Mengenal Mesin Cetak Logam 3D – adalah teknologi Additive Manufacturing yang berfokus menambahkan material bukan membuang material. Mesin cetak logam 3D memiliki cara kerja mengisi bidang cetak lapis demi lapis dengan serbuk logam.
Metode ini diawali dengan data digital yang dikirim ke mesin yang kemudian dikonversi menjadi perintah cetak. Pembuatan part dengan serbuk logam menghasilkan komponen yang kompleks atau sulit dibuat oleh metode manufaktur tradisional, kebanyakannya berbentuk rumit.
Beberapa tahun yang lalu, komponen logam tidak dapat dibuat dengan menggunakan pencetakan 3D. tapi saat ini dapat diproduksi dengan menggunakan berbagai macam serbuk logam. Teknologi ini tidak lagi eksklusif sebagai teknologi prototipe. Sekarang sudah banyak digunakan untuk produksi komponen sebagai tuntutan desain engineering.
Dalam pengerjaan logam tradisional, seringkali banyak proses yang boros. Sebagai contoh, Saat produsen pesawat membuat komponen logam, sebanyak 90% materialnya terbuang. Dengan menggunakan proses 3D, lebih sedikit energi yang digunakan dan sangat mengurangi limbah produksi. Hasil dari mesin cetak logam 3D bisa lebih ringan hingga 60% dibandingkan produk mesinnya.
Cara Kerja 5 Jenis Mesin Cetak 3D
Fused Filament Fabrication (FFF) lub Fused Deposition Modeling (FDM)
Pencetakan 3D metode FDM/FFF adalah salah satu teknik aditif paling tua dan paling banyak digunakan hingga saat ini. Cara kerjanya sederhana tapi menarik: material (biasanya filamen plastik) dilelehkan dan ditumpuk lapis demi lapis. Setiap lapisan dibiarkan mendingin dan melekat sempurna sebelum lapisan berikutnya ditambahkan. Proses ini mirip seperti membangun tembok dari bawah, sedikit demi sedikit, tapi dengan presisi yang jauh lebih tinggi.
Kalau pernah melihat mesin CNC bekerja, teknologi mesin cetak 3D FDM ini bisa dibilang kebalikannya. Alih-alih memotong atau mengurangi material seperti pada CNC, FDM justru membangun objek dari nol dengan menambahkan material lapis demi lapis. Model 3D yang sudah didesain diubah menjadi kode-G—semacam “bahasa instruksi” untuk mesin.
Kode ini mengatur pergerakan driver (penggerak ekstruder) sehingga material bisa disusun dengan akurat. Salah satu keunggulannya? FDM hanya menggunakan material yang benar-benar dibutuhkan, berbeda dengan CNC yang sering menyisakan banyak limbah akibat proses pemotongan.
Kualitas hasil cetak FDM dipengaruhi oleh beberapa faktor. Misalnya, seberapa presisi pergerakan driver, ketepatan kalibrasi mesin oleh pengguna, atau bahkan jenis material yang dipakai. Dari pengalaman, toleransi umum untuk cetakan FDM biasanya berada di kisaran 0,15 mm hingga 0,25 mm. Artinya, detail kecil tetap bisa tercetak dengan baik, asal pengaturannya tepat!.
Mesin Cetak 3D Selective Laser Sintering (SLS)
SLS (Selective Laser Sintering) adalah teknologi mesin cetak 3D yang unik karena menggunakan bubuk poliamida dan laser berdaya tinggi untuk menyatukan partikel-partikel material. Prosesnya dimulai dengan mengisi ruang cetak dengan bubuk poliamida. Saat laser mulai bekerja, lapisan demi lapisan disinter (dileburkan secara selektif), sementara platform cetak perlahan-lahan turun untuk memberi ruang bagi lapisan bubuk baru.
Yang menarik dari SLS adalah ia tidak membutuhkan struktur penyangga (support structures) seperti pada FDM atau SLA. Kenapa? Karena sisa bubuk yang tidak terpakai secara alami menopang bagian-bagian yang mencetak—seperti pasir yang menyangga objek saat kita membuat lubang di pantai. Kelebihan ini membuat SLS sangat cocok untuk mencetak desain rumit dengan akurasi tinggi, bahkan yang mustahil dibuat dengan metode 3D printing lain.
Mesin Pencetak 3D Stereolithography (SLA)
SLA merupakan salah satu teknologi mesin pencetak 3D paling presisi yang menggunakan resin fotopolimer cair. Proses kerjanya cukup menakjubkan – resin cair ini mengeras ketika terkena sinar laser UV, membentuk geometri objek lapis demi lapis dengan ketelitian tinggi.
