Pencetakan 3D: apa yang perlu Anda ketahui

Mereka bukan printer daisy wheel kakekmu, atau dot matrix ibumu. Bahkan, mereka sedikit mirip dengan dokumen atau foto printer hari ini, yang hanya dapat mencetak dalam dua dimensi yang membosankan. Seperti namanya, printer 3D dapat membangun objek tiga dimensi, dari berbagai bahan. Mereka akan menjadi arus utama, muncul di pengecer seperti Staples, Best Buy, dan Home Depot, dan Anda dapat membeli berbagai printer 3D dan persediaannya di Amazon.com dan melalui outlet online lainnya. Meskipun sebagian besar masih ditemukan di lantai toko atau di studio desain, di sekolah dan pusat komunitas, dan di tangan penggemar, printer 3D semakin banyak ditemukan di meja kerja, di ruang istirahat, dan dapur - dan mungkin di rumah di dekat Anda, jika bukan milikmu sendiri

Apa itu Pencetakan 3D?

Pada dasarnya, pencetakan 3D adalah proses pembuatan di mana bahan diletakkan, lapis demi lapis, untuk membentuk objek tiga dimensi. (Ini dianggap sebagai proses aditif karena objek dibangun dari awal, sebagai lawan dari proses subtraktif di mana bahan dipotong, dibor, digiling, atau dimesinkan.) Meskipun printer 3D menggunakan berbagai bahan (seperti plastik atau logam) dan teknik (lihat "Bagaimana Cara Pencetakan 3D Bekerja?" di bawah), mereka berbagi kemampuan untuk mengubah file digital yang berisi data tiga dimensi - apakah dibuat pada program desain berbantuan komputer (CAD) atau manufaktur berbantuan komputer (CAM), atau dari pemindai 3D - ke dalam objek fisik.

Apakah 3D Printing Even Printing?

Ya, pencetakan 3D dapat dianggap sebagai pencetakan, meskipun tidak seperti yang didefinisikan secara tradisional. Definisi Webster yang relevan tentang "pencetakan" berpusat pada produksi barang cetakan, publikasi, atau foto, dan memproduksi melalui kesan (penerapan tekanan). Tidak ada definisi yang cocok untuk pencetakan 3D. Tetapi dari perspektif teknologi, pencetakan 3D adalah hasil dari pencetakan tradisional, di mana lapisan bahan (biasanya tinta) diterapkan. Biasanya sangat tipis sehingga tidak ada ketinggian yang terlihat (meskipun dengan printer tinta padat, itu agak lebih tebal). Apa yang dilakukan pencetakan 3D sangat memperluas ketinggian itu melalui penerapan berbagai lapisan. Jadi masuk akal untuk memperluas definisi pencetakan untuk memasukkan pembuatan objek tiga dimensi dengan cara ini.

Bagaimana Cara Kerja Pencetakan 3D?

Sama seperti printer tradisional, printer 3D menggunakan berbagai teknologi. Yang paling umum dikenal adalah pemodelan deposisi menyatu (FDM), juga dikenal sebagai fusi filamen fabrikasi (FFF). Di dalamnya, sebuah filamen - terdiri dari akrilonitril butadiena stirena (ABS), asam polilaktat (PLA), atau termoplastik lainnya - dilebur dan diendapkan melalui nosel ekstrusi yang dipanaskan berlapis-lapis. Printer 3D pertama yang dipasarkan, dibuat pada pertengahan 1990-an oleh Stratasys dengan bantuan dari IBM, menggunakan FDM (istilah merek dagang oleh Stratasys), seperti halnya kebanyakan printer 3D yang ditujukan untuk konsumen, penggemar, dan sekolah.

Teknologi lain yang digunakan dalam pencetakan 3D adalah stereolithography. Di dalamnya, laser UV bersinar ke dalam tong photopolymer ultraviolet-sensitif, menelusuri objek yang akan dibuat pada permukaannya. Polimer memadat di mana pun balok menyentuhnya, dan balok "mencetak" objek lapisan demi lapisan sesuai instruksi dalam file CAD atau CAM yang digunakan.

Dalam variasi tentang itu, Anda juga memiliki pencetakan 3D proyektor cahaya digital (DLP). Metode ini mengekspos polimer cair terhadap cahaya dari proyektor pemrosesan cahaya digital. Ini mengeraskan lapisan polimer demi lapis sampai benda itu dibangun, dan sisa polimer cair dikeringkan.

