Pencetakan 3D skala besar melibatkan berbagai teknologi dan bahan, dan telah diterapkan di banyak bidang. Padahal, definisi "besar" itu relatif, dan tidak ada standar baku. Secara umum, rumah, kapal, dan furnitur besar semuanya adalah barang besar. Pencetakan 3D skala besar secara bertahap menjadi arus utama di pasar karena produsen, seniman, dan bisnis memilih pencetakan 3D untuk memenuhi kebutuhan produk skala besar mereka. Pengembang menerobos ukuran printer 3D selangkah demi selangkah, menembus batasan teknis, dan mencetak produk yang lebih banyak dan lebih besar. Jadi apa saja area aplikasi pencetakan 3D skala besar? Bagaimana dengan printer 3D besar?
Ukuran produk seringkali bergantung pada teknologi dan bahan, dan penting untuk menemukan keseimbangan antara presisi dan ukuran, yang menjadikan pemilihan printer 3D yang tepat sebagai faktor kunci kesuksesan. Perangkat lunak juga memainkan peran penting dalam menciptakan produk besar, karena cara terbaik untuk mencetak objek besar adalah dengan mencetaknya dalam potongan-potongan dan merakitnya. Produk cetak 3D skala besar termasuk tetapi tidak terbatas pada item berikut:
●Tampilan, alat peraga, dan rambu-rambu
● Rumah dan elemen arsitektur
●Bagian industri dan logam
●Furnitur dan kendaraan
△Pusat Keanekaragaman Hayati Naturalis di Belanda memiliki laboratorium pencetakan 3D sendiri dan menggunakan dua printer 3D Builder Extreme 1500 Pro untuk membuat replika Tyrannosaurus rex
●Museum dinosaurus tanpa Tyrannosaurus rex jelas bukan museum sungguhan! Berdasarkan pemindaian 3D dari fosil T. rex yang sebenarnya, Japan Dinosaur Museum 3D mencetak replika 12-sepanjang meter, 5-setinggi meter sebagai bagian besar yang dicetak menggunakan dua Builder Extreme skala besar Printer 3D menggunakan filamen plastik PLA.
●Kurator museum, pembuat film dan desainer properti, taman hiburan, produsen tampilan konferensi dan Pameran Dunia, dll. juga memilih printer 3D format besar untuk mempercepat produksi. Selain keunggulan kecepatan dan biaya, perangkat lunak desain berbantuan komputer (CAD) juga berperan Besar efeknya, tidak lagi membutuhkan patung buatan atau kreasi sekunder. Selain itu, berbagai macam bahan tersedia, mulai dari busa ultra-ringan hingga nilon berisi serat karbon yang sangat tahan lama.
△ Seniman menutupi plester di atas 17-replika cetakan 3D David karya Michelangelo setinggi satu kaki yang dibuat ulang untuk Expo 2020 Dubai
●David karya Michelangelo dengan cetakan 3D 17-setinggi kaki ini dipamerkan di Expo 2020 Dubai untuk mempromosikan pariwisata di Florence. Tidak mungkin bagi printer 3D polimer yang cukup besar untuk menghasilkan satu replika dengan detail yang sangat halus, sehingga replika tersebut dibagi menjadi 14 bagian yang dapat dicetak dan kemudian dirakit dengan tangan, dengan cat tangan eksterior marmer. Di dalam cetakan 3D David terdapat struktur jaring kisi yang membantu menjaga beratnya hanya 550kg, namun memiliki kekuatan untuk dikemas dan dikirim dengan baik.