Prosesnya dimulai dengan tangki berisi resin cair. Platform kerja perlahan-lahan turun ke dalam tangki, dan laser UV akan menyinari area tertentu sesuai desain 3D, mengeraskan resin di titik-titik yang tepat. Proses ini berulang terus hingga seluruh objek terbentuk sempurna.
Setelah pencetakan selesai, ada beberapa tahap finishing yang penting:
- Pencucian dengan isopropil alkohol untuk membersihkan resin yang belum mengeras
- Penyinaran tambahan dalam chamber khusus untuk memastikan resin mencapai kekuatan dan sifat material akhirnya
Yang membuat SLA istimewa adalah kemampuannya menghasilkan detail permukaan yang sangat halus dan akurat, jauh melebihi kebanyakan teknologi mesin cetak 3D lainnya. Proses post-processing yang teliti ini memang membutuhkan waktu lebih lama, tetapi hasilnya sepadan dengan usaha yang dikeluarkan.
Keunggulan SLA:
- Presisi dan akurasi tinggi
- Permukaan objek yang halus
- Kemampuan mencetak detail yang sangat kecil
- Beragam pilihan material resin dengan sifat berbeda-beda
Teknologi ini sangat cocok untuk pembuatan prototipe presisi, model dental, perhiasan, atau komponen kecil yang membutuhkan detail rumit.
Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
DMLS itu beneran jadi ujung tombak di dunia manufaktur aditif, apalagi buat urusan presisi. Prosesnya pakai laser energi tinggi buat ngelas serbuk logam level mikron, layer demi layer. Hasilnya? Komponen metal yang nggak cuma kuat dan tahan panas, tapi juga siap langsung dipakai buat aplikasi industri—nggak cuma buat prototipe doang. Banyak kasus, parts DMLS malah punya densitas sama performa mekanik yang lebih unggul dari komponen bikinan konvensional.
Mau desain rumit? DMLS kasih solusi. Semua batasan dari proses manufaktur tradisional, kayak milling atau casting, jadi nggak relevan. Geometri kompleks yang tadinya butuh proses panjang atau biaya overkill, sekarang tinggal cetak sekali jalan.
Soal bobot, DMLS punya keunggulan juga. Apalagi kalau dipadukan dengan topologi optimasi, parts bisa jauh lebih ringan tanpa nurunin kekuatan—penting banget buat sektor aerospace sama otomotif.
Material yang dipakai juga kelas berat:
- Stainless steel 316L: tahan korosi, cocok buat lingkungan ekstrem.
- Aluminium alloy: kombinasi ringan sama kekuatan, favorit di banyak industri.
- Titanium: standar tinggi buat aplikasi medis, khususnya implan.
- Inconel: superalloy buat suhu ekstrem, banyak dipakai di jet engine, pembangkit listrik, dan sejenisnya.
Kesimpulannya, DMLS benar-benar mentransformasi proses produksi komponen logam, apalagi buat kebutuhan yang butuh presisi dan performa tinggi.
PolyJet 3D Printing
PolyJet merupakan salah satu teknologi pencetakan 3D paling akurat di dunia. Cara kerjanya mirip dengan SLA—menggunakan resin fotopolimer yang mengeras saat terkena sinar UV—tetapi dengan presisi yang bahkan lebih mengesankan. Bayangkan: setiap lapisan yang dicetak setipis 0,016 mm, lebih tipis dari sehelai rambut manusia! Dengan toleransi di bawah 0,099 mm, PolyJet sulit ditandingi oleh teknologi pencetakan 3D lainnya dalam hal detail dan kehalusan permukaan.
Mengapa PolyJet Begitu Istimewa?
- Detail Super Halus – Cocok untuk mencetak prototipe presisi atau bagian kecil dengan kompleksitas tinggi, seperti komponen medis atau perhiasan.
- Material Fleksibel – Bisa menggabungkan berbagai resin dengan sifat berbeda (kaku, fleksibel, transparan, bahkan menyerupai jaringan lunak) dalam satu cetakan.
- Permukaan Jadi Mulus – Hasil cetaknya hampir tidak memerlukan proses finishing tambahan, langsung siap pakai.
- Support Larut Air – Material pendukungnya mudah dihilangkan dengan air, mempertahankan akurasi tanpa merusak struktur utama.
Teknologi ini menjadi pilihan utama untuk pengembangan prototipe cepat dan pembuatan model akhir berkualitas tinggi, terutama di industri yang mengutamakan detail mikro seperti kedokteran gigi, perhiasan, atau komponen presisi teknik. Dengan PolyJet, batasan antara desain dan realisasi fisik menjadi hampir tak terlihat!
