Apa itu Additive Manufacturing, Cara Kerja, dan Jenisnya

Kini, banyak bisnis menghadapi tantangan dalam menghasilkan produk dengan presisi tinggi dan dalam jumlah besar, terutama ketika melibatkan desain kompleks. Ketergantungan pada metode produksi konvensional seringkali membatasi inovasi dan meningkatkan biaya operasional.

Manufaktur aditif (AM), atau dikenal juga pencetakan 3D adalah proses pembuatan objek fisik dari model digital 3D dengan menumpuk dan mengikat lapisan material tipis secara berurutan. Teknologi tersebut biasanya digunakan untuk menciptakan produk yang lebih kompleks dan disesuaikan dengan efisiensi yang tinggi di perusahaan manufaktur.

Dalam artikel ini, pembaca dapat menemukan informasi mengenai apa itu additive manufacturing, cara kerja, jenis, dan keuntungan prosesnya, sebagai pertimbangan untuk memilih metode yang tepat sesuai dengan kebutuhan bisnis dan untuk mengoptimalkan proses produksi serta mengurangi biaya.

Key Takeaways

• Additive Manufacturing adalah metode pembuatan objek tiga dimensi (3D) dengan cara menambah material secara bertahap.
• Manfaat Additive Manufacturing meliputi mempercepat pembuatan prototipe, memproduksi sesuai permintaan, hingga dapat diaplikasikan diberbagai industri.
• Cara kerja Additive Manufacturing (AM): Pembuatan Objek 3D, Model Digital 3D, Lapis Demi Lapis, dan Pencetakan 3D
• Software manufaktur ScaleOcean bantu manajemen proses additive manufacturing dengan efektif, mulai dari tahap desain hingga produksi.

Coba Demo Gratis!

1. Apa itu Additive Manufacturing?

Additive manufacturing adalah proses pembuatan objek tiga dimensi (3D) dengan cara menambahkan material secara bertahap lapis demi lapis berdasarkan model digital (CAD). Teknologi ini, yang juga dikenal sebagai pencetakan 3D, berbeda dari metode manufaktur tradisional yang mengurangi material (subtraktif) melalui pemotongan atau pengeboran.

Dalam additive manufacturing, material seperti plastik, logam, atau keramik digunakan untuk membentuk bagian yang sangat detail dan kompleks. Teknologi ini memungkinkan produksi item dengan desain yang sulit atau tidak mungkin dibuat dengan teknik konvensional, seperti struktur internal yang rumit.

Additive manufacturing dapat digunakan dalam berbagai industri, mulai dari otomotif hingga kesehatan. Sebagai contoh, di bidang medis, AM digunakan untuk mencetak prostetik dan implan yang disesuaikan dengan kebutuhan pasien, memberikan hasil yang lebih personal dan efektif.

Salah satu keuntungan utama dari teknologi ini adalah efisiensi dalam hal waktu dan biaya produksi. Dengan desain berbasis CAD (Computer-Aided Design), produk dapat dibuat secara cepat tanpa perlu pembuatan cetakan atau peralatan yang mahal, mengurangi biaya pengembangan produk baru.

Dengan mengadopsi teknologi additive manufacturing, perusahaan manufaktur dapat mencapai efisiensi yang lebih tinggi dan mengurangi waktu siklus produksi. Pendekatan ini sangat mendukung konsep advanced manufacturing, yang bertujuan untuk meningkatkan produktivitas dan mendorong inovasi dalam proses produksi.