△Germany's Styles Werbetechnik menggunakan printer FDM skala besar Tractus3D untuk menghasilkan huruf tanda iluminasi lebih cepat daripada metode tradisional
●Styles Werbetechnik, sebuah perusahaan produksi reklame Jerman, memilih teknologi pencetakan 3D berskala besar untuk memproduksi reklame luar ruangan. Perusahaan tidak hanya ingin mempercepat produksi, tetapi juga ingin melakukan pembuatan surat sendiri, daripada mengandalkan standar desain surat dari produsen luar negeri. Perusahaan mengatakan bahwa menggunakan pencetakan FDM polimer menawarkan kemungkinan desain tak terbatas untuk pembuatan huruf berkontur. Misalnya, kedalaman huruf untuk papan reklame yang diterangi dibatasi minimal 60 mm dalam metode tradisional, tetapi dapat dikurangi hingga 30 mm dalam pencetakan 3D. Mereka juga dapat beroperasi pada malam hari dan akhir pekan, mempercepat waktu produksi karena printer 3D tidak perlu dirawat selama proses berlangsung.
△The Smithsonian Museum 3D mencetak 120 patung pemimpin wanita seukuran aslinya di bidang STEM
Pada tahun 2022, Institusi Smithsonian di Washington, DC membuka pameran yang menghormati para ilmuwan wanita, termasuk 120 patung cetak 3D seukuran aslinya. Disebut "IfThenSheCan – The Exhibit", itu adalah koleksi patung wanita terbesar yang pernah ada, yang masing-masing dicetak menggunakan teknologi FDM.
rumah dan elemen arsitektur
Ketika datang ke proyek pencetakan 3D skala besar, tentu saja proyek perumahan sangat diperlukan. Sementara beberapa bangunan secara eksklusif dicetak 3D (sering membutuhkan atau menggabungkan dukungan struktural seperti tulangan baja atau struktur kayu tradisional), pencetakan 3D dapat berfungsi karena kecepatannya, penghematan tenaga kerja, dan daya tahan struktural. Untuk rumah dan hotel. Pasar pencetakan 3D konstruksi global diperkirakan akan tumbuh hampir 20 persen selama lima tahun ke depan.
●Bangunan dua lantai pada gambar di bawah diselesaikan bersama oleh perusahaan desain arsitektur dan teknik Hannah and Cive dan Peri 3D Construction, yang menyediakan printer 3D. Rumah seluas 4,000-kaki persegi telah dijual kepada penawar anonim dan akan memakan waktu total dua tahun untuk menyelesaikannya. Printer gantry Cobod Bod2 Peri, printer terkemuka dalam arsitektur pencetakan 3D, digunakan untuk mengekstrusi campuran beton khusus untuk membuat ruang tangga dan struktur fungsional lainnya, dan total 330 jam dicetak pada proyek ini.
gambar
△Rumah dua lantai yang sepenuhnya dicetak dengan 3D pertama di Amerika Serikat terletak di Houston
●Selain membangun bangunan, printer 3D banyak digunakan untuk elemen arsitektur, termasuk fasad dan fitur bersejarah untuk restorasi, dan untuk desain interior, termasuk dinding, pajangan, dan pembatas ruangan. Bahkan ada lantai cetakan 3D, jembatan cetakan 3D, dan terumbu karang buatan cetakan 3D. Bahan seperti beton bukan satu-satunya pilihan dalam konstruksi, polimer juga berperan. Branch Technology berspesialisasi dalam pencetakan 3D skala besar menggunakan pengekstrusi polimer robotik, menciptakan segala sesuatu mulai dari pahatan hingga habitat luar angkasa. Sistem panel bangunan inovatifnya yang disebut BranchClad membuka peluang baru untuk fasad bangunan. Lihat saja permukaan bulan yang dipasang di sisi operasional Space Camp baru Space and Rocket Center AS (di bawah). Dibuat menggunakan pemindaian digital bulan, fasadnya menunjukkan ketepatan yang menakjubkan ke permukaan bulan. Cetakan positif dari pola bulan dicetak 3D dan kemudian dicat dengan bahan plesteran.