Pemodelan multi-jet adalah sistem pencetakan 3D mirip inkjet yang menyemprotkan pengikat berwarna seperti lem ke lapisan bubuk yang berurutan tempat objek akan dibentuk. Ini adalah salah satu metode tercepat, dan salah satu dari sedikit yang mendukung pencetakan multicolor.

Dimungkinkan untuk memodifikasi inkjet standar untuk dicetak dengan bahan selain tinta. Pengusaha do-it-yourself yang giat telah membuat atau mencetak print head, umumnya head piezoelektrik, untuk bekerja dengan berbagai bahan - dalam beberapa kasus mencetak print head sendiri di printer 3D lainnya! Perusahaan seperti MicroFab Technologies menjual print head berkemampuan 3D (serta sistem pencetakan lengkap).

Selective laser sintering (SLS) menggunakan laser berdaya tinggi untuk memadukan partikel plastik, logam, keramik, atau kaca. Di akhir pekerjaan, bahan yang tersisa didaur ulang. Peleburan berkas elektron (EBM) menggunakan - Anda dapat menebaknya - sinar elektron untuk melelehkan serbuk logam, lapis demi lapis. Titanium sering digunakan dengan EBM untuk mensintesis implan medis, serta bagian-bagian pesawat.

Tergantung pada tekniknya, printer 3D dapat menggunakan berbagai bahan, termasuk tetapi tidak terbatas pada logam (stainless steel, solder, aluminium, dan titanium di antaranya); plastik dan polimer (termasuk komposit yang menggabungkan plastik dengan logam, kayu, dan bahan lainnya); keramik; plester; kaca; dan bahkan bahan makanan seperti keju, lapisan gula, dan cokelat! (Lihat primer kami pada jenis filamen printer 3D.)

Siapa yang Menciptakan Pencetakan 3D?

Printer 3D pertama, yang menggunakan teknik stereolithografi, diciptakan oleh Charles W. Hull pada pertengahan 1980-an. Stereolithografi sebagian besar merupakan teknik komersial yang mahal, dengan mesin sering berharga $ 100.000 atau lebih.

Pada tahun 1986, Hull mendirikan Sistem 3D, sebuah perusahaan yang hari ini menjual printer 3D yang menggunakan berbagai teknologi. Mulai dari kit entry-level hingga sistem komersial canggih, dan Sistem 3D juga menyediakan layanan suku cadang on-demand, sebagian besar untuk pengguna bisnis.

Apa Manfaat Pencetakan 3D?

Dengan pencetakan 3D, desainer memiliki kemampuan untuk dengan cepat mengubah konsep menjadi model atau prototipe 3D (alias "prototyping cepat"), dan menerapkan perubahan desain cepat. Ini memungkinkan produsen memproduksi produk sesuai permintaan daripada dalam jangka besar, meningkatkan manajemen persediaan dan mengurangi ruang gudang. Orang-orang di lokasi terpencil dapat membuat objek yang tidak dapat diakses oleh mereka.

Dari sudut pandang praktis, pencetakan 3D dapat menghemat uang dan bahan versus teknik subtraktif, karena sangat sedikit bahan baku yang terbuang. Dan itu berjanji untuk mengubah sifat manufaktur, pada akhirnya membiarkan konsumen mengunduh file untuk mencetak objek 3D yang bahkan rumit - termasuk, misalnya, perangkat elektronik - di rumah mereka sendiri.

Apa Yang Dapat Membuat Printer 3D?

Desainer menggunakan printer 3D untuk dengan cepat membuat model produk dan prototipe, tetapi mereka semakin sering digunakan untuk membuat produk akhir. Di antara item yang dibuat dengan printer 3D adalah desain sepatu, furnitur, cetakan lilin untuk membuat perhiasan, peralatan, tripod, barang hadiah dan barang baru, dan mainan. Industri otomotif dan penerbangan menggunakan printer 3D untuk membuat bagian-bagian. Seniman dapat membuat patung, dan arsitek dapat membuat model proyek mereka. Para arkeolog menggunakan printer 3D untuk merekonstruksi model artefak yang rapuh, termasuk beberapa barang antik yang dalam beberapa tahun terakhir telah dihancurkan oleh ISIS. Demikian juga, ahli paleontologi dan siswa mereka dapat menduplikasi kerangka dinosaurus dan fosil lainnya. Lihatlah galeri objek printer 3D sederhana dan praktis kami.

