Apa itu Additive Manufacturing, Cara Kerja, dan Jenisnya

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.

Selain teknologi cetak 3D yang menjadi inti dari additive manufacturing, peran BoM dalam manufaktur juga tidak kalah penting karena membantu merinci material dan komponen yang dibutuhkan secara akurat untuk setiap proyek produksi. Dengan demikian, efisiensi dan akurasi dalam setiap tahapan dapat lebih terjamin.

Kemampuan memproduksi barang dengan cepat dengan desain berkualitas tinggi bisa Anda dapatkan dalam penerapan Additive Manufacturing (AM) ini. Dalam artikel ini, mari kita bahas apa itu additive manufacturing, serta jenis, contoh, juga manfaat penerapannya dalam perusahaan manufaktur. Simak penjelasan berikut!

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, atau dikenal juga sebagai pencetakan 3D, adalah metode pembuatan objek tiga dimensi. Proses ini dilakukan dengan menambahkan material secara bertahap, umumnya lapis demi lapis, berdasarkan model desain digital.

Berbeda dengan metode manufaktur konvensional yang cenderung mengurangi atau menghilangkan material, manufaktur aditif membangun objek dengan menambahkannya hanya di area yang diperlukan.

Additive manufacturing (pencetakan 3D) menciptakan objek secara bertahap, dimulai dari desain digital seperti model CAD, dan menumpuk lapisan material tipis hingga objek terbentuk. Berbagai bahan, termasuk plastik, logam, keramik, dan komposit, dapat digunakan dalam proses ini.

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?

Proses manufaktur aditif melibatkan serangkaian tahapan yang berurutan, dimulai dari persiapan digital hingga pembentukan fisik objek. Setiap tahap memiliki peran krusial dalam menghasilkan produk akhir yang diinginkan. Berikut adalah tahapan utama dalam proses 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. Software yang handal membantu mengintegrasikan desain digital dengan mesin pencetak, mengoptimalkan alur kerja, serta meminimalkan kesalahan produksi. 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. Vat Polymerization

Jenis vat polymerization ini adalah proses produksi manufaktur aditif yang menggunakan wadah berisi resin fotopolimer cair. Teknologi Stereolithography (SLA) adalah contoh paling umum dalam kategori ini.

Prosesnya melibatkan pengerasan lapisan demi lapisan resin menggunakan sumber cahaya UV atau laser yang dikontrol secara presisi untuk membentuk objek. Ketika cahaya UV mengenai resin, resin tersebut mengeras dan membentuk lapisan objek yang diinginkan.

b. Binder Jetting

Binder jetting adalah jenis teknologi additive manufacturing yang unik, menggunakan bahan material berbentuk bubuk seperti pasir atau metal, serta cairan pengikat (binder) yang disemprotkan.

Proses dimulai dengan menyebar lapisan tipis bubuk, lalu binder disemprotkan sesuai desain digital untuk mengikat partikel bubuk secara selektif. Metode ini cocok untuk pembuatan cetakan, objek keramik, atau prototipe cepat, namun kekuatan mekanis produk sering lebih rendah dibanding metode peleburan.

c. 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.

d. Material Extrusion

Dikenal luas sebagai Fused Deposition Modeling (FDM), jenis material extrusion adalah proses produksi di mana filamen material termoplastik dilelehkan dan diekstrusi melalui nozel panas yang bergerak.

Nozel bergerak sesuai desain digital, mendepositkan material lapis demi lapis yang kemudian mendingin dan mengeras membentuk objek padat.

FDM populer untuk prototyping dan manufaktur skala kecil atau personal karena kemudahan penggunaan dan biaya operasional relatif rendah, meskipun resolusi dan kekuatan material kadang terbatas untuk aplikasi bertekanan tinggi atau produksi massal komponen struktural.

e. Sheet Lamination

Jenis additive manufacturing ini melibatkan penumpukan lapisan tipis bahan (seperti kertas, logam, atau plastik) yang diikat menggunakan perekat atau pengelasan ultrasonik. Nantinya setiap lapisan dipotong bentuknya, bisa sebelum atau sesudah dilaminasi menjadi satu kesatuan.

Metode ini cocok untuk membuat model dalam skala besar dan bisa ekonomis tergantung material yang digunakan, serta berpotensi mengurangi biaya penyimpanan bahan baku dalam bentuk blok besar. Namun, ada keterbatasan pada pembuatan geometri internal yang sangat kompleks.

f. Powder Bed Fusion

Powder bed fusion adalah kategori besar manufaktur aditif yang menyatukan partikel bubuk menggunakan sumber panas terkontrol. Material bubuk disebar rata di atas platform, lalu sumber panas memadatkan (menyinter atau melelehkan) area sesuai desain digital, lapis demi lapis.

Teknologi seperti Selective Laser Sintering (SLS) dan Selective Laser Melting (SLM) menggunakan laser sebagai sumber panas, sementara Electron Beam Melting (EBM) memakai sinar elektron.

Proses ini menghasilkan komponen kompleks dengan presisi tinggi dan kekuatan mekanis baik, namun seringkali memiliki biaya produksi tinggi terutama terkait material bubuk khusus dan perawatan mesin intensif dalam lingkungan proses produksi yang terkontrol.

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

Penggunaan teknologi dari additive manufacturing ini telah membantu berbagai industri perusahaan manufaktur untuk mengembangkan dan memproduksi barang juga komponen yang mudah tetapi juga kuat dalam penggunaannya.

Bahan-bahan yang biasanya digunakan dalam additive manufacturing seperti biokimia, keramik, logam, dan termoplastik dapat Anda kelola dan digunakan dalam penggunaan teknologi ini.

Seperti contoh additive manufacturing yang diterapkan di industri otomotif dalam membuat komponen bracket motor yang memiliki spesifikasi dan penyesuaian khusus.

Pembuatan barang tersebut biasanya menggunakan jenis vat polymerization atau laser sintering yang bisa menciptakan bracket yang tidak hanya ringan tetapi juga memiliki kompleksitas geometri yang meningkatkan kinerjanya secara keseluruhan.

Material bracket motor yang berasal dari titanium atau aluminium alloy juga dikombinasikan dengan desain berbasis komputasi, yang akan membuat bentuk-bentuk aerodinamis dan struktur internal yang berongga sehingga bisa mengurangi berat tanpa mengorbankan kekuatan struktural pada komponen tersebut.

Pengurangan berat dari komponen tersebut nantinya bisa berkontribusi pada efisiensi bahan bakar dan performa dinamis dari kendaraan motor yang Anda gunakan.

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!