gambar
△ Dinding bulan cetak 3D baru dari Branch Technology dipasang di sisi operasi kamp ruang angkasa baru Space AS dan Rocket Center
Bagian Industri dan Logam
gambar
△Printer 3D logam Stargate Ruang Relativitas
●Produsen roket Relativity Space mengklaim bahwa roket cetak 3D Terran 1 adalah struktur cetak 3D tunggal terbesar yang pernah ada, dengan tinggi 35,2 meter dan diameter 2,3 meter. Roket generasi berikutnya perusahaan, Terran R, sama besarnya. Keduanya dicetak 3D pada logam berpemilik menggunakan printer 3D Stargate perusahaan, menggunakan teknologi deposisi energi yang diarahkan robot. Relativity Space mengatakan kemampuan roket untuk menahan tekanan peluncuran adalah kemenangan besar, menunjukkan integritas struktural dari metode pencetakan 3D logamnya.
gambar
△Ratu Maxima dari Belanda secara resmi membuka jembatan pencetakan 3D logam MX3D.
●Jembatan logam melintasi kanal Amsterdam yang dirancang oleh laboratorium Joris Laarman dicetak oleh MX3D menggunakan teknologi manufaktur aditif busur robot. "Jembatan pintar" baja tahan karat 12-sepanjang satu meter mencakup jaringan sensor tersemat untuk membantu peneliti Amsterdam mempelajari peran sistem IoT dalam lingkungan binaan. Dikembangkan menggunakan desain generatif dan teknik optimisasi topologi, strukturnya sangat ringan. Jembatan MX3D juga memamerkan penerapan pencetakan 3D logam dalam seni dan pahatan.
●Di bawah ini adalah karya pencetakan MX3D lainnya yang dipasang oleh seniman Mariagrazia Abbaldo dan Paolo Albertelli di Turin, Taman Kerajaan Italia. Dijuluki "The Whale Passage", patung seberat 880kg itu menunjukkan sirip ikan paus yang lewat dari tanah. Semua model yang dibuat selama proyek ini dicetak 3D.
gambar
△"Whale Pass" dirancang oleh Mariagrazia Abbaldo dan Paolo Albertelli, dan dicetak 3D oleh MX3D
●Pencetakan 3D logam besar dapat digunakan di banyak industri, dengan perusahaan di industri kelautan, minyak dan gas, serta peralatan konstruksi berat dapat memproduksi komponen besar dengan lebih cepat, seringkali di tempat. Misalnya, baling-baling laut di bawah ini dicetak 3D menggunakan teknologi WAAM untuk menghasilkan bentuk hampir jaring, yang kemudian dikerjakan dengan mesin dengan toleransi yang lebih ketat. Dalam hal ini, WAAM menggantikan penempaan dan dapat dilakukan lebih dekat ke tempat yang dibutuhkan, menggunakan lebih sedikit bahan mentah.
gambar
△ Baling-baling laut ini adalah salah satu contoh pertama penerapan teknologi WAAM di industri
●Logam pencetakan 3D juga dapat mengurangi berat komponen, karena pencetakan 3D dapat menghasilkan bentuk yang tidak dapat dicapai dengan menempa atau menuang. Bagian roda pendarat pesawat (di bawah), berukuran 455 x 295 x 805 mm, adalah bagian cetak 3D tempat tidur bubuk laser pertama di dunia, menurut produsen printer SLM Solutions. Tidak hanya suku cadang 15 persen lebih ringan dari suku cadang tempa tradisional, tetapi teknologinya juga mengurangi waktu pengerjaan. Karena komponen tersebut merupakan bagian dari sistem yang mentransfer beban dari roda ke struktur pesawat, komponen ini terbuat dari titanium untuk kekuatan. Pilihan bahan memberikan sifat mekanik yang kuat sementara tahan korosi tanpa perlu lapisan, dicetak menggunakan printer SLM 800 3D quad-laser. “Manufaktur aditif membantu menghemat waktu dalam fase kualifikasi dan sertifikasi dengan mengirimkan suku cadang secara cepat untuk pengujian. Kami mampu memproduksi komponen utama dalam beberapa hari, Menggunakan proses penempaan membutuhkan waktu beberapa bulan.”