2. Apa Manfaat Additive Manufacturing?

Manfaat additive manufacturing meliputi percepatan proses pembuatan prototipe, kemampuan menghasilkan desain yang kompleks, dan efisiensi penggunaan material. Tidak hanya itu saja, teknologi ini juga mendorong inovasi dalam desain produk. Untuk lebih detail, berikut adalah beberapa manfaat teknologi Additive Manufacturing (AM):

a. Mempercepat Fase Pembuatan Prototipe

Additive manufacturing memungkinkan proses pembuatan prototype berjalan lebih cepat dibandingkan metode tradisional. Dengan teknologi ini, desain digital langsung diubah menjadi objek fisik secara bertahap, sehingga waktu pengembangan produk dapat dipangkas secara signifikan. Selain itu, prototipe mudah dimodifikasi dan diuji ulang.

b. Memproduksi Sesuai Permintaan

Manfaat additive manufacturing memungkinkan produksi barang secara fleksibel sesuai kebutuhan tanpa harus menyimpan stok besar. Oleh sebab itu, perusahaan dapat mengurangi risiko kelebihan inventaris sekaligus merespon permintaan pasar dengan lebih cepat. Hal ini juga membantu menghemat ruang penyimpanan.

c. Konsolidasi Komponen

Teknologi AM memberikan kemudahan dalam menggabungkan beberapa komponen menjadi satu bagian utuh. Pendekatan ini mengurangi jumlah proses perakitan serta potensi kesalahan pada sambungan antar komponen. Oleh karena itu, produk menjadi lebih kuat dan efisien secara desain.

d. Biaya Efektif untuk Volume Produksi Rendah

Proses manufaktur aditif menawarkan solusi biaya yang lebih rendah ketika memproduksi dalam jumlah kecil atau kustom. Metode ini menghindarkan perusahaan dari investasi besar pada cetakan atau alat produksi khusus.

Dengan begitu, biaya awal dapat ditekan tanpa mengorbankan kualitas produk, yang pada akhirnya mendukung business growth dengan memungkinkan perusahaan untuk lebih fleksibel dalam memenuhi permintaan pasar dan mengurangi biaya operasional.

e. Aplikasi di Berbagai Industri

Manufaktur aditif kini digunakan di sektor otomotif, kesehatan, aerospace, dan banyak lagi. Teknologi ini mendukung pembuatan bagian kompleks dan alat khusus, termasuk pembuatan prototype produk yang memudahkan pengujian sebelum produksi massal. Dengan demikian, berbagai industri dapat memanfaatkan keunggulan inovasi ini untuk meningkatkan daya saing mereka.

3. Bagaimana Cara Kerja Additive Manufacturing?

Additive manufacturing bekerja dengan sistem komputer yang membaca data desain digital (CAD). Mesin akan menambahkan material seperti plastik, logam, atau keramik secara bertahap untuk membentuk objek 3D. Berbeda dengan metode tradisional yang menghilangkan material, proses ini lebih efisien dan mengurangi limbah.

Untuk lebih mudah memahaminya, berikut cara kerja additive manufacturing:

a. Pembuatan Objek 3D

Additive manufacturing menghasilkan objek tiga dimensi dengan menambahkan lapisan material tipis secara berurutan. Metode ini memungkinkan pembuatan bentuk yang kompleks dan presisi tinggi. Selain itu, proses ini berbeda dari teknik tradisional karena fokus pada penambahan, bukan pengurangan material.

b. Model Digital 3D

Proses manufaktur dimulai dari desain digital tiga dimensi (CAD) yang berfungsi sebagai cetak biru objek. Model ini memberikan panduan presisi selama proses produksi. Oleh karena itu, keakuratan desain sangat menentukan kualitas hasil akhir produk fisik.

Keakuratan desain digital sangat mempengaruhi efisiensi produksi. Dengan juga memanfaatkan flexible manufacturing system, perusahaan dapat menyesuaikan proses produksi dengan cepat untuk memenuhi berbagai kebutuhan pelanggan.

c. Lapis Demi Lapis

Dalam additive manufacturing, objek dibuat secara bertahap dengan menumpuk lapisan material satu per satu. Teknik ini memastikan struktur yang kuat dan detail yang rapi. Dengan demikian, setiap lapisan saling terikat secara sempurna untuk membentuk produk akhir.

d. Pencetakan 3D

Additive manufacturing juga dikenal sebagai pencetakan 3D, terutama dalam industri manufaktur modern. Istilah ini menggambarkan proses mencetak objek secara bertahap berdasarkan model digital. Oleh karenanya, teknologi ini semakin populer sebagai solusi produksi yang efisien dan fleksibel.

