Fused Deposition Modeling atau yang lebih dikenal dengan singkatan FDM bukanlah istilah yang baru dalam dunia manufaktur aditif. Sejak tahun 1980, teknik cetak 3 dimensi telah menjadi metode yang populer untuk membuat prototipe. Selain karena bisa dilakukan dengan cepat dan harga terjangkau, membuat barang konsumsi khusus menjadi lebih mudah dengan 3D printing ini. Lalu, apa sebenarnya FDM dan bagaimana cara kerjanya?
Fused Deposition Modeling bisa dibilang sebagai teknologi cetak 3 dimensi yang paling banyak digunakan di berbagai industri. Printer FDM menggunakan filament termoplastik yang dipanaskan sampai titik lelehnya kemudian diekstrusi lapis demi lapis. Sampai akhirnya terbentuklah objek 3 dimensi yang diinginkan. Untuk memahami lebih jauh tentang FDM, simak ulasan lengkapnya berikut ini!
Apa yang Dimaksud dengan Fused Deposition Modeling (FDM) dalam 3D Printing?
Teknologi FDM diciptakan pertama kali pada tahun 1988 oleh Scott dan Lisa Crump, pendiri Stratasys, produsen printer 3D terkemuka dunia. Crump awalnya menciptakan teknologi ini untuk membuatkan mainan katak anak perempuannya dengan menggunakan pistol lem dan campuran polietilen serta lilin.
Pada tahun 1989, Crump mematenkan teknologi Fused Deposition Modeling dan mendirikan Stratasys. Stratasys kemudian menciptakan perangkat lunak untuk mengubah file stereolithography (STL) ke format lain. Tujuannya adalah untuk memudahkan mengiris bagian dari model 3D dan menentukan bagaimana lapisan demi lapisan akan dicetak.
Selain Stratasys, ada perusahaan cetak 3 dimensi lainnya yang mengadopsi teknologi serupa namun dengan nama berbeda yakni MakerBot yang berbasis di Brooklyn. Perusahaan yang sekarang juga dimiliki oleh Stratasys ini menggunakan teknologi yang hampir identik yang dikenal dengan nama Fused Filament Fabrication atau FFF.
Baik FDM maupun FFF adalah proses manufaktur aditif yang termasuk dalam kategori ekstrusi. Dalam FDM, sebuah objek dibangun dengan “mendepositkan” material yang meleleh secara selektif di jalur yang sudah ditentukan, lapis demi lapis. Bahan yang digunakan adalah polimer termoplastik berbentuk filamen.
Saat ini, FDM adalah teknologi pencetakan 3 dimensi yang paling banyak digunakan. Kebanyakan orang yang baru pertama kali belajar tentang teknik cetak 3D, kemungkinan akan berkenalan dengan FDM terlebih dahulu sebelum mempelajari metode cetak lainnya.
Bagaimana Cara Kerja FDM?
Objek yang akan dicetak dengan FDM awalnya berbentuk desain (dibuat dengan software desain CAD). Sebelum objek bisa dicetak, file CAD-nya harus dikonversi ke dalam format yang bisa dipahami oleh printer 3D, biasanya format .STL.
Printer FDM menggunakan dua jenis bahan yakni bahan pemodelan yang merupakan objek jadi dan bahan pendukung yang bertindak sebagai perancah. Perancah akan mendukung objek saat proses pencetakan dilakukan.
Selama pencetakan, bahan-bahan ini masih berbentuk benang plastik atau filamen yang kemudian dilepaskan dari gulungan dan dimasukkan melalui nosel ekstrusi. Nosel kemudian melelehkan filamen dan mengekstrusinya ke dasar (bagian ini biasa disebut platform atau meja build). Nosel dan alasnya dikontrol oleh komputer yang menerjemahkan dimensi objek ke dalam koordinat X, Y dan Z untuk diikuti oleh nosel dan alas selama pencetakan.
Dalam sistem FDM yang umum, nosel ekstrusi bergerak di atas platform build secara horizontal dan vertikal, ‘menggambar’ penampang objek ke platform. Lapisan tipis plastik ini akan mendingin dan mengeras kemudian mengikat kapisan di bawahnya. Setelah lapisan selesai, bagian alas kemudian diturunkan (biasanya sebanyak seperenam belas inci) untuk memberi ruang pada lapisan plastik yang berikutnya.
