkat sing diyakini akeh wong. Perusahaan terus ngatasi masalah kayata kemampuan pengulangan, keandalan, lan pangerten babagan panyebab utama masalah nalika muncul. Sanajan mangkono, yen masalah kasebut wis dirampungake, isih ana ruang kanggo teknologi kasebut kanggo tekan pasar sing luwih gedhe. Ing Juli 2021, 3DEO, panyedhiya layanan sing nggunakake sistem pencetakan 3D sing dipatenake, ujar manawa wis ngirim sejuta menyang pelanggan.
Para pangembang piranti lunak lan platform maya wis weruh pertumbuhan sing signifikan ing industri manufaktur aditif. Iki luwih bener kanggo sistem manajemen kinerja (MES) sing nglacak rantai nilai AM. 3D Systems sarujuk kanggo ndarbeni Oqton ing September 2021 kanthi rega $180 yuta. Diadegake ing taun 2017, Oqton nyedhiyakake solusi berbasis maya kanggo ningkatake alur kerja lan ningkatake efisiensi AM. Materialize ndarbeni Link3D ing November 2021 kanthi rega $33,5 yuta. Kaya Oqton, platform maya Link3D nglacak kerja lan nyederhanakake alur kerja AM.
Salah sawijining akuisisi paling anyar ing taun 2021 yaiku akuisisi ASTM International marang Wohlers Associates. Bebarengan, dheweke kerja bareng kanggo nggunakake merek Wohlers kanggo ndhukung adopsi AM sing luwih akeh ing saindenging jagad. Liwat Pusat Keunggulan ASTM AM, Wohlers Associates bakal terus ngasilake laporan Wohlers lan publikasi liyane, uga nyedhiyakake layanan konsultasi, analisis pasar, lan pelatihan.
Industri manufaktur aditif wis diwasa lan akeh industri sing nggunakake teknologi iki kanggo macem-macem aplikasi. Nanging percetakan 3D ora bakal ngganti umume bentuk manufaktur liyane. Nanging, iki digunakake kanggo nggawe jinis produk lan model bisnis anyar. Organisasi nggunakake AM kanggo nyuda bobot bagean, nyuda wektu tunggu lan biaya alat, lan nambah personalisasi lan kinerja produk. Industri manufaktur aditif diarepake bakal terus berkembang kanthi perusahaan, produk, layanan, aplikasi, lan kasus panggunaan anyar sing muncul, asring kanthi kecepatan sing dhuwur banget.