Komponen-Komponen Dalam Mesin 3D Printer

        Printer 3D mendapatkan popularitas segera setelah tersedia untuk penggunaan komersial. Mereka terbukti sangat berguna bagi produsen yang mencari cara mudah untuk membuat suku cadang untuk barang yang mereka produksi. Printer 3D pertama dibuat 30 tahun yang lalu, dan sejak itu, perangkat luar biasa ini telah menggemparkan dunia.

        Jadi, apa yang sebenarnya diperlukan untuk membuat printer 3D? Komponen apa yang menyusun perangkat yang berguna namun sederhana ini? Dalam posting blog ini, Anda akan mengetahui tentang komponen yang bersatu untuk membuat printer 3D, dan bagaimana mereka bekerja sama untuk memungkinkan pencetakan tiga dimensi.

Berikut adalah daftar komponen yang terdiri dari printer 3D:

• Controller Board (Papan Pengontrol)

        Controller Board adalah jantung dari printer 3D karena mengirimkan perintah ke semua bagian lain termasuk motor. Ini juga mengatur suhu yang tepat untuk melelehkan filamen plastik, sehingga mengambil bentuk objek yang perlu dicetak.

        Selain itu, ia mengirimkan g-code dari slicer software ke bagian yang bertanggung jawab atas proses pencetakan. Jika Anda memiliki controller board yang baik yang terpasang di printer 3D Anda, Anda tidak perlu menghadapi banyak kesulitan saat mencetak. Anda akan mengalami proses pencetakan 3D yang mulus. Sama seperti motherboard yang baik yang dipasang di dalam PC Anda menghemat banyak waktu Anda, controller board yang baik akan menguntungkan Anda dengan cara yang sama. Tapi apa yang dimaksud dengan controller board yang baik?

        Kekuatan pemrosesan controller board menentukan seberapa bagus hasilnya. Biasanya, controller board 8-bit dipasang di dalam printer 3D tetapi jika Anda memilih printer terbaru, Anda akan melihat bahwa mereka datang dengan prosesor 32-bit, yang mampu memproses lebih banyak perintah dibandingkan dengan 8-bit. prosesor.

        Pilihan lain yang datang dengan memilih controller board adalah konektivitasnya. Controller board dapat berupa kabel atau nirkabel. Kabel berarti memiliki opsi port USB untuk koneksi eksternal, sementara controller board nirkabel menggunakan konektivitas wifi untuk berkomunikasi dengan perangkat lain.

• Filament

        Komponen terpenting dari proses pencetakan 3D adalah filamen. Ini adalah bahan baku yang diperlukan untuk mencetak objek tiga dimensi, analog dengan kartrid tinta pada printer inkjet/laser tradisional. Filamen hadir dalam berbagai warna dan bahan, sehingga Anda dapat memilihnya sesuai kebutuhan. Mereka terbuat dari bahan yang mudah meleleh dan mengambil bentuk objek yang perlu dicetak.

        Ada berbagai bahan filamen yang dapat Anda pilih, dan masing-masing memiliki aplikasi spesifiknya sendiri. Anda tidak dapat menggunakan satu jenis filamen untuk mencetak semua jenis objek. Misalnya, jika Anda ingin mencetak potongan Lego, Anda harus memilih filamen PLA, karena ia memiliki sifat yang akan mencetak batu bata Lego yang mirip dengan yang asli.Berikut adalah daftar tipe dasar filamen printer 3D yang akan Anda temui saat membelinya sendiri:

- PLA
- ABS
- PET
- TPE
- Nilon
- PVA
- HIPS

        Filamen juga tersedia dalam bahan lain seperti kayu, logam, glow-in-the-dark dan tanah liat. Namun sebelum membeli filamen, Anda harus mengetahui sifat-sifat filamen seperti suhu leleh, konduktivitas listrik, sifat mekanik, dan kualitas estetika. Membaca tentang sifat-sifat berbagai filamen akan membantu Anda memilih filamen yang tepat yang paling sesuai dengan kebutuhan Anda.

• Frame (Bingkai)

        Frame printer 3D menampung semua komponen listrik dan mekanik. Ini menahan komponen di tempatnya, dan menyediakan ruang untuk objek yang akan dicetak. Membeli bingkai mungkin terlihat seperti keputusan yang sederhana, tetapi ada banyak faktor yang perlu dipertimbangkan termasuk:

- Kekokohan (Robustness)
- Estetika (Aesthetics)
- Ruang/volume pencetakan (Printing space/volume)
- Biaya (Cost)
- Perakitan (Assembly)

        Faktor-faktor ini akan membantu Anda memilih dari berbagai jenis bingkai yang tersedia di pasar. Setiap bingkai hadir dengan pro dan kontranya sendiri; maka Anda harus sangat berhati-hati saat membeli satu. Komponen ini akan menahan semua komponen printer 3D lainnya di tempatnya dan akan memastikan bahwa proses pencetakan berjalan dengan lancar. Mari kita lihat masing-masing jenis printer 3D.

