Apa yang dimaksud dengan rapid prototyping rp

Rapid Prototyping (RP) didefinisikan sebagai proses untuk mempercepat pengembangan produk dengan membuat prototipe langsung dari gambar/desain rancangan yang berbentuk file/model CAD (Computer Aided Design) tiga dimensi. Beberapa tahap dasar dari arti proses adalah:

1. Membuat CAD model dari objek yang dirancang.
2. Mengubah CAD model menjadi STL Format.
3. Mengiris STL Filekedalam beberapa potongan (layer).
4. Membangun model secara lapis perlapis.
5. Membersihkan dan penyempurnaan model.

Dalam perkembangannya, dikenal pula istilah Rapid Tooling dan Rapid  Manufacturingsebagai pengembangan Rapid Prototyping, sehingga disebut juga Rapid Prototyping and Tooling (RP/T) dan Rapid Prototyping and Manufacturing (RP/M).

Rapid Tooling adalah penggunaan teknik Rapid Prototyping untuk memproduksi tooling untuk proses semacam moulding injeksi plastik. Rapid Manufacturing adalah penggunaan sistemRapid Prototyping  untuk memproduksi parts dalam jumlah tertentu

Pinsip dasar Rapid Prototyping adalah menggunakan gambar rancangan CAD tiga dimensi dalam format STL (Stereolithography) yang dikirim ke mesin Rapid Prototyping. Di mesin Rapid Prototyping , gambar tersebut diiris (slice) menjadi layer-layer dengan ketebalan tertentu sesuai spesifikasi mesin. Untuk membentuk layer-layer tersebut menjadi prototipe tiga dimensi, terdapat beberapa teknik.

BEBERAPA TEKNIK RAPID PROTOTYPING YANG DIKENAL LUAS, ANTARA LAIN :

1. Stereolithography Apparatus (SLA)

Dalam teknik SLA, sebuah prototipe dibuat dengan cara menembakkan sinar laser ke permukaan sebuah wadah (vat) yang berisi cairan photopolymer (resin). Cairan ini akan langsung mengeras saat laser mengenai permukaannya. Setelah satu layer selesai dikerjakan, sebuah platform digerakkan turun beberapa milimeter, sebuah penyapu (recoater blade) membersihkan sisa-sisa resin di permukaan, dan layer berikutnya dikerjakan di ataslayer yang telah diselesaikan.

2. Fused Deposition Modeling (FDM)

Seperti terlihat pada Gambar 2., cara kerja FDM menggunakan sebuah head (kepala penyemprot) yang dipanaskan digerakkan menurut sumbu x dan y untuk membentuk layermenggunakan material plastis yang disemprotkan ke atas platform. Material itu akan segera mendingin dan mengeras saat mengenai platform. Platform kemudian digerakkan turun, danlayer berikutnya segera dikerjakan. Untuk prototipe yang membutuhkan penyangga (support), maka disemprotkan material penunjang dari head di sekeliling prototipe. Material penunjang ini dapat dengan mudah dibuang setelah prototipe selesai dikerjakan.

3. Three-Dimensional Printing (3DP)

Seperti terlihat pada Gambar 3., proses kerja printer tiga dimensi menggunakan sebuahprinthead, seperti yang terdapat pada printer inkjet, menyemprotkan binder (perekat) ke lapisan tipis serbuk (powder) pada platform sesuai bentuk geometri layer. Platform kemudian bergerak turun, sebuah mekanisme pasokan serbuk (powder supply) meyapukan lapisan tipis serbuk di atas layer yang telah terbentuk, dan proses di atas diulangi lagi sampailayer terakhir. Serbuk yang tidak terkena binder berfungsi sebagai penunjang (support), dan setelah proses pembuatan prototipe selesai, material penunjang ini dibersihkan dan digunakan untuk proses pembuatan prototipe berikutnya.

4. Selective Laser Sintering (SLS)

Seperti terlihat pada Gambar 4., cara kerja SLS mirip dengan printer tiga dimensi, hanya pada SLS digunakan laser untuk merekatkan material serbuk pada platform.

5. Laminated Object Manufacture (LOM)

Cara kerja LOM menggunakan material berupa kertas khusus yang digerakkan melewati sebuah platform. Sinar laser ditembakkan menurut bentuklayer, memotong kertas pada platform. Platform akan bergerak turun dan material baru dilewatkan di atas layer yang telah terbentuk, dan proses diulangi lagi sampai semua layerselesai dikerjakan. Sebuah roller pemanas (heated roller) memanaskan layer yang telah terbentuk agar menyatu dengan layer di bawahnya.

Rapid Prototyping (RP) dapat didefinisikan sebagai metode-metode yang digunakan untuk membuat model berskala (prototipe) dari mulai bagian suatu produk (part) ataupun rakitan produk (assembly) secara cepat dengan menggunakan data Computer Aided Design (CAD) tiga dimensi. Rapid Prototyping memungkinkan visualisasi suatu gambar tiga dimensi menjadi benda tiga dimensi asli yang mempunyai volume. Selain itu produk-produk rapid prototyping juga dapat digunakan untuk menguji suatu part tertentu. Metode RP pertama ditemukan pada tahun 1986 di California, USA yaitu dengan metode Stereolithography. Setelah penemuan metode tersebut berkembanglah berbagai metode lainnya yang memungkinkan pembuatan prototipe dapat dilakukan secara cepat.

Saat ini, pembuatan prototipe menjadi syarat tersendiri pada beberapa perusahaan dalam upaya penyempurnaan produknya. Beberapa alasan mengapa rapid prototyping sangat berguna dan diperlukan dalam dunia industri adalah:

• Meningkatkan efektifitas komunikasi di lingkungan industri atau dengan konsumen.
• Mengurangi kesalahan-kesalahan produksi yang mengakibatkan membengkaknya biaya produksi.
• Mengurangi waktu pengembangan produk.
• Meminimalisasi perubahan-perubahan mendasar.
• Memperpanjang jangka pakai produk misalnya dengan menambahkan beberapa komponen fitur atau mengurangi fitur-fitur yang tidak diperlukan dalam desain.

Rapid Prototyping mengurangi waktu pengembangan produk dengan memberikan kesempatan-kesempatan untuk koreksi terlebih dahulu terhadap produk yang dibuat (prototipe). Dengan menganalisa prototipe, insinyur dapat mengkoreksi beberapa kesalahan atau ketidaksesuaian dalam desain ataupun memberikan sentuhan-sentuhan engineering dalam penyempurnaan produknya. Saat ini tren yang sedang berkembang dalam dunia industri adalah pengembangan variasi dari produk, peningkatan kompleksitas produk, produk umur pakai pendek, dan usaha penurunan biaya produksi dan waktu pengiriman. Rapid prototyping meningkatkan pengembangan produk dengan memungkinkannya komunikasi yang lebih efektif dalam lingkungan industri.

Beberapa metode Rapid Prototyping yang berkembang saat ini adalah:

1.      Stereolithography (SLA)

2.      Selective Laser Sintering (SLS)

3.      Laminated Object Manufacturing (LOM)

4.      Fused Depsition Modelling (FDM)

5.      Solid Ground Curing (SGC)

Untuk penjelasan masing-masingnya coming soon ya :). Ini adalah bagian dari BAB II skripsi saya lho tentang Mesin Fused Deposition Modelling (FDM) salah satu metode RP diatas. Kalau sidang skripsi saya selesai, saya jelasin satu persatu. Soalnya emang susah cari yang Bahasa Indonesia (lebih mudah dimengerti). Mudah-mudahan bermanfaat. 🙂

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)