Dokter dan teknisi medis dapat menggunakan pencetakan 3D untuk membuat prosthetics, alat bantu dengar, gigi tiruan, dan cangkok tulang, serta mereplikasi model organ, tumor, dan struktur tubuh internal lainnya dari CT scan untuk persiapan operasi. Contoh yang baik adalah Project Daniel, yang mencetak 3D lengan dan tangan palsu untuk para korban kekerasan di Sudan. Juga, printer 3D sedang dikembangkan yang dapat meletakkan lapisan sel untuk membuat organ buatan (seperti ginjal dan pembuluh darah) sudah dalam fase R&D. Bahkan ada tempat untuk mencetak 3D dalam forensik, misalnya untuk meniru peluru yang bersarang di dalam korban.

Barang elektronik tercetak adalah seperangkat metode pencetakan yang memungkinkan perangkat elektronik atau sirkuit dicetak pada bahan yang fleksibel seperti label, kain, dan kardus, dengan aplikasi tinta elektronik atau optik. Ini menyediakan pembuatan perangkat berkinerja rendah yang sangat murah. Barang elektronik tercetak mulai dikombinasikan dengan pencetakan 3D, memungkinkan pencetakan sirkuit atau perangkat berlapis. Hasil alami dari kombo ampuh ini adalah bahwa suatu hari nanti Anda mungkin dapat mencetak gadget dari rencana 3D daripada membelinya.

Persiapan makanan adalah cara lain printer 3D dapat digunakan. French Culinary Institute telah menggunakan printer 3D open-source yang dikembangkan di Cornell University untuk menyiapkan hidangan artistik, dan MIT telah menciptakan printer makanan 3D yang disebut Cornucopia. Sejumlah kecil restoran sedang menguji coba prototipe makanan-printer. Penelitian pencetakan 3D NASA telah memasukkan pencetakan makanan, seperti pizza yang dicetak 3D.

Sejumlah printer 3D makanan telah tersedia secara komersial. Mereka cenderung fokus pada makanan tertentu, seperti cokelat, atau pancake, atau kue.

Apa itu Layanan Cetak 3D?

Anda tidak harus memiliki printer 3D untuk mendapat manfaat dari printer 3D. Banyak layanan pencetakan 3D, seperti Shapeways dan Sculpteo, mencetak hadiah dan barang-barang kecil lainnya berdasarkan pesanan pada printer 3D mereka sendiri, kemudian mengirimkannya kepada pelanggan. Pelanggan dapat mengirimkan file objek 3D mereka sendiri atau memilih item, kebanyakan dari mereka dirancang oleh pengguna layanan lain, dari katalog online.

Tetapi layanan pencetakan 3D bukan lagi semata-mata domain spesialis. Perusahaan besar seperti Staples dan UPS telah memperkenalkan layanan pencetakan 3D, dan beberapa toko cetak tradisional telah menambahkan pencetakan 3D ke daftar lagu mereka.

Di mana saya bisa mendapatkan Printer 3D?

Sebagian besar produsen printer 3D menjual produk mereka secara online. Banyak e-tailer sekarang menyimpannya, termasuk perusahaan online-saja seperti Amazon.com, dan lainnya yang juga memiliki toko bata-dan-mortir. Beberapa yang terakhir, seperti Walmart, Best Buy, dan Staples, menawarkannya di toko-toko maupun online, tetapi pastikan untuk memeriksa ketersediaan toko di situs web mereka karena tidak semua outlet membawa mereka. Beberapa toko printer 3D telah dibuka di kota-kota besar. Misalnya, iMakr memiliki etalase di London dan New York City.

Beberapa pengecer online berspesialisasi dalam printer 3D, seperti Dynamism, yang menjual berbagai printer 3D dari berbagai merek dan juga menyediakan dukungan pelanggan.

Perangkat Lunak Apa yang Saya Butuhkan untuk Pencetakan 3D?

Hampir semua printer 3D menerima file dalam format STL (dinamai stereolithography). Jenis file ini dapat diproduksi oleh sebagian besar perangkat lunak CAD, dari paket komersial mahal seperti AutoCAD hingga produk gratis atau sumber terbuka seperti Google SketchUp dan Blender. Bagi mereka yang tidak cenderung membuat file 3D sendiri, basis data objek 3D seperti MakerBot's Thingiverse menawarkan banyak file objek 3D yang dapat diunduh dan dicetak.

