Pernah mendengar tentang fused deposition modeling? Sebagai salah satu teknik pencetakan 3D, metode ini sangat populer dan banyak diaplikasikan untuk pembuatan objek di berbagai industri. Seperti apa tepatnya FDM mulai dari pengertian, cara kerja, hingga keunggulannya? Simak artikel berikut sampai akhir untuk mendapatkan jawabannya!
Apa Itu Fused Deposition Modeling?
FDM 3D printing merupakan teknik yang diperkenalkan oleh Scott dan Lisa Crump pada tahun 1988. Mereka memperkenalkan metode FDM sekaligus mendirikan Stratasys di waktu bersamaan, yang di kemudian hari menjadi produsen printer 3D terkemuka di dunia. FDM menggunakan konsep dasar ekstrusi untuk menciptakan objek di sektor manufaktur aditif.
Teknik ini selalu dipilih sebagai metode pembelajaran utama bagi para pendatang baru di industri cetak 3D mengingat konsepnya yang sederhana: melelehkan material / filamen, kemudian didepositkan pada mesin, lantas diubah menjadi cetakan lapisan demi lapisan sesuai desain objek yang dikehendaki.
Bagaimana Proses Cetak 3D Teknik Fused Deposition Modeling?
Secara teoritis – sebagaimana dijabarkan dalam paragraf di atas, memang tampak mudah. Padahal sebenarnya cara kerja FDM tidak sesederhana itu. Adapun langkah-langkah dalam proses cetak dengan teknik dan mesin FDM 3D printer adalah sebagai berikut:
- Persiapan Model 3D: Segalanya dimulai dari model 3D digital yang dibuat menggunakan software modeling 3D seperti Autodesk Inventor, Solidworks, atau Blender. Model ini nantinya akan diiris (sliced) menjadi irisan tipis oleh software slicer khusus untuk FDM. Software slicer ini juga bertugas menentukan jalur pergerakan nozzle dan pengaturan parameter cetak lainnya.
- Pemanasan Filamen: Filamen plastik termoplastik, seperti ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), PLA (Polylactic Acid), dan PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol), disimpan pada spool (kumparan) dan dimasukkan ke dalam printer. Material filamen ini kemudian diumpankan melalui feeding tube menuju print head. Di dalam print head, elemen pemanas akan melelehkan filamen hingga mencapai suhu tertentu tergantung pada jenis material.
- Ekstrusi dan Deposisi Material: Material cair yang keluar dari nozzle printer disebut dengan extrudate. Nozle ini bergerak secara presisi di sepanjang lintasan yang telah ditentukan oleh software slicer, mendepositkan material cair tersebut lapis demi lapis di atas printing platform (platform cetak).
- Pendinginan dan Pengerasan: Seketika keluar dari nozzle yang bertemperatur tinggi, material cair akan mendingin dengan cepat karena terpapar lingkungan sekitarnya. Proses pendinginan ini membuat material memadat dan membentuk lapisan yang kokoh.
- Pengulangan dan Penyelesaian: Setelah satu lapisan selesai dicetak, printing platform akan bergerak turun sedikit sesuai dengan ketebalan lapisan yang diinginkan. Proses deposisi material ini kemudian diulang terus-menerus hingga seluruh lapisan objek 3D selesai dibangun. Ketika proses pencetakan selesai, objek didiamkan beberapa saat hingga benar-benar dingin sebelum dikeluarkan dari printing platform.
Baca juga: 4 Cara Menghaluskan Hasil 3D Printing yang Kasar
Bahan untuk Cetak 3D Fused Deposition Modeling
Lantas, dengan prosedur pencetakan seperti demikian, bahan apa saja yang dapat dijadikan filamen dengan kompatibilitas tinggi dengan teknik dan mesin cetak tersebut? Berikut adalah material-material pencetakan FDM yang sesuai:
1. Acetonitrile Butadiene Styrene
ABS alias Acetonitrile Butadiene Styrene merupakan material fused deposition modeling yang paling umum digunakan. Karakteristiknya sangat stabil terhadap perubahan suhu ekstrem dan juga tidak bereaksi pada paparan bahan kimia. Durabilitasnya juga bagus serta sangat mudah dibersihkan hanya dengan aseton.
Kekurangan dari ABS yaitu tidak ramah lingkungan karena tidak memiliki kemampuan penguraian alami. Selain itu, temperatur pelelehannya juga tinggi sehingga daya yang dihabiskan cukup besar. Ditambah lagi, efek setelah proses pencetakan selesai adalah timbulnya asap yang menjadi polusi udara.
2. Polylactic Acid
Berikutnya ada polylactic acid (PLA) yang merupakan versi eco friendly dari ABS. PLA mudah terurai, harganya juga terjangkau, serta kapasitas defrost atau pelelehannya rendah sehingga waktu pencetakan juga lebih cepat. Kerugiannya adalah ketahanannya terhadap temperatur tinggi sangat rendah sehingga tidak boleh berada di dekat benda panas – termasuk terpapar cahaya matahari.
3. Polyethylene Terephthalate
Glycol-modified Polyethylene Terephthalate (PETG) merupakan material filamen lain yang tidak kalah populer. Daya tahannya sangat bagus terhadap benturan maupun kontaminasi zat kimia. Sayangnya, PETG tidak tahan terhadap panas. Terpapar sinar ultraviolet atau temperatur tinggi lain otomatis membuatnya rusak.
4. Nylon
Material yang umum dijumpai dalam industri tekstil ini juga menjadi salah satu primadona untuk pencetakan 3D. Alasan utamanya tentu karena kekuatan dan daya tahannya yang bagus. Selain itu, proses pewarnaan post-printing material ini juga sangat mudah. Sayangnya, nilon mudah bengkok dan kusut sehingga agak sulit saat dicetak.