Untuk mendukung proses tersebut, penggunaan software manufaktur terbaik sangat penting agar produksi berjalan efisien dan akurat. Dengan software manufaktur ScaleOcean, perusahaan dapat mengelola seluruh proses manufaktur secara terintegrasi, meningkatkan efisiensi, dan memastikan hasil yang konsisten.

4. Apa Saja Jenis Additive Manufacturing?

Setiap jenis additice manufacturing menawarkan cara unik material dibentuk dan dikonsolidasikan, sehingga dapat memberikan opsi sesuai kebutuhan proses produksi. Berikut penjelasan lengkap jenis-jenis additive manufacturing:

a. Fused Deposition Modeling (FDM)

FDM adalah salah satu metode pencetakan 3D yang paling dikenal dan mudah diakses. Dalam proses ini, material plastik dipanaskan dan dikeluarkan melalui nozzle untuk membangun objek lapis demi lapis. FDM sering digunakan untuk prototyping dan proses produksi barang dengan tingkat kompleksitas rendah hingga menengah.

b. Stereolithography (SLA)

SLA menggunakan sinar ultraviolet untuk mengeraskan material resin cair lapis demi lapis. Teknik ini menghasilkan produk dengan detail tinggi dan permukaan halus, sehingga cocok untuk aplikasi yang membutuhkan presisi tinggi, seperti dalam industri perhiasan dan medis.

c. Selective Laser Sintering (SLS)

SLS memanfaatkan laser untuk melelehkan partikel bahan serbuk, seperti plastik atau logam, yang kemudian mengeras dan membentuk objek lapis per lapis. Metode ini sangat efektif untuk mencetak bentuk geometris kompleks dengan kekuatan material yang baik, cocok untuk industri otomotif dan aerospace.

d. Selective Laser Melting (SLM) & Electron Beam Melting (EBM)

SLM dan EBM adalah teknik yang digunakan untuk mencetak logam dengan menggunakan laser atau sinar elektron untuk melelehkan material serbuk logam. Kedua metode ini menghasilkan objek logam solid yang kuat, dan sering digunakan dalam pembuatan komponen untuk industri aerospace, medis, dan otomotif.

e. Directed Energy Deposition (DED)

Directed Energy Deposition (DED) adalah proses produksi manufaktur aditif di mana material logam (seringkali dalam bentuk bubuk atau kawat) dilelehkan dan disemprotkan secara simultan ke permukaan substrat.

Sumber energi tinggi seperti laser atau busur listrik digunakan untuk pelelehan material saat diaplikasikan melalui nozel. DED sering dipakai untuk reparasi atau modifikasi komponen besar di industri seperti kedirgantaraan. Jenis AM ini fleksibel namun memerlukan biaya operasional dan perawatan mesin yang tinggi serta keahlian khusus.

5. Apa Saja Perbedaan Antara Additive Manufacturing dengan Manufaktur Tradisional?

Additive manufacturing (sering disebut pencetakan 3D) dan manufaktur tradisional (subtraktif atau konvensional) memiliki pendekatan yang sangat berbeda dalam membuat objek. Perbedaan utamanya terletak pada cara material diproses, fleksibilitas desain, efisiensi bahan, kecepatan produksi, dan biaya, seperti yang dijelaskan dibawah ini.

a. Cara Material Diproses

Metode manufaktur aditif membangun objek dengan menambahkan material secara lapis demi lapis berdasarkan model desain digital. Seperti pada proses membangun sebuah patung dengan menumpuk tanah liat sedikit demi sedikit hingga bentuknya sempurna.