gambar
△Bagian roda pendaratan depan cetak 3D untuk jet pribadi
Pencetakan 3D cetakan besar untuk pengecoran bagian logam adalah aplikasi penting dari pencetakan 3D skala besar. Untuk bagian industri logam yang harus dicor, langkah pembuatan cetakannya melelahkan dan memakan waktu. Dengan printer 3D pasir, produsen dapat mencetak coran pasir dan cetakan 3D secara langsung tanpa memerlukan model skala penuh. VX4000 Voxlejet adalah printer 3D pengecoran pasir terbesar di dunia, dan menggunakan teknologi pengaliran pengikat untuk menghasilkan tidak hanya cetakan besar, tetapi ribuan cetakan dalam satu proses pencetakan.
gambar
△Printer VX4000 Voxlejet (Sumber: Voxeljet)
furnitur dan kendaraan
gambar
△Kursi yang diproduksi utuh menggunakan printer WASP 3D.
●Desainer interior juga secara bertahap memilih pencetakan 3D format besar untuk mewujudkan desain yang rumit dan penggunaan material yang unik. Polimer, terutama plastik daur ulang, adalah bahan yang paling umum digunakan untuk furnitur cetak 3D, tetapi beton dan logam juga bisa digunakan. Meja sekolah seukuran anak di Gambia (di bawah) ini adalah contoh pencetakan 3D yang memenuhi kebutuhan praktis. Ringan dan tahan lama, desain ini dapat diproduksi dari plastik daur ulang, sekaligus memecahkan masalah sampah plastik. Model tersebut dicetak pada printer 3D Magnum di The Industry Swedia dalam plastik PETG, yang biasa digunakan dalam botol minuman.
gambar
△ Meja prototipe untuk menguji konsep furnitur sekolah cetak 3D di Gambia, kemungkinan menggunakan plastik daur ulang
●Ada banyak sekali contoh kursi dan meja cetak 3D yang indah, termasuk koleksi meja kopi cantik NYXO Visionary Design (di bawah) yang terbuat dari PLA busa ringan yang dicetak pada printer 3D Colossus XS.
gambar
△Seri meja pahatan Primavera dirancang oleh firma desain produk dan arsitektur yang berbasis di Dubai NYXO Visionary Design dan dicetak menggunakan ColorFabb PLA pada printer Colossus XS (Sumber: Colossus)
Memasuki Guinness Book of World Records sebagai kapal cetakan 3D terbesar dan objek cetakan 3D fisik terbesar hingga saat ini adalah kapal cetakan 3D yang digambarkan di bawah ini, dengan panjang 7,72 meter. Perahu itu dicetak pada 2019 oleh Pusat Struktur dan Komposit Lanjutan di Universitas Maine. Itu terbuat dari plastik dan selulosa kayu. Hanya butuh 72 jam untuk mencetak 3D dan beratnya 2,2 ton.
gambar
△Sebuah perahu seukuran cetakan 3D sepenuhnya yang diproduksi oleh University of Maine
●Produsen sepeda juga telah memilih teknologi pencetakan 3D untuk mengatasi masalah pengelasan dalam rantai manufaktur mereka. Bingkai cetak 3D satu bagian tidak hanya menghemat waktu, tetapi juga memungkinkan tingkat kebebasan desain baru yang tidak dibatasi oleh sambungan struktural. Pembuat sepeda telah menghasilkan model komposit titanium, baja dan serat karbon. E-bike berbingkai baja di bawah dari Urwahn diproduksi secara massal menggunakan pencetakan 3D logam untuk mencapai keseimbangan bentuk, fungsi, konstruksi ringan, dan material. Elastis bagian belakang khusus menangguhkan roda belakang dan menghasilkan kenyamanan berkendara jenis baru, sementara rangka baja mengintegrasikan motor dan baterai, kata perusahaan itu.