Sebagian besar printer 3D dilengkapi dengan paket perangkat lunak, baik yang disediakan pada disk atau tersedia untuk diunduh, yang mencakup semua yang Anda butuhkan untuk mencetak. Suite biasanya menyediakan program untuk mengendalikan printer dan alat pengiris, yang, dalam persiapan untuk pencetakan, memformat file objek menjadi beberapa lapisan berdasarkan resolusi yang dipilih dan faktor lainnya. Beberapa suite menyertakan program untuk "menyembuhkan" file objek dengan memperbaiki masalah yang dapat mengganggu kelancaran pencetakan. Program-program tersebut keluar dari gerakan open-source RepRap, yang darinya percetakan 3D berkembang. Dengan beberapa printer, Anda dapat memilih masing-masing program komponen untuk diunduh daripada mengikuti apa pun yang disediakan dalam suite.

Apa yang Akan Terjadi di Masa Depan untuk Pencetakan 3D?

Berbagai printer 3D untuk rumah dan usaha kecil sudah tersedia - PCMag telah mengulas cukup banyak dari mereka - tetapi printer itu masih sering dipandang sebagai alat yang eksotis, dan agak mahal. Berharap itu akan berubah dalam beberapa tahun ke depan, ketika printer 3D akan menjadi lebih umum di rumah - dapat ditemukan di meja kerja, di studio, kantor rumah, dan bahkan di dapur. Anda mungkin tidak menemukannya di setiap rumah tangga, tetapi mereka akan menjadi sangat diperlukan oleh orang-orang yang memilikinya. Sebagian besar, barang-barang yang dibuat dengan printer 3D memiliki interior homogen, tetapi kita akan mulai melihat kreasi yang lebih kompleks dengan menggabungkan berbagai bahan dan komposit, serta barang elektronik yang dapat dicetak. Dengan printer 3D saat ini, jika Anda kehilangan penutup baterai remote TV, Anda dapat mencetak penutup pengganti. Dengan esok hari, jika Anda kehilangan kendali jarak jauh, Anda akan dapat mencetak kendali jarak jauh baru.

Juga, pencetakan 3D mendapatkan pijakan di luar angkasa. NASA sedang bereksperimen dengan printer 3D di atas Stasiun Luar Angkasa Internasional. Akhirnya, printer 3D dapat digunakan untuk membuat habitat di Mars dan dunia lain. Untuk menyelamatkan para astronot Apollo 13 dari sekarat akibat sesak napas karbon monoksida, NASA harus menemukan cara untuk memasukkan pasak persegi ke dalam lubang bundar. Jika ada printer 3D di papan, mereka mungkin dapat dengan mudah menyelesaikan masalah dengan merancang dan mencetak konektor.

Astronot tidak dapat berayun oleh Home Depot jika mereka perlu mengganti katup atau widget, tetapi printer 3D dapat membuat yang diperlukan. Demikian juga, kita akan melihat printer 3D di pangkalan Antartika dan lokasi Earthly terpencil lainnya, di mana orang tidak bisa menunggu enam bulan untuk pasokan berikutnya untuk mengganti bagian atau alat penting.

Aplikasi medis pencetakan 3D tidak berhenti dengan prosthetics, alat bantu dengar, dan mahkota gigi. (Lihat "Apa yang Dapat Membuat Printer 3D?" Di atas untuk melihat pratinjau apa yang sedang dikerjakan.) Suku cadang pengganti tidak perlu dibatasi pada mekanik.

Beberapa tahun terakhir, kami telah melihat ledakan dalam variasi dan penggunaan printer 3D. Ini mirip dengan tempat komputasi pribadi sekitar tahun 1980. Meskipun cukup mudah untuk melihat beberapa bidang bidang percetakan 3D akan bercabang, yang lain berada di luar kemampuan kita untuk memprediksi, sama seperti tidak ada orang di sekitar tahun 1980 yang bisa membayangkan apa komputer pribadi akan berubah menjadi. Ada kemungkinan bahwa pencetakan 3D mungkin tidak memiliki dampak yang sama dengan PC, tetapi memiliki potensi untuk merevolusi manufaktur dan, mungkin lebih penting, membawanya ke tangan konsumen sehari-hari. Satu hal yang pasti: pencetakan 3D akan tetap ada.

Untuk lebih lanjut, lihat panduan kami untuk 10 printer 3D terbaik, dan beberapa wawasan dari pengguna awal.