Aplikasi Mesin Cetak 3D Logam di Dunia Industri
Pembuatan perkakas saluran pendingin hingga rakitan ringan pada bidang penerbangan, semua hal yang bertujuan membuat part yang rumit maka mesin cetak logam 3D adalah jawabannya. Beberapa aplikasi populer untuk manufaktur logam 3D adalah prototipe seperti mesin produksi, perkakas cetakan, pekerjaan saluran air, suku cadang khusus, penukar panas, heatsink, dan komponen rumit lainnnya.
Industri otomotif telah menjadi industri paling aktif dalam penggunaan teknologi ini secara masif. Saat ini sedang ditingkatkan lagi prototipenya dan mulai diproduksi lebih banyak lagi suku cadang dan komponen spesialnya.
Berat atau massa merupakan hal vital untuk industri penerbangan dan dirgantara. Dengan menggunakan pencetakan 3D logam, perusahaan penerbangan dapat menggunakan bahan yang sama seperti yang mereka lakukan dengan metode tradisional. Ini penting, karena dalam dunia penerbangan material harus memiliki bahan khusus yang tahan terhadap kondisi penerbangan.
Sebagai contoh, titanium cetak 3D memiliki karakteristik mekanikal yang kuat, bobot dan kekokohan yang sama dengan titanium tempa. Selain itu, material yang harus dimiliki adalah bahan yang ringan seperti aluminium atau bahan yang kuat dan tahan seperti titanium untuk membuat bagian tertentu untuk pesawat ruang angkasa atau mesin penggeraknya.
Mesin cetak logam 3D juga membuat banyak kemajuan pada bidang protipe tubuh manusia, implan, dan alat khusus lainnya dengan pencetakan bio dan implan organik. Dokter dan ahli bedah menggunakan pencetakan 3D untuk membuat instrumen tertentu. Mereka dapat merancang prototipe yang akan terlihat sangat mirip dengan produk akhir.
Penjelasan Sederhana Mesin Pencetak 3D
Sistem Kerja Mesin
Sebagian besar sistem manufaktur yang berbasis additive manufacturing menggunakan metode deposisi serbuk yang memerlukan mekanisme pelapisan demi menyebarkan lapisan serbuk ke pelat substrat dan wadah serbuk. Setelah lapisan serbuk tersebar, potongan 2D diikat menjadi satu (pencetakan 3D). Energi pada sinar juga dapat diarahkan ke serbuk untuk melelehkannya.
Sistem serbuk langsung disebut sebagai proses peleburan oleh laser yang memiliki nama dagang yang berbeda yaitu Selective Laser Melting (SLM), Laser Cusing, dan Direct Metal Laser Sintering (DMLS). Persyaratan pengguna nantinya akan menentukan pilihan mesin dengan jenis unit laser, penanganan serbuk dan ruang pembuatan menjadi beberapa fitur utama dari sistem yang perlu dipertimbangkan.
Mesin cetak logam 3D ini menggunakan serbuk baja yang sangat halus. Serbuk yang digunakan printer 3D tidak boleh jenis serbuk sembarangan, karena akan digunakan untuk lapisan pencetakan yang sangat tipis. Serbuk harus halus sempurna agar permukaannya rata. Lapisan serbuk baja super tipis diolesi dengan roller.
Kemudian, kepala printer menempatkan tetesan lem kecil di area lapisan yang merupakan bagian dari sistemnya. Lapisan tersebut kemudian dikeringkan menggunakan pemanas overhead yang kuat. Printer 3D akan terus menyebarkan serbuk dalam lapisan demi lapisan, dan kepala printer secara sistematis akan merekatkan titik yang tepat dari setiap lapisan menjadi kesatuan.
Bahan Dasar Material
Ada berbagai bahan logam yang tersedia untuk sistem 3D logam. Bahan yang paling umum digunakan diantaranya adalah :
- Paduan baja tahan karat
- Aluminium
- Nikel
- Kobalt-krom
- Titanium
- Baja perkakas
- Paduan berbasis nichol
- Campuran logam mulia
- Campuran tembaga
Saat menentukan sebuah material, sifat seperti kekuatan Tarik (tensile Strenght), kekerasan (hardness), dan perpanjangan (Elongation) sangatlah penting. Karena terdapat banyak variasi bahan, bahan yang tepat untuk suatu proyek dapat dengan mudah diperhitungkan dalam spesifikasi sebuah produk.
Nah, Sekian artikel mengenai Teknologi Mesin Cetak 3D. Simak artikel lainnya di https://teknikjaya.co.id/category/mesin-dan-machining/.
Artikel Kami Lainnya
Please Share This Article