gambar
△ Sepeda listrik rangka baja cetak 3D Urwahn
Tip Desain dan Perangkat Lunak untuk Cetakan Besar
gambar
△Patung cetak 3D 30-setinggi kaki dirakit dari 365 bagian cetak 3D individual, dan setiap bagian memerlukan waktu 28 jam untuk dicetak pada printer 55 3D
Pencetakan 3D satu bagian seringkali ideal karena meniadakan tenaga kerja perakitan, mempercepat produksi, dan meningkatkan integritas struktural karena tidak ada sambungan atau permukaan. Namun, jika objek yang dicetak sangat besar sehingga Anda perlu membaginya menjadi beberapa bagian, bagaimana cara membagi model menjadi cetakan 3D?
●Untuk menyelesaikan pencetakan 3D besar, Anda dapat memisahkan model secara langsung dalam perangkat lunak CAD (seperti Fusion360 atau Solid Works), yang memiliki keunggulan karena memungkinkan Anda merancang beberapa alat bantu perakitan dan pelurusan, seperti paku, tonjolan dan lekukan, bibir, atau lubang dan slot;
●Jika Anda hanya akan merekatkan benda besar atau menggunakan sekrup (hanya untuk bahan yang lebih kuat seperti nilon berisi serat karbon), Anda dapat menyerahkan operasi pemisahan ke alat pengiris seperti Cura. Segmentasi cepat dan otomatis menggunakan alat jala Cura;
● Saat melakukan segmentasi model digital secara manual, hindari langsung melalui area detail atau area dukungan. menghindari pemisahan pada titik terlemah dalam desain,
Yaitu area yang jauh lebih tipis dari model lainnya.
Printer 3D Ukuran Besar Teratas
gambar
△GEFERTEC Arc60x WAAM Metal 3D Printer (Sumber: Gefertec)
Jika Anda ingin menggunakan printer 3D untuk membuat komponen seperti komponen plastik besar, penyangga, dan tanda, Anda dapat menggunakan printer 3D filamen format besar, yang pada dasarnya sama dengan printer filamen desktop. Beberapa printer dapat mencetak dengan bahan tahan lama tingkat teknik.
Jika Anda ingin menjadi lebih besar dari printer FDM terbesar (ditambah 1.600 x 1.200 x 1.300), Anda memerlukan printer 3D lengan robot, lengan robot dengan kepala ekstruder terpasang di ujungnya. Mereka dapat ditempatkan di atas rel atau gantry di atas kepala, sehingga secara teori, dimungkinkan untuk mencetak sesuai ukuran rel yang tersedia. Rekor Dunia Guinness untuk pencetak 3D terbesar adalah rakitan kepala ekstrusi gantri di Universitas Maine, yang dapat mencapai 30,000 x 6.700 x 3,000 mm. Namun, printer ini tidak dijual. Keuntungan lain dari printer lengan robot adalah sering mencetak menggunakan polimer dalam bentuk pelet yang lebih ekonomis
Cetakan resin 3D umumnya tidak boleh lebih besar dari 1,000mm, dengan beberapa pengecualian seperti Kings 1700 Pro dan 3D Systems ProX 950 karena waktu cetak yang sangat lama. Resin biasanya memakan waktu lebih lama dari FDM.
gambar
△Printer 3D beton berukuran sedang unggul dalam aplikasi seni format besar
Printer 3D beton adalah pasar yang berkembang pesat, tidak hanya untuk konstruksi rumah, tetapi untuk semua jenis bekisting beton, furnitur, konstruksi, dan bahkan pot tanaman dan pahatan. Pencetakan 3D bagian logam yang sangat besar sering dicapai dengan teknik pencetakan 3D pengendapan energi terarah seperti manufaktur aditif busur listrik (WAAM). Metode ini menggunakan kepala cetak 3D yang dipasang pada lengan robot, yang memiliki jangkauan luas dan hanya dibatasi oleh ukuran lengan.
