Pertemuan 12 & 13

Rapid Prototyping

Teknik Rapid Prototyping Rapid prototyping adalah suatu teknik pembuatan

prototipe yang berbasis pemodelan geometrik dengan menggunakan mesin prototyping.

Teknik Rapid prototyping dapat membuat suatu prototipe yang mempunyai tingkat kompleksitas 3 kali lipat dari proses manual, dengan waktu lebih singkat yaitu kurang dari 1/5 waktu pembuatannya pada proses manual.

Teknik Rapid Prototyping Kualitas prototipe yang pada awalnya sangat

tergantung pada keahlian seni dari si pembuat diubah menjadi sesuatu yang lebih bersifat teknik rekayasa.

Sedikit demi sedikit ketergantungan terhadap pembuat prototipe dikurangi, dan digantikan dengan teknik rapid prototyping yang berbasis komputer.

Unsur seni yang pada awalnya mendominasi seluruh proses pembuatan prototipe, dengan teknik rapid prototyping hanya diperlukan pada tahap pasca proses saja.

Teknik Rapid Prototyping Metoda-metoda yang digunakan pada teknik rapid

prototyping adalah metode :1. Joining ang Binding.2. Melting and solidifying/fusing3. Cutting and Glueing/Joining4. Photo curing

a. Single laser beamb. Two laser beamc. Masked lamp.

Teknik Rapid Prototyping Metode joining and binding umumnya digunakan

pada mesin-mesin yang sistemnya menggunakan bahan dasar bubuk (powder based).

Metode melting and solidifying/fusing dan cutting and glueing/joining umumnya digunakan oleh mesin-mesin yang sistemnya menggunakan bahan dasar solid (solid based).

Metode photo curing digunakan oleh mesin-mesin yang sistemnya menggunakan bahan dasar cair (liquid based)

Teknik Rapid Prototyping Umumnya setiap metode pada teknik rapid

prototyping mempunyai dasar-dasar sebagai berikut :1. Pemodelan 3D solid dengan bantuan sistem

CAD/CAM2. Adanya software yang dapat mengkonversi data

pemodelan geometrik menjadi bentuk arsip stereolithography.

3. Adanya software yang memotong model sesuai dengan arah penampangnya dalam bentuk arsip stereolithography menjadi irisan-irisan sesuai dengan urutan proses pembuatannya di mesin.

Aplikasi Ada tiga tahapan pembuatan prototipe dengan teknik

rapid prototyping, yaitu :1. Tahap pra proses2. Tahap proses3. Tahap pasca proses.

Aplikasi Pemodelan geometrik umumnya akan digunakan

pada tahap pra proses. Tahap pra proses adalah tahap dimana data masukan untuk pembuatan prototipe dipersiapkan.

Tahap ini akan sangat mempengaruhi kualitas dari prototipe yang dihasilkan. Apabila terjadi kesalahan pada tahap ini dan data masukkan yang dihasilkan tidak benar maka kegagalan dalam pembuatan prototipe besar kemungkinan terjadi.

Teknik Rapid Prototyping Secara garis besar

langkah-langkah yang dilakukan pada tahap pra proses adalah :

Teknik Rapid Prototyping Data prototipe yang sudah berupa pemodelan

geometrik baik yang merupakan pemodelan permukaan ataupun yang berupa 3D solid merupakan data awal pada tahap pra proses.

Data yang menggunakan pemodelan permukaan harus dipastikan bahwa semua permukaannya telah saling berhubungan sehingga mempunyai volume dan jika diberikan berat jenisnya, komputer dapat mengetaahui massanya.

Teknik Rapid Prototyping Pemodelan geometrik yang dihasilkan harus bersifat

parametrik. Banyak jenis software yang dapat digunakan untuk

membuat pemodelan geometrik, diantaranya Pro Engineering dan Uni Graphic.

Teknik Rapid Prototyping Langkah selanjutnya adalah pengkonversian data dari

bentuk arsip prt (part) menjadi bentuk arsip stl (stereolithography).

Stereolithography adalah merupakan interface dari sistem CAD ke mesin rapid prototyping.

Pemodelan geometri dari sistem CAD diterjemahkan kedalam bentuk 3D pada arsip stl yang dapat dibaca oleh mesin rapid prototyping.

Teknik Rapid Prototyping Contoh tampilan 3D model dalam bentuk arsip stl

Teknik Rapid Prototyping Bentuk arsip stl dapat berupa bentuk arsip ASCII

atau binari. Pada arsip ini terdapat kumpulan permukaan segitiga

yang dapat menutupi permukaan sebuah 3D solid. Arsip stl menggunakan kumpulan segitiga karena

segitiga merupakan poligon yang paling sederhana. Arsip stl diawali dengan huruf kecil “solid” dan

diakhiri “end solid”. Diantara kedua kata tersebut terdapat kumpulan

segitiga yang mewakili permukaan suatu benda.