        

        1. Joint dan Member Construction
        Ini adalah jenis bingkai printer 3D yang paling umum. Ini adalah bingkai dasar, sangat terjangkau dan mudah dibuat. Batang bersama dengan sambungan digunakan untuk merakit komponen printer. Seiring dengan semua kelebihan yang ditawarkan desain ini, ada juga kelemahan dari jenis frame ini. Komponen printer tidak tertutup, terkena udara terbuka, yang mengkhawatirkan karena partikel debu dan benda asing lainnya dapat masuk ke printer dan menghambat proses pencetakan.

        2. CNC dan Laser Cut
        Bingkai jenis ini dibuat dengan memotong potongan akrilik/kayu/plastik melalui mesin CNC atau laser cutting. Potongan-potongan ini disatukan untuk membentuk bingkai printer 3D. Jenis bingkai ini sangat terjangkau dan mudah dirakit. Yang perlu Anda lakukan adalah menggabungkan potongan laser untuk membentuk bingkai. Namun, jika Anda memilih untuk mendapatkan bingkai akrilik/plastik, maka lama-kelamaan bingkai tersebut akan kehilangan keindahannya karena goresan-goresan kecil di seluruh permukaannya.

        3. Metal Framing (Bingkai Logam)
        Metal framing dirancang dengan cara injection molding. Proses ini menghasilkan sejumlah besar frame sekaligus, yang terbaik untuk penggunaan komersial. Pengguna rumahan tidak disarankan untuk berinvestasi dalam bingkai logam. Selain itu, bingkai ini tidak dapat disesuaikan, karena bagian-bagiannya diproduksi melalui cetakan injeksi. Karenanya, Anda tidak dapat memodifikasi frame nanti.

• Motion Components (Komponen Gerak)

        Motion component printer 3D mencakup semua bagian yang bergerak di dalamnya, dalam arah x, y, dan z, dan berkontribusi pada proses pencetakan.
Print bed dan print head bergerak sesuai instruksi controller board, untuk membuat objek cetak 3D.

• Stepper Motors

        Motor stepper memiliki karakteristik bekerja secara bertahap, daripada bekerja terus menerus seperti motor DC biasa, yang memberi mereka nama khusus. Motor ini berada di dalam printer 3D, membantu dalam membangun objek dalam beberapa langkah kecil. Printer head, Printer bed, batang dan sekrup bergerak dengan bantuan motor stepper.

• Belts

        Motion Components kedua dari printer 3D adalah set belts yang ada di dalamnya. Motor stepper terhubung untuk menggerakkan roda gigi melalui belts yang ada di atas roda gigi dan memungkinkannya untuk bergerak dengan mulus dengan motor. Belts datang dalam dua bentuk; baik sebagai strip panjang yang membutuhkan konektor untuk menahan kedua ujungnya, atau potongan melingkar yang tidak membutuhkan konektor tersebut.

        Terbuat dari apa Belt? Nah, biasanya bahan yang digunakan untuk membuat belt printer 3D adalah karet atau turunannya. Ada gigi kecil di permukaan belt, yang membantunya bekerja secara sinkron dengan motor stepper. Jarak antara gigi, tinggi dan ketebalannya adalah beberapa parameter utama yang perlu diingat saat memilih belt. Selain itu, panjang belt juga penting karena membantu menentukan tegangan yang dapat ditanggungnya saat bekerja.

• Threaded Rods (Batang Berulir)

        Threaded Rods memungkinkan printer head 3D bergerak ke atas dan ke bawah, dalam arah z. Belt memungkinkan gerakan di sumbu x dan y, sementara threaded rods memenuhi sumbu z. Banyak orang bingung antara threaded rods dengan lead screw karena keduanya terlihat sama, tetapi pada kenyataannya, mereka memiliki sifat yang berbeda.

        Anda harus mengetahui dimensi threaded rods yang benar, menurut printer 3D Anda, ketika Anda berencana untuk membelinya. Ketebalan batang akan menentukan bagaimana printer head bergerak, yang akan mempengaruhi proses pencetakan. Jika batang tidak menghasilkan gerakan yang benar, objek tidak akan dicetak persis seperti yang diinginkan.