Sedangkan, manufaktur tradisional pada umumya mengurangi atau menghilangkan material dari bongkahan bahan baku yang lebih besar untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan. Contohnya adalah pembubutan, penggilingan (milling), atau pemotongan laser, di mana material “dibuang” hingga produk akhir terbentuk.

b. Fleksibilitas Desain

Additive manufacturing menawarkan fleksibilitas desain yang luar biasa, memungkinkan pembuatan geometri yang sangat kompleks, berongga, atau bahkan struktur lattice yang sulit atau tidak mungkin dicapai dengan metode tradisional.

Di sisi lain, manufakur tradisonal memiliki batasan desain yang lebih ketat karena prosesnya bergantung pada alat potong, cetakan, atau tooling fisik. Desain yang terlalu rumit membutuhkan biaya yang relatif besar atau tidak bisa diproduksi.

c. Efisiensi Material

Proses pencetakan 3D memiliki efisiensi tinggi dalam penggunaan material karena hanya menambahkan bahan pada area yang diperlukan. Hal ini dapat mengurangi produksi limbah.

Manufaktur konvensional seringkali menghasilkan banyak limbah material karena sebagian besar bahan baku dihilangkan dalam proses pembentukan. Limbah ini mungkin bisa didaur ulang, tetapi tetap merupakan material yang terbuang.

d. Kecepatan Produksi

Proses produksi additive manufacturing umumya memakan waktu lebih cepat untuk pembuatan prototipe dan produksi skala kecil atau kustomisasi tinggi karena tidak memerlukan tooling atau setup yang mahal dan memakan waktu. Namun, untuk produksi massal, kecepatannya bisa lebih lambat, sehingga perlu dianalisis menggunakan value stream mapping untuk melihat efisiensi tiap tahap proses.

Sedangkan, kecepatan waktu produksi manufaktur konvensional lebih tinggi untuk produksi massal karena prosesnya sudah didiesain untuk volume tinggi. Akan tetapi, setup awal (pembuatan cetakan/alat) bisa sangat memakan waktu dan biaya.

e. Biaya

Biaya awal untuk perawatan dan material khusus untuk proses manufaktur aditif bisa lebih tinggi. Namun, biaya per unit dapat menjadi lebih rendah untuk produksi volume rendah atau produk yang sangat kompleks karena tidak ada biaya tooling yang besar.

Biaya tooling dan setup awal manufaktur subtraktif seringkali sangat tinggi, menjadikannya mahal untuk prototipe atau produksi volume rendah. Namun, untuk produksi massal, biaya per unitnya bisa menjadi sangat rendah.

6. Apa Keuntungan Manufaktur Aditif?

Additive manufacturing, atau pencetakan 3D, menawarkan berbagai keunggulan dibandingkan metode produksi konvensional, seperti efisiensi dan fleksibilitas. Teknologi ini mengubah cara desain dan pembuatan produk di berbagai industri.

Salah satu keuntungan utama dari additive manufacturing adalah fleksibilitas desainnya. Metode ini memungkinkan pembuatan bentuk geometris kompleks yang sulit dicapai dengan teknik tradisional, memberi kebebasan lebih kepada desainer untuk berinovasi.

Proses pengembangan produk menjadi lebih cepat dengan additive manufacturing. Teknologi ini memungkinkan pembuatan prototipe produk yang cepat dan murah, sehingga perusahaan bisa menguji dan memvalidasi desain sebelum produksi massal.

Selanjutnya, manufaktur aditif juga mendukung produksi barang sesuai permintaan, mengurangi kebutuhan akan stok besar dan mengoptimalkan biaya inventaris. Pendekatan ini membuat perusahaan lebih responsif terhadap perubahan pasar.

Metode ini juga mengurangi limbah material secara signifikan. Berbeda dengan manufaktur subtraktif, manufaktu aditif hanya menggunakan material yang diperlukan, menghemat biaya bahan baku dan mendukung produksi yang lebih ramah lingkungan.

Teknologi ini memungkinkan penyesuaian produk sesuai kebutuhan spesifik. Setiap unit dapat dimodifikasi atau dipersonalisasi tanpa perubahan peralatan mahal, ideal untuk industri yang membutuhkan produk unik atau disesuaikan secara massal.

