Rapid Prototyping

Muslim Mahardika, Ph.D.Rapid PrototypingRapid PrototypeMembuat prototipe dengan minimum lead time berdasar model CAD

Kategori yang penting:Material removing di RP machiningStarting material waxBisa meleleh dan membekuMenggunakan mesin CNC portable desktop machiningMaterial addition layer, sehingga membentuk solid part

Starting materialPolimer cair dibekukan layer by layer menjadi solid polymers Powders yang terikat layer by layer Solid sheets yang terlaminasi untuk membentuk solid part

Solid model Layer

Nama alternatifNama lain dari RP:Layer manufacturing Direct CAD manufacturing Solid freeform fabricationRapid prototyping and manufacturing (RPM)

KlasifikasiBerdasar starting material: Liquid-basedSolid-basedPowder-based

Liquid-Based Rapid Prototyping SystemsStarting material adalah LiquidYang termasuk teknik ini:StereolithographySolid ground curingDroplet deposition manufacturing

Stereolithography (STL)RP untuk fabrikasi solid plastic part menggunakan photosensitive liquid polymer dengan directed laser beam untuk membekukan polymerLayer by layer, setiap layer di tambahkan ke atas layer sebelumnya sehingga membuat geometri 3DRP technology dikenalkan tahun1988 oleh 3D Systems Inc. (Charles Hull)Lebih banyak dipakai dari metode RP lainnya

Stereolithography (STL)

Stereolithography (STL)Part yang diproduksi oleh stereolithography (3D Systems, Inc.).

STLSetiap layer tebalnya 0.076 mm sampai 0.50 mm (0.003 in sampai 0.020 in.) Semakin tipis semakin bagus resolusinya dan bentuk komplek semakin bisa dibuat, tapi waktu proses menjadi lebih lama. Starting materials adalah liquid monomers Polymerization terjadi karena UV light oleh laser scanning beam Scanning speeds ~ 500 sampai 2500 mm/s

STLWaktu untuk menyelesaikan single layer

Ti = waktu untuk menyelesaikan layer i; Ai = area layer i; v = rata-rata scanning speed dari laser beam pada permukaan; D = diameter spot size, diasumsikan circular;Td = delay time antara satu layer dengan layer lainnya untuk mereposisi meja kerja

STL Tc = STL cycle time; dan nl = jumlah layer total

Solid Ground Curing (SGC)Seperti stereolithography, SGC dilakukan dengan curing photosensitive polymer layer by layer untuk membuat solid modelMenggunakan UV source melalui mask diatas liquid polymer Pengerasan 2 sampai 3 detik setiap layer

SGC

SGCSetiap layer 90 detikKecepatannya 8 kali lebih cepat dari pada proses RP lainnyaSGC mengandung polimer dan waxFungsi wax untuk support fragile dan overhange feature bisa dilelehkan kemudianDroplet Deposition Manufacturing (DDM)Starting material menggunakan melted droplets yang kecil dan ditembakkan oleh nozzle diatas formed layer sebelumnya

Solid-Based Rapid Prototyping SystemsStarting material solidSolid-based RP: Laminated object manufacturing Fused deposition modeling

Laminated Object Manufacturing (LOM)Starting sheet berbentuk: plastik, kertas, metalDilengkapi dengan adhesive

LOM

Fused Deposition Modeling (FDM)Menggunakan filament panjang dari wax polimer polymer yang di ekstrusi Workhead mengkontrol sumbu x-y plane dan bergerak ke layer selanjutnya dengan mengkontrol sumbu z.Extrusi membeku dan cold welded diatas part yang sudah dingin kira-kita sekitar 0.1 detikPart di fabrikasi dari dasar, layer by layer

Fused Deposition Modeling (FDM)

Powder-Based RP SystemsStarting material adalah powderPowder-based RP systems: Selective laser sintering Three dimensional printing

Selective Laser Sintering (SLS)Dengan laser beam sinters heatfusible powdersLayer by layer, powders sedikit demi sedikit terikat oleh laser beam menjadi solid massDi area yang tidak di sintering, powders tidak menjadi solid dan bisa dibuang dari part yang sudah jadi

Selective Laser Sintering (SLS)

Three Dimensional Printing (3DP)Part dibuat layer-by-layer menggunakan ink-jet printer untuk memberikan adhesive bonding material (binder) pada permukaan powder yang hendak dijadikan layerBinder akan mengikat powder sehingga menjadi solid, sedang yang tidak terikat bisa dihilangkan/removed. Untuk lebih menguatkan part yang sudah jadi, sintering bisa dilakukan

Three Dimensional Printing (3DP)

RP Applications Design Engineering analysis and planning Tooling and manufacturing