STECHOQ TRAINING CENTER
Day 7 - Design for Rapid Prototyping
BAB II PEMBELAJARAN
E. Design for Rapid Prototyping
1. Pengertian
Purwarupa atau prototipe atau arketipe adalah rupa yang pertama atau rupa awal atau standar ukuran dari sebuah entitas. Dalam bidang desain, sebuah prototipe dibuat sebelum dikembangkan atau justru dibuat khusus untuk pengembangan sebelum dibuat dalam skala sebenarnya atau sebelum diproduksi secara massal.
2. Jenis Prototyping
a. Dua dimensi
b. Fisik vs Analitis
|
Fisik |
Analitis |
|
Artefak nyata yang dibuat untuk mendekati produk. |
Mewakili produk dengan cara yang tidak berwujud, biasanya secara matematis Produk dianalisis, bukan dibuat. |
|
Digunakan untuk pengujian dan eksperimen. |
|
c. Komprehensif vs terfokus
|
Komprehensif |
Terfokus |
|
Menerapkan semua (atau sebagian besar) atribut produk. |
Menerapkan beberapa atribut produk. |
|
Skala penuh. |
Gunakan dua atau lebih prototipe terfokus bersama-sama untuk menyelidiki kinerja keseluruhan produk. |
|
Versi produk yang beroperasi penuh. |
|
3. Prinsip-prinsip prototyping
- Prototipe Analitik umumnya lebih fleksibel daripada Prototipe Fisik
- Prototipe Fisik diperlukan untuk mendeteksi fenomena yang tidak terduga
- Prototipe dapat mengurangi risiko iterasi yang mahal
- Prototipe dapat mempercepat (mempercepat) langkah pengembangan lainnya
- Prototipe dapat merestrukturisasi dependensi tugas
Penggunaan prototipe yang komprehensif:
4. Teknologi prototipe
Pemodelan Komputer 3D
- Visualisasikan bentuk 3D dari desain dengan mudah
- Secara otomatis menghitung properti fisik
- Deskripsi lain yang lebih fokus dapat dibuat berdasarkan satu desain
- Deteksi interferensi geometris antar bagian
Fabrikasi Bentuk Bebas atau Prototipe Cepat
- Printer 3D yang membuat objek fisik langsung dari model komputer 3D
- Lebih murah
- Kurangi waktu pengembangan produk, tingkatkan produk yang dihasilkan
5. Jenis 3D Print
Sampai saat ini, istilah 3D printing masih belum terlalu familiar di masyarakat meskipun mesin ini sudah diciptakan sejak tahun 1980-an. Pada kisaran tahun 2010 ke atas teknologi ini baru mulai dilirik dunia dan mulai dimanfaatkan dalam berbagai sektor. Adapun 3D Printer itu sendiri adalah mesin pencetak desain digital menjadi objek padat tiga dimensi dengan menambahkan material khusus yang disusun bersamaan. Teknik utamanya adalah additive manufacturing yaitu proses cetak layer by layer atau per lapis hingga membentuk objek yang diinginkan.
Di Indonesia sendiri, belum banyak orang atau perusahaan yang mengaplikasikan 3D printing dalam proses produksinya. Hal tersebut sepertinya dikarenakan harga 3D printing serta suku cadangnya yang masih tergolong sangat tinggi di sini. Padahal jika menilik nilai gunanya yang juga tinggi, alat ini wajar saja dihargai sebesar itu karena sangat menunjang proses produksi. Keuntungan yang diperoleh bisa berlangsung jangka panjang meskipun harus modal besar di awal.