Waktu pencetakan tergantung pada ukuran objek yang diproduksi. Objek kecil yang ukurannya hanya beberapa inci kubik serta objek tinggi dan tipis bisa dicetak dengan cepat. Sementara objek yang lebih besar dan kompleks secara geometris, membutuhkan waktu cetak yang lebih lama. Dibandingkan dengan metode pencetakan 3D lainnya seperti stereolithography (SLA) atau Selective Laser Sintering (SLS), FDM cenderung lebih lambat dalam prosesnya.
Setelah objek atau model dikeluarkan dari printer FDM, bahan perancahnya dihilangkan dengan merendam objek tersebut di dalam larutan air atau deterjen (dalam kasus perancah termoplastik, Anda bisa melepaskannya dengan tangan). Objek juga bisa diamplas, dihaluskan atau dicat dan dilapisi untuk meningkatkan fungsi dan tampilannya.
Kelebihan Teknik Cetak 3D dengan FDM
Seperti teknik cetak 3 dimensi lainnya, FDM memiliki sejumlah kelebihan. Beberapa di antaranya adalah:
- Ramah di kantong. Anda bisa membeli mesin cetak 3D FDM dan filamennya dengan harga yang terjangkau. Bahkan brand-brand besar dan populer di dunia menjualnya dengan harga yang tidak mahal
- Filamennya bisa digunakan kembali. Jika terjadi kegagalan, filamen pada printer FDM bisa digunakan lagi karena kebanyakan bahannya adalah plastik (bisa dilelehkan lagi)
- Mudah digunakan. Proses desain, pemotongan, pencetakan dan finishing dengan printer ini sangat sederhana
- Tersedia banyak pilihan bahan. Material atau filamen yang bisa digunakan untuk mesin FDM sangat beragam. Ada lebih dari 9 macam yang bisa Anda pilih. Beberapa yang paling umum adalah nilon, PLA, PETG, ABS, TPU, PET dan ULTEM
- Mudah dibawa dan dipindahkan. Printer FDM desainnya sangat simpel dan setiap komponennya mudah dipisahkan. Ini membuatnya bisa dibawa dan dipindahkan dengan mudah dari satu tempat ke tempat lain
- Desainnya kompak. Setelah instalasi, Anda bisa menyimpan mesin FDM di lokasi yang kecil karena printer ini sangat kompak sehingga tidak memakan banyak ruang
- Bisa menggunakan teknologi cloud printing. Dengan bantuan cloud server, Anda bahkan bisa mencetak model dari jarak jauh.
Apa Saja yang Bisa Dibuat dengan Fused Deposition Modeling?
FDM sangat populer di kalangan perusahaan di berbagai sektor industri mulai dari otomotif (Lamborghini, Hyundai dan BMW), hingga manufaktur barang konsumen. Perusahaan-perusahaan ini menggunakan FDM untuk pengembangan produk, pembuatan prototipe dan proses manufaktur mereka.
Karena FDM bisa digunakan untuk mencetak objek yang sangat detail, banyak teknisi yang memanfaatkannya untuk menguji suku cadang dan memeriksa kesesuaian dan bentuknya. Beberapa jenis termoplastik yang menjadi bahan filamen juga bisa dipakai untuk pembuatan kemasan makanan dan obat-obatan. Ini membuat FDM populer di industri medis.
Penggunaan Fused Deposition Modeling untuk Kebutuhan Pabrik dan Rumahan
Meskipun Stratasys adalah perusahaan yang menciptakan FDM, banyak perusahaan yang diuntungkan dari teknologi ini. Selama dua dekade terakhir, FDM menjadi teknologi pencetakan 3D yang paling banyak dipakai di dunia.
Banyak perusahaan yang memproduksi printer Fused Deposition Modelling juga menawarkan layanan pencetakan 3D kepada klien mereka. Termasuk pemodelan dan pencetakan 3D eksternal.
Selain untuk kebutuhan bisnis, beberapa printer FDM dirancang untuk digunakan oleh para penghobi, penemu, seniman dan pemilik usaha kecil. Khusus untuk penggunaan rumahan, ukuran printer biasanya lebih kecil efisien dan mudah digunakan.
Meskipun untuk kebutuhan rumahan harga printer Fused Deposition Modeling terbilang mahal, namun saat ini banyak perusahaan yang berusaha membuat printer yang harganya lebih murah. Tapi kalau Anda tidak ingin membeli sendiri, menggunakan jasa layanan cetak 3D terdekat di kota Anda bisa jadi solusi terbaik.