Proses Manufaktur : Rapid Prototyping

PROSES MANUFAKTUR : RAPID PROTOTYPING

A. Pengertian Rapid Prototyping

Rapid Prototyping adalah metode-metode yang digunakan untuk membuat model berskala (prototipe) dan fabrikasi dari mulai bagian suatu produk (part) ataupun rakitan produk (assembly) secara cepat dengan menggunakan data Computer Aided Design (CAD) tiga dimensi.

Secara komersial beberapa jenis mesin rapid prototyping telah dipasarkan, diantaranya adalah mesin Selective laser Sintering (SLS), Stereolithography, Laminated Object Manufacturing (LOM) dan three Dimensional Printing (3D Printing).

B.  Cara Kerja Selective Laser Sintering

Proses selective laser sintering dapat digunakan untuk membuat part dengan berbagai material, diantaranya: polymer, pasir, logam, keramik, polystyrene dan lilin. Sesuai dengan namanya, pada proses ini laser digunakan sebagai pembangkit energy pensinter serbuk produk yang biasanya berupa laser CO₂.

Mekanisme ikatan antar partikel dibentuk oleh pemanasan oleh sinar laser dengan gerakan dikontrol sesuai dengan geometri image 2D hasil proses slicing dari obyek 3D yang akan dibuat. Lapisan yang telah memadat akibat proses sintering secara local selanjutnya diturunkan dan ditutup dengan material serbuk produk oleh mekanisme roll dan dilanjutkan dengan proses sintering kembali.

Proses tersebut berulang hingga membentuk produk 3D yang dimaksud (Harrison, nd). Mekanisme proses selective laser sintering dapat dinyatakan dalam gambar 1 berikut:

Gambar 1.Proses selective laser sintering

C.  Cara Kerja Stereolithography

Stereolithography diciptakan oleh Charles Hull pada tahun 1984, namun peralatannya baru dibuat sejak tahun 1987 dan mulai dikomersialkan. Stereolithography menggunakan sinar ultraviolet untuk memadatkan permukaan tertentu (sesuai dengan data image 3D) suatu material photopolymer.

Proses pemadatan tersebut berlangsung layer demi layer hingga membentuk produk 3D.

Gambar 2.Proses stereolithography

D.  Cara Kerja Laminated object manufacturing

Laminated object manufacturing dikembangkan oleh Michael Feygin pada tahun 1985. Proses ini menggunakan lembaran material seperti kertas, plastic atau komposit yang ditumpuk. Laser kemudian melakukan proses pemotongan untuk membentuk geometri obyek lapis ke lapis. Prosedur  proses seperti diperlihatkan pada gambar 3 berikut:

Gambar 3. Proses Laminated Object Manufacturing (LOM)

E.   Cara Kerja Three dimensional Printing

Three dimensional printing merupakan salah satu proses layer manufacturing yang dikembangkan oleh MIT dan dikomersialisasi oleh Z Corp. Untuk membangun part, mesin mendeposisikan serbuk untuk membentuk layer dan suatu cartridge bergerak sesuai data image 2D hasil proses slicing untuk menaburkan lem. Kondisi tersebut berlangsung berulang sehingga membentuk obyek 3D.

Beberapa material yang biasa digunakan secara komersial adalah: starch, plaster dan pasir. Mekanisme proses three dimensional printing dinyatakan dalam gambar 4 berikut:

Gambar 4.Three dimensional printing

F.   Konsep Proses Multi Material Deposition Indirect Sintering

Proses ini ditujukan untuk menentukan prosedur proses rapid prototyping dalam pembuatan produk multi material beserta dengan rancang bangun mesin yang dibutuhkan. Beberapa uji komponen mesin dilakukan dan pada akhirnya uji produksi dilaksanakan untuk mengetahui batasan-batasan prosesnya.

Untuk perelaisasiannya, metode yang paling memungkinkan adalah dengan proses metalurgi serbuk, dimana dengan proses ini pemosisian serbuk produk harus dapat divariasikan dalam formasi blok maupun dalam arah vertikal. Dengan proses deposisi serbuk, gradien komposisi material dapat dibuat, hal ini akan sangat bermaanfaat dalam pembentukan karakteristik material produk.

Untuk membuat produk, rancangan geometri dibuat dengan menggunakan perangkat lunak desain drawing. Data images 3D yang dibuat selanjutnya digunakan sebagai data untuk operasi slicing (pengirisan) sehingga dihasilkan beberapa data image 2D. Dengan menggunakan perangkat lunak generating tool path, data image 2D hasil proses slicing tersebut diubah menjadi bentuk lintasan proses deposisi spesifik untuk tiap jenis material.

Penguatan posisi serbuk produk dilakukan dengan pendeposisian supporting powder, selain itu proses ini berguna untuk meningkatkan kemampuan proses terutama untuk pembuatan produk-produk bergeometri komplek.

 Setelah proses deposisi lengkap (proses deposisi dilaksanakan untuk tiap data image 2D), proses sintering dilakukan dengan memanasi serbuk terdeposisi dengan setting temperature dan waktu proses yang disesuaikan dengan jenis material produk. Secara skematis prosedur proses multi material deposition Indirect sintering diperlihatkan pada gambar berikut:

Gambar 5.Prosedur proses multi material deposition Inidirect sintering

G. Flowchart ( Diagram Alir )The prototyping Process (Proses Rapid Prototyping)