Berbagai sektor yang sudah mengaplikasikan penggunaan 3D Printer yaitu industri, arsitektur, kesehatan, otomotif, kesenian, pendidikan, hingga militer. Seiring berjalannya waktu, mengikuti kebutuhan berbagai sektor yang semakin beragam, tipe dan jenis 3D printing juga turut berkembang. Adapun jenis-jenisnya adalah berikut ini:
a. Stereolithography (SLA)
Stereolithography merupakan 3D printing yang diperkenalkan pada tahun 1986. Cara kerja 3D printing jenis ini adalah dengan cara mencetak layer per layer dan ditambahkan secara terus menerus hingga bentuk yang diinginkan tercipta. Adapun material yang digunakan adalah sejenis cairan yang akan mengeras ketika terkena sinar ultraviolet.
Adapun program yang digunakan untuk mendesain bentuk yang akan dicetak pada mesin printing adalah program CAD. Kemudian file program CAD tersebut akan diubah formatnya menjadi format Standar Tessellation (STL) agar bisa dipahami oleh mesin printing. Waktu yang digunakan untuk mencetak berbagai bentuk pun bermacam-macam tergantung ukurannya.
b. Selective Laser Sintering (SLS)
Selective Laser Sintering merupakan 3D printing yang memiliki kemiripan dengan jenis 3D printing Stereolithography (SLA). Hal yang membedakan kedua jenis teknik 3D printing ini adalah jenis bahan yang digunakan. Selective Laser Sintering (SLS) menggunakan bahan berbentuk bubuk, lain halnya dengan Stereolithography (SLA) yang menggunakan bahan cair.
c. Selective Laser Melting (SLM)
Selective Laser Melting merupakan 3D printing yang biasanya digunakan untuk mencetak sesuatu yang memiliki bahan dasar logam. Adapun jenis logam yang biasanya digunakan adalah stailess steel, aluminium, krom kobalt, ataupun titanium.
Seperti biasa, desain benda adalah sebuah file yang berbentuk CAD 3D yang kemudian dirubah formatnya agar bisa di cetak oleh mesin printing SLM. Mesin printing pun akan melelehkan bahan logam menjadi bagian-bagian desain yang solid.
d. Digital Light Processing (DLP)
Digital Light Processing juga memiliki kemiripan dengan 3D printing jenis Stereolithography (SLA). 3D printing jenis ini juga menggunakan bahan dasar resin plastik cair sebagai bahan untuk percetakannya. Resin plastik cair ini nantinya akan mengeras ketika terkena cahaya dengan intensitas yang sangat besar.
Jenis printing Digital Light Processing (DLP) ini terkenal dengan hasil cetakan yang memiliki resolusi yang sangat baik. Selain itu, jenis 3D printing ini terkenal dengan biayanya yang murah karena sedikitnya jenis bahan yang digunakan.
e. Fused Deposition Modelling (FDM)
3D printing jenis ini banyak digunakan oleh pabrik-pabrik industry terkenal seperti Hyundai, Nestle, dan Dial. 3D printing ini biasanya digunakan dalam pengembangan prototype ataupun model produk. Fused Deposition Modelling dikenal mudah digunakan dan juga ramah lingkungan diantara jenis-jenis 3D printing lainnya.
6. Model 3D Print
a. Model Cartesian
Model ini merupakan model yang paling umum di pasaran sehingga sering disebut classic printer. Dinamakan model Cartesian karena 3D Printer model ini bekerja dalam tiga dimensi sesuai dengan sistem koordinat dimensi (sumbu X, Y di rail ke kiri-kanan, dan sumbu Z ke atas-bawah). 3D Printer ini biasanya mempunyai meja kerja berbentuk segi empat.
b. Model Delta
Karakteristik 3D Printer model Delta adalah kepala printer/nozzle (disebut hotend) ditopang dan digerakkan oleh tiga lengan dengan konfigurasi bentuk segitiga. Tiap lengan digerakkan naik atau turun oleh satu motor. Kepala printer delta bergerak di sumbu X, Y, dan Z, maka printbed tidak perlu bergerak. Untuk bergerak dalam satu sumbu, ketiga motor harus bekerja sama. Oleh karena itu, kalibrasi 3D Printer model Delta jauh lebih rumit. Karakteristik lain dari 3D Printer model Delta adalah printbed-nya yang berbentuk lingkaran atau segi enam.