Teknik Rapid Prototyping

Teknik Rapid Prototyping Pada setiap segitiga tersebut terdapat sebuah vektor

normal yang mempunyai arah menjauhi permukaan benda dan mempunyai titik-titik x, y, z dari sebuah titik dalam ruang (vertex)

Sistem koordinat yang digunakan adalah koordinat Cartesian (kuadran 1) serta mempunyai nilai mengambang (floating point).

Teknik Rapid Prototyping Keuntungan menggunakan arsip stl adalah mudah

mengambil data-data 3D solid dari CAD. Karena arsip stl telah banyak digunakan oleh sistem CAD dan rapid prototyping.

Kerugiannya adalah ukuran arsip stl yang besar jika dibandingkan dengan arsip prt.

Teknik Rapid Prototyping Perubahan dari pemodelan geometri dalam arsip prt

menjadi pendekatan geometri dengan bentuk-bentuk segitiga dalam arsip stl seringkali tidak sempurna.

Ada beberapa kegagalah pendekatan segitiga pada bentuk pemodelan tertentu :1. Segitiga yang hilang atau terjadi celah.2. Degenerasi segitiga3. Segitiga overlap

Segitiga yang hilang/terjadi celah Pada kasus ini ada beberapa bagian dari pemodelan

geometrik tidak terwakili oleh bentuk segitiga. Hal ini disebabkan ada bentuk-bentuk tertentu yang

sulit untuk dibuat pendekatannya secara otomatis oleh software yang mengkonversi arsip prt menjadi stl.

Perbaikan haruis dilakukan dengan cara manual atau dengan menggunakan software seperti STL View.

Segitiga yang hilang/terjadi celah

Degenerasi segitiga Pada kasus ini segitiga mengalami perubahan bentuk

secara otomatis jika menemukan bentuk kurva yang sulit untuk dikonversi ke dalam bentuk segitiga.

Dalam hal ini perlu diperiksa ulang apakah degenerasi ini akan menghasilkan perubahan besar pada bentuk prototipenya atau masih dalam daerah toleransinya.

Degenerasi segitiga

Segitiga Overlap Terkadang segitiga yang terbentuk tidak tepat

bersisian dengan segitiga lainnya melainkan menutupi sebagian bentuk segitiga di bawahnya.

Perbaikan dilakukan dengan cara mengubah ukuran segitiga yang menutupi segitiga lainnya.

Segitiga Overlap

Teknik Rapid Prototyping Setelah arsip stl diperiksa dan diperbaiki jika terjadi

kesalahan, maka langkah selanjutnya adalah melakukan pengirisan model kearah penampangnya.

Umumnya hampir setiap mesin rapid prototyping mempunyai fasilitas untuk melakukannya.

Oleh karena itu masin rapid prototyping dapat mengolah data yang masuk langsung dari bentuk arsip stl-nya.

Teknik Rapid Prototyping Pada dasarnya proses pembuatan prototipe pada

mesin rapid prototyping ini berdasarkan informasi dari hasil irisannya.

Mesin melakukan pengerjaan berdasarkan bentuk model pada setiap irisannya, dengan cara ini prototipe yang mempunyai bentuk yang kompleks dapat dikerjakan dengan mudah.

Setelah itu dilakukan penumpukan irisan secara terus menerus sampai membentuk model yang diinginkan.

Teknik Rapid Prototyping Hasil irisan dari model kemudian disimpan dalam

arsip cli (commond layer interface). Arsil cli adalah sebuah format universal untuk input

data geometri yang akan digunakan untuk membuat model produk dengan menggunakan metode Layer Manufacturing Technologies (LMT).

Bentuk arsip cli ada dua jenis yaitu arsip ASCII dan arsip stl-nya.

Jenis arsip cli yang dihasilkan oleh software STL View adalah jenis arsip ASCII.

Teknik Rapid Prototyping

Teknik Rapid Prototyping Arsip cli hanya berisi koordinat-koordinat kontur dari

model, padahal pada metoda cutting and glueing/ joining diperlukan juga koordinat-koordinat crosshatch yang akan mempermudah pembongkaran prototipe dari kotak pemegangnya.

Untuk itu dibuat program untuk membuat crosshatch pada bagian diluar model dan membuat simulasi gerak laser pada saat pemotongan.

Program yang dibuat adalah CLI View. Pada CLI View ditambahkan koordinat dari crosshatch dan disimpan dalam arsip crh.

Teknik Rapid Prototyping

Kesimpulan Pemodelan geometrik merupakan dasar utama dari

tahap pra proses. Mengingat itu kemampuan dari software maupun

perancang yang membuat pemodelan harus benar-benar dapat diandalkan sehingga kelebihan utama dari teknik rapid prototyping yaitu efisien biaya dan waktu pembuatan yang singkat dapat dicapai.