• End Stops (Penghentian Akhir)

        Seperti namanya, end stop adalah indikator bagi printer untuk menentukan lokasinya dan menjaganya agar tidak melebihi batas yang diizinkan. Ini membantu printer tetap pada porosnya dan mencegah agar tidak tergelincir. Jika printer melampaui jangkauannya, mungkin akan merusak bagian lain. Pemberhentian akhir dapat dibagi menjadi dua jenis:

                1. Mechanical End Stops (Penghentian Akhir Mekanis)

        Umumnya dikenal sebagai end stop switches, ini adalah perangkat mekanis yang memberi tahu print head ketika pagar akan segera berakhir. Ia melakukannya ketika saklar menyentuh suatu objek, ia memberi tahu controller board bahwa printer telah mencapai ujung jalur, dan harus kembali. Kelemahan dari end stop mekanis adalah ia perlu menyentuh objek untuk mengetahui posisinya. Ketika mengenai beberapa objek berulang kali, getaran menyebabkan saklar bergeser dari posisi semula dan seringkali, menjadi longgar, yang mempengaruhi presisinya.

                2. Optical End Stops (Penghentian Akhir Optik)

        End stops ini tidak memerlukan kontak fisik, seperti namanya. Ini berarti ada kemungkinan lebih rendah keausan dibandingkan dengan end stop mekanis. End stops optik terdiri dari dua bagian;

pemancar cahaya dan detektor cahaya.

        Kedua bagian ini terletak di kedua sisi benda berbentuk U yang meluncur di pagar. Ketika detektor berhenti menerima cahaya dari emitor, itu berarti ada penghalang di antara dua bagian, yang menunjukkan bahwa printer telah mencapai ujung jalur/relnya, dan harus kembali.

        Karena end stops ini tidak melibatkan kontak fisik apapun, mereka mendeteksi ujung pagar dari kejauhan dan mengirim sinyal peringatan ke controller board, yang membuatnya lebih akurat dibandingkan dengan end stop mekanis. Satu-satunya kelemahan dari end stop ini adalah kinerjanya terhalang oleh jumlah cahaya yang bervariasi. Misalnya, jika printer Anda ditempatkan di tempat yang intensitas cahayanya tidak konstan, detektor mungkin mendeteksi cahaya dari lingkungan dan menganggapnya sebagai sinyal untuk menghentikan kepala printer bergerak maju, meskipun itu tidak diperlukan.

 

• Power Supply Unit (Unit Catu Daya)

        Power supply unit, seperti namanya, memasok daya ke semua komponen lain yang ada di dalam printer 3D. Ini adalah bagian terpenting dari printer karena tanpa ini, tidak ada komponen lain yang dapat berfungsi. Itu dapat dipasang pada bingkai printer atau ditempatkan sebagai unit terpisah yang ditempatkan di dalam kotak. Anda dapat memilih pengaturannya sesuai dengan preferensi Anda.

        Saat membeli power supply unit, Anda harus mengetahui penggunaan Anda terlebih dahulu. Karena beberapa filamen, seperti ABS, memerlukan suhu tinggi untuk jangka waktu yang lebih lama, yang membebani power supply unit. Jika penggunaan Anda sedemikian rupa sehingga akan membebani power supply unit, maka Anda harus menggunakan unit daya tinggi.

        Saat membeli power supply unit baru, Anda harus memeriksa apakah unit tersebut berfungsi, sebelum menghubungkannya ke printer 3D Anda. Anda dapat melakukannya, dengan menghubungkan power supply unit ke saklar listrik, lalu mengukur tegangan keluaran dengan hati-hati menggunakan voltmeter. Itu harus membaca 12V atau 24V, tergantung pada jenis power supply unit yang Anda beli.

• Print Bed (Tempat Tidur Cetak)

        Print bed adalah tempat objek 3D terakhir terbentuk. Bahan filamen disimpan di sini, seperti tinta yang ditempatkan pada selembar kertas di printer 2D tradisional. Print bed datang dalam dua jenis, yaitu dipanaskan dan tidak dipanaskan. Print bed yang dipanaskan mengurangi perbedaan suhu antara bahan filamen panas dan tempat tidur cetak. Ini meningkatkan kualitas cetak dan mengurangi kemungkinan melengkung.