Secara umum, 3D Printer model Delta dapat bergerak lebih cepat daripada jenis cartesian. Kelebihan lainnya adalah tentang kemudahan melihat dan mengambil hasil printing karena printbed-nya statis.
Sementara itu, kekurangan dari 3D Printer model Delta adalah tentang kalibrasi yang lebih rumit karena pergerakan tiap sumbu mempengaruhi sumbu yang lain. Bahkan ada yang mengatakan, tingkat kepresisiannya tidak sedetail cartesian.
c. Model Polar
Model 3D Printer ini sebenarnya hampir mirip dengan model Cartesian. Hanya saja, ciri utama 3D Printer model Polar ini adalah menggunakan sistem koordinat polar pada meja kerja atau printbed yang bisa berputar.
Kelebihan 3D Printer model Polar adalah hanya cukup menggunakan dua buah motor stepper. Selain itu, 3D Printer model Polar dapat memiliki volume bangun lebih besar dalam ruang yang lebih kecil, yang tidak memerlukan kerangka kerja X, Y, dan Z untuk bergerak.
d. Model Scara
SCARA merupakan kependekan dari Selective Compliance Assembly Robotic Arm. 3D Printer Model SCARA memang ber-bentuk seperti lengan robot articulate.
e. Model Universal Arm
3D Printer model Universal Arm ini sejatinya adalah konfigurasi lengan robot (articulate/manipulator robot). Derajat kebebasan atau Degree of Freedom (DoF) pada model ini mulai dari 3 DoF bahkan sampai 6 DoF. Sistem koordinat pada model ini didefinisikan dengan 3 sumbu, yaitu Ɵ (theta), w (upper arm), dan U (elbow). Dengan adanya hal tersebut, tingkat kefleksibelan model 3D Printer ini lebih tinggi. Selain itu, workspace atau area kerjanya juga lebih luas.
f. Model Tripteron
3D Printer Model Tripteron ini merupakan sejenis robot aktuator paralel sederhana yang mampu melakukan beberapa konfigurasi dan semuanya bersifat linier. Dalam konfigurasi ortogonal, aktuasi juga Cartesian. Desain model tripteron ini masih terus dikembangkan. Varian lainnya berupa Delteron dan Hexapteron.
7. Rapid Protoyping Worldwide
Perencanaan untuk Prototipe:
· Tentukan kegunaan dari prototype yang akan dibuat.
· Menetapkan level kedekatan/kemiripan prototype yang akan dibuat.
· Tentukan garis besar/outline rencana experiment menggunakan prototype tersebut
· Membuat schedule untuk procurement, construction, dan pengujian prototype
· Tentukan kegunaan dari prototype yang akan dibuat.
· Menetapkan level kedekatan/kemiripan prototype yang akan dibuat.
· Tentukan garis besar/outline rencana experiment menggunakan prototype tersebut
· Membuat schedule untuk procurement, construction, dan pengujian prototype
· Tentukan kegunaan dari prototype yang akan dibuat.
· Menetapkan level kedekatan/kemiripan prototype yang akan dibuat.
· Tentukan garis besar/outline rencana experiment menggunakan prototype tersebut
· Membuat schedule untuk procurement, construction, dan pengujian prototype
8. Milestone Prototypes
- Alpha Prototypes – memperkirakan apakah produk yang dirancang dapat berfungsi/bekerja sesuai dengan yang direncanakan/dirancang
- Beta Prototypes – memperkirakan keandalan/reliability dan mengidentifikasi kemungkinan adanya kesalahan-kesalahan/bugs dalam produk yang dirancang
- Preproduction Prototypes – produk pertama yang dibuat/dihasilkan dengan keseluruhan proses produksi
Last modified: Tuesday, 23 May 2023, 8:54 AM