7. Apa Saja Keterbatasan Additive Manufcturing?

Meskipun additive manufacturing menawarkan banyak keunggulan inovatif, penting juga untuk memahami beberapa keterbatasannya. Kecepatan produksi dalam metode ini seringkali lebih lambat untuk volume yang tinggi, karena proses lapis demi lapis yang memakan waktu ini kurang efisien dibandingkan manufaktur tradisional.

Selain itu, ukuran objek yang dapat dicetak sangat dibatasi oleh dimensi mesin, menjadi hambatan signifikan untuk komponen besar. Ini berarti pembuatan produk berskala besar seringkali tidak praktis atau bahkan tidak mungkin dilakukan dengan teknologi saat ini.

Terakhir, biaya awal untuk peralatan dan material khusus seringkali lebih tinggi, menjadikan total investasi awal cukup besar untuk beberapa aplikasi spesifik. Ini juga berpotensi membatasi aksesibilitas teknologi ini bagi usaha kecil atau menengah.

8. Contoh Additive Manufacturing

Additive manufacturing telah diterapkan di berbagai sektor, termasuk industri otomotif. Contohnya, perusahaan mobil seperti BMW dan Audi menggunakan teknologi ini untuk mencetak komponen kendaraan dengan desain yang lebih ringan dan kuat. Ini membantu mengurangi bobot kendaraan dan meningkatkan efisiensi bahan bakar.

Di sektor medis, additive manufacturing memungkinkan pembuatan prostetik yang lebih personal. Misalnya, pencetakan implan tulang atau alat bantu dengar yang sesuai dengan bentuk tubuh atau telinga pasien. Hal ini memberikan kenyamanan lebih serta fungsionalitas yang lebih baik.

Selain itu, dalam perusahaan manufaktur, additive manufacturing digunakan untuk mencetak alat atau jig produksi dengan lebih cepat dan biaya lebih rendah. Proses ini memungkinkan pembuatan alat bantu yang presisi tinggi, yang sebelumnya membutuhkan waktu dan biaya besar untuk pembuatan cetakan konvensional.

Di bidang penerbangan, Boeing dan NASA menggunakan additive manufacturing untuk mencetak komponen pesawat, termasuk suku cadang mesin dan struktur internal. Teknologi ini mengurangi jumlah material yang terbuang dan mempercepat proses perakitan komponen pesawat.

Kemudian, additive manufacturing juga semakin diterapkan di sektor manufaktur kimia, terutama dalam pembuatan alat-alat laboratorium dan komponen mesin yang digunakan dalam proses kimia. Salah satu contoh penerapannya adalah pencetakan reaktor kimia miniatur yang digunakan untuk percobaan dan penelitian.

9. Kesimpulan

Additive manufacturing, atau pencetakan 3D, mengubah cara produksi barang dengan mencetak objek secara bertahap melalui desain digital. Teknologi ini menawarkan banyak keuntungan, seperti mempercepat pembuatan prototipe, memungkinkan desain yang lebih kompleks, dan mengurangi pemborosan material.

Selain itu, metode ini memungkinkan produksi sesuai permintaan, yang membantu mengurangi stok berlebih dan biaya inventaris.Dengan fleksibilitas desain dan kemampuan untuk mengurangi limbah, teknologi ini sangat cocok untuk berbagai industri. Meskipun ada beberapa tantangan, seperti kecepatan produksi yang lebih lambat untuk volume tinggi dan biaya awal yang cukup tinggi, teknologi ini tetap memberikan dampak besar.

Untuk mendukung proses manufaktur ini, penggunaan software yang tepat sangat penting. ScaleOcean menawarkan solusi software manufaktur terintegrasi untuk mempermudah manajemen manufaktur Anda. Coba demo gratis kami dan lihat bagaimana teknologi ini dapat menguntungkan bisnis Anda!