        Print bed dapat dibuat dari kaca atau aluminium, dengan yang terakhir lebih populer. Print bed aluminium lebih baik karena mudah panas, sedangkan kaca membutuhkan waktu untuk panas. Print bed juga memiliki pilihan untuk meratakan, salah satunya dengan menggunakan roda jempol yang tertanam di bawah bed-nya. Ini memungkinkan proses pencetakan berjalan lancar, dan produk akhir berhasil dicetak, tanpa cacat.

        Selain dari jenis bahannya, print bed juga hadir dalam berbagai bentuk. Beberapa printer memiliki bed persegi dan persegi panjang, sementara yang lain memiliki bed melingkar yang tidak terlalu populer.

• Print Bed Surface (Permukaan Tempat Tidur Cetak)

        Seperti namanya, permukaan print bed adalah lapisan atas print bed. Memudahkan untuk mengeluarkan objek setelah dicetak, dan mencegahnya menempel pada alas cetak. Permukaan alas cetak yang baik harus memungkinkan objek yang dicetak menempel pada permukaannya dengan benar, dan menghindari masalah lengkungan, yang terjadi saat lapisan dalam objek tetap panas sementara lapisan luar mendingin.

        Permukaan print bed biasanya terbuat dari kaca atau aluminium, masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Menggunakan dan permukaan alas cetak aluminium berarti panas akan didistribusikan secara merata di permukaan, karena aluminium adalah konduktor panas yang baik. Ini akan membantu mengatasi masalah lengkungan tetapi kelemahan menggunakan aluminium adalah aluminium mengembang saat dipanaskan, yang membuat permukaannya tidak rata setelah beberapa waktu.

        Namun, menggunakan permukaan print bed kaca menghilangkan masalah ini. Kaca tidak menghantarkan panas sehingga masalah warping tidak akan terjadi. Apalagi kaca adalah bahan yang rapuh, mudah pecah jika salah penanganan sehingga Anda harus sangat berhati-hati saat menggunakannya.

• Print Head (Kepala cetak)

        Print head adalah bagian tempat filamen masuk, meleleh dan kemudian mengambil bentuk objek yang perlu dicetak. Ini terdiri dari dua bagian, yaitu ujung dingin dan ujung panas. Ujung dingin ada di bagian atas print head, dan dingin, seperti namanya. Filamen masuk melalui ujung ini dan turun menuju ujung panas. Sebuah motor terpasang dengan print head, yang memungkinkan filamen bergerak dari ujung dingin ke ujung panas.

        Di ujung panas adalah nozzle, di mana filamen mengalir keluar. Sebelum nozzle adalah ruang pemanas, yang melelehkan filamen padat menjadi bentuk cair. Filamen cair kemudian didorong keluar dari nozzle, sesuai dengan perintah controller board. Nozzle datang dalam berbagai ukuran, yang paling umum adalah nozzle 0,4 mm, terbuat dari kuningan. Bahan nozzle lainnya termasuk stainless steel, ruby ​​dan tungsten karbida. Masing-masing bahan tahan terhadap korosi dan menawarkan serangkaian keunggulan yang berbeda.

• Feeder System (Sistem Pengumpan)

        Sistem pengumpan juga dapat disebut sebagai ujung dingin, yang ada di atas print head. Filamen dimasukkan ke kepala cetak melalui bagian ini. Ada dua jenis sistem pengumpan; Bowden dan Langsung. Mari kita lihat masing-masing sistem pengumpan ini satu per satu dan tentukan di mana mereka digunakan.

        Dalam sistem pengumpan Bowden, ekstruder ditempatkan jauh dari ujung panas. Ini menyiratkan bahwa filamen harus menempuh jarak yang lebih jauh untuk mencapai ujung panah print head. Di sisi lain, dalam sistem pengumpan langsung, ujung panas dan ekstruder ditempatkan di dekat satu sama lain, dan filamen turun langsung ke ujung panas tanpa perlu menempuh jarak jauh.

        Sistem pengumpan langsung terbaik untuk filamen elastis seperti nilon, yang memiliki ancaman peregangan dan deformasi dalam perjalanan dari ekstruder ke ujung panas. Memiliki jarak tempuh yang pendek, ada lebih sedikit ruang bagi filamen nilon untuk meregang dan berubah bentuk. Namun, karena pengekstrusi langsung hadir dengan ujung panas, mereka bergerak bersama dengan printer head saat objek sedang dicetak. Pergerakan ekstruder yang tidak perlu ini dapat menyebabkan kerusakan pada produk akhir, karena momentum tambahan yang dapat menyebabkan ujung panas mengalami overshoot atau menjadi goyah.