5. Acrylonitrile Styrene Acrylate
Ada juga Acrylonitrile Styrene Acrylate (ASA) yang sangat cocok untuk dijadikan sebagai material fused deposition modeling. Karakteristiknya hampir sama dengan ABS, namun ASA mempunyai kekuatan dan daya tahan yang lebih rendah. Ketika dicetak pun, ASA cenderung mudah menggumpal sehingga cukup merepotkan dalam proses cetak.
Baca juga: 10 Bahan Print 3D: Kegunaan, Kelebihan & Kekurangannya
Keunggulan dan Kekurangan Fused Deposition Modeling
Banyak diaplikasikan bukan berarti FDM hanya memiliki kelebihan dan tidak mempunyai kekurangan. Sebagaimana teknik dan mesin cetak 3D yang lain, FDM juga mempunyai keunggulan sekaligus kelemahan. Apa saja?
Kelebihan FDM:
- Harga Terjangkau: Dibandingkan dengan metode pencetakan 3D lainnya, printer FDM umumnya memiliki harga yang lebih ekonomis, menjadikannya pilihan yang menarik bagi pelaku usaha rintisan ataupun penggemar DIY (Do It Yourself).
- Kemudahan Penggunaan: Printer FDM didesain dengan antarmuka yang ramah pengguna, sehingga proses setup, perawatan, dan pengoperasiannya tergolong mudah dipelajari.
- Variasi Material: Ketersediaan berbagai jenis filamen plastik termoplastik dengan sifat dan warna yang beragam memberikan keleluasaan bagi pengguna untuk memilih material yang sesuai dengan kebutuhan proyek. Beberapa filamen FDM bahkan telah diformulasikan khusus untuk memiliki sifat fungsional tertentu, seperti material glow-in-the-dark, filamen konduktif listrik, atau filamen yang kuat dan tahan bahan kimia.
- Kemampuan Desain Kompleks: Meskipun FDM memiliki keterbatasan dalam menghasilkan detail yang sangat halus, teknologi ini mampu mencetak objek dengan desain yang rumit dan memiliki struktur internal yang berongga.
- Prototipe Cepat: Dengan kemampuan mencetak objek 3D dalam waktu yang relatif singkat dan biaya yang terjangkau, FDM menjadi pilihan ideal untuk pembuatan prototipe produk baru. Proses iterasi desain pun dapat dilakukan dengan cepat dan efisien.
Kekurangan FDM:
- Kualitas Permukaan: Permukaan hasil cetak FDM umumnya memiliki tekstur ber garis-garis yang berasal dari jejak nosel saat mendepositkan material. Finishing tambahan seperti pengamplasan atau penggunaan teknik tertentu seperti vapor smoothing diperlukan untuk mendapatkan permukaan yang lebih halus.
- Akurasi: Akurasi dimensional hasil cetak FDM dapat bervariasi tergantung pada beberapa faktor, seperti kualitas filamen, pengaturan printer, dan kompleksitas model 3D.
- Kecepatan Cetak: Dibandingkan dengan metode pencetakan 3D lainnya, FDM tergolong lambat. Waktu cetak sebuah objek 3D bergantung pada ukuran, kompleksitas model, dan pengaturan parameter cetak.
- Kebisingan: Proses pergerakan nozzle dan kipas pendingin pada printer FDM dapat menimbulkan suara yang cukup bising.
Hasil Cetak Printer 3D Teknik Fused Deposition Modeling
Tidak dapat disangkal bahwa kelebihan yang dimiliki teknik fused deposition modeling memang lebih banyak dibandingkan kelemahannya. Tidak mengherankan bila kemudian penerapannya di berbagai industri sangat luas. Berikut adalah contoh pengaplikasian dari metode cetak tiga dimensi tersebut:
1. Otomotif
Dalam industri otomotif alias kendaraan bermotor, FDM diterapkan untuk membuat objek cetak sebagai berikut:
- Suku cadang mobil khusus.
- Suku cadang pengganti kendaraan bermotor (biasanya yang sudah langka).
- Prototipe atau purwarupa model mobil yang akan diproduksi.
2. Kesehatan
Berikutnya, untuk sektor medis, FDM juga berguna dalam menghasilkan objek-objek berupa:
- Model pra-bedah.
- Model prostetik.
- Alat peraga.
Baca juga: 3D Bioprinting: Definisi, Jenis, Bahan & Hasil Cetaknya
3. Penerbangan
Tidak kalah dengan industri medis dan otomotif, sektor aviasi alias penerbangan juga membutuhkan pencetakan objek dengan teknik FDM:
- Purwarupa pesawat.
- Komponen pengganti yang sudah langka atau sulit didapatkan.
4. Rumah Tangga
Tidak hanya untuk kebutuhan komersil, FDM juga diimplementasikan untuk mencetak barang-barang rumah tangga seperti:
- Peralatan makan dan minum.
- Mainan, hiasan dinding, action figure dan miniatur.
Baca juga: Hasil 3D Printer, 9 Produk Ini Ternyata Sering Ditemui!
Banyak sekali bukan aplikasi dari fused deposition modeling tersebut? Bahkan dalam kehidupan sehari-hari yang sering Anda temui namun tidak sadari menjadi bagian di dalamnya. Bagaimana jika Anda membutuhkan objek cetak sebagaimana contoh-contoh tersebut di atas?
Tidak perlu bingung, karena Anda tinggal melakukan pemesanan objek pada Fomu sebagai jasa 3d printing. Tersedia berbagai layanan cetak objek 3D, baik untuk kebutuhan prototipe, cetak model, maupun produk jadi lainnya. Pilihan material lengkap dengan berbagai jenis mesin cetak terbaru untuk mengakomodasi kebutuhan Anda.