        Pengekstrusi Bowden memiliki keuntungan bekerja pada kecepatan tinggi karena mereka tidak memiliki blok ekstruder yang berada di atas ujung panas. Bagian extruder hadir dengan body printer dan tidak bergerak bersama dengan ujung panas saat mencetak. Tetapi jarak yang jauh antara ekstruder dan ujung panas menyebabkan penundaan dalam proses pencetakan karena filamen membutuhkan waktu untuk mencapai nozzle.

        Kelemahan lainnya adalah bahwa filamen fleksibel/elastis, seperti nilon, yang memiliki kecenderungan untuk meregang, berisiko mengalami deformasi karena jarak yang jauh yang harus mereka tempuh. Jika berubah bentuk, Anda akan melihat benang dan gumpalan yang ada di nosel saat mencetak, dan itu akan sangat menghambat proses pencetakan.

        Pengekstrusi langsung jauh lebih mudah digunakan dan banyak orang lebih suka menggunakan ini. Tetapi jika Anda merasa nyaman dengan sistem pengumpan Bowden, maka itu adalah pilihan Anda sendiri. Anda dapat memilih sistem pengumpan mana pun yang menurut Anda merupakan pilihan yang lebih baik untuk Anda.

• Dual Extrusion (Ekstrusi Ganda)

        Ada dua jenis ekstruder, yaitu tunggal dan ganda. Ekstrusi tunggal berarti Anda hanya dapat menggunakan satu jenis filamen saat mencetak objek 3D Anda, itu berarti hanya ada satu nozzle yang ada. Di sisi lain, ekstrusi ganda berarti Anda dapat menggunakan dua filamen bersamaan saat mencetak objek 3D Anda. Memiliki dua filamen berarti ada dua nozzle dalam satu printer head, atau ada dua printer head yang berbeda yang masing-masing memiliki jenis filamen yang berbeda. Apa pun masalahnya, ekstrusi ganda berarti Anda memiliki opsi untuk mencetak objek menggunakan dua warna dan/atau bahan yang berbeda. Anda tidak perlu repot mengganti filamen di tengah proses pencetakan, itu bagus.

• User Interface dan Konektivitas

        User interface yang menarik dan mudah digunakan adalah yang diinginkan semua orang. Sebagian besar printer 3D dilengkapi dengan user interface dasar yang terdiri dari LCD disertai dengan satu set tombol atau keypad. Beberapa printer 3D canggih menawarkan interface LCD layar sentuh, yang merupakan fitur menarik bagi sebagian besar pengguna karena berurusan dengan tombol-tombol dapat membingungkan, tetapi layar sentuh sangat sederhana dan mudah digunakan.

        Jika printer 3D Anda tidak dilengkapi dengan user interface bawaan, Anda selalu dapat menggunakan perangkat eksternal seperti komputer untuk memantau dan mengontrol printer 3D Anda. User interface dasar akan memungkinkan Anda mengukur parameter printer seperti suhu dan tingkat filamennya, serta mengontrol proses pemuatan dan pembongkaran.

        Jika kita berbicara tentang konektivitas, beberapa printer 3D hadir dengan opsi konektivitas Wi-Fi yang sangat berguna, yang memungkinkan Anda menghubungkan printer ke jaringan di dalam rumah dan mengontrolnya sambil duduk di ruangan lain, melalui ponsel Anda. Anda tidak perlu berdiri dan memantau proses pencetakan, melainkan Anda dapat duduk dan bersantai di sofa favorit Anda dan membiarkan printer melakukan yang terbaik.

• Opsi Transfer File

        Opsi transfer file yang paling mendasar adalah menghubungkan printer 3D Anda ke komputer melalui kabel USB. Semua printer 3D dilengkapi dengan slot USB untuk menghubungkannya ke PC untuk transfer file.

        Banyak orang tidak menyukai gagasan menggunakan metode tradisional untuk menghubungkan kabel USB karena fakta bahwa komputer mereka mengalami shutdown dan restart paksa yang tiba-tiba, yang menghambat proses pencetakan.

        Menghubungkan printer melalui kabel ethernet adalah opsi lain yang tersedia bagi pengguna, tetapi opsi ini juga tidak diterima oleh banyak pengguna. Opsi transfer file ketiga dan paling populer adalah menggunakan kartu SD atau flash drive USB. Sebagai pengguna, Anda perlu mengunggah file pencetakan yang berfungsi di kartu SD/drive USB dari komputer Anda dan kemudian menghubungkannya ke slot yang ada pada printer 3D. Kemudian, Anda perlu menjalankan beberapa perintah untuk memulai proses pencetakan.