Transcription
View metadata, citation and similar papers at core.ac.ukbrought to you byCOREprovided by JURNAL PERKOTAANJurnalJurnal Metris 18 (2017) 105–112Metrisjournal homepage: http://ojs.atmajaya.ac.id/index.php/metrisISSN: 1411 - 3287Perkembangan Teknologi Rapid Prototyping: Study LiteraturAndhy Rinanto*1,2, Wahyudi Sutopo31Program Magister Teknik Industri, Universitas Sebelas Maret, SurakartaJalan Ir. Sutami 36A Kentingan Surakarta, 571262Politeknik ATMI Surakarta, Program Studi Teknik Mesin Industri, SurakartaJalan Mojo No. 1 Kalurahan Karangasem Kec. Laweyan, 571453Program Studi Teknik Industri, FakultasTeknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta,Jalan Ir. Sutami 36A Kentingan Surakarta, 57126Article InfoAbstractArticle history:Rapid prototyping technology continues to grow and widely used in the field ofhuman life. The ability to form various objects makes RP technology can goanywhere easily. This literature study aims to determine rapid prototypingtechnology developments from the beginning to the present and to see futuredevelopments. Literature is selected from journals discussing manufacturingtechnology, its origins, of methods used, of integration with other fields and ofthe application of RP technology. Scopus used as other data source to know thedevelopment of RP research from year to year. Through the analytical facilitiesavailable at Scopus, it can be used to know the areas of human life that enteredthis technology. RP technology is still evolving and integrating with other fields.In the future, this technology will be easily accessible and accessible to everyone.Received3 July 2017Accepted9 October 2017Keywords:rapid prototyping, rapidprototyping historyliterature study1. PENDAHULUANRapid Prototyping adalah teknik membentukdan marakit sebuah produk dengan cara yang cepatdengan integrasi antara sistem CAD (ComputerAided Design) dan mesin dengan sistem Rapidprototyping (3D printing, CNC). Pembentukannyadengan menambahkan layer by layer sesuai irisanyang diolah dengan CAD. Bourell (2009)menjelaskan definisi dari rapid prototyping sebagaiproses pembentukan benda dari data 3D berupalayer/lapisan, sebagai kebalikan dari prosesmanufaktur yaitumengurangi bagian – bagian yangtidak diperlukan.Publikasi tentang Teknik rapid prototypingpertama kali dilakukan oleh ilmuan Jepang bernamaHideoKodama.Tahun1981Kodamamemperkenalkan teknik membentuk model tigadimensi dari bahan plastik plastik menggunakanmetode menyinari polymer cair dengan sinarultraviolet (Kodama, 1981). Setelah ang penelitian lain tentang membentukobyek 3D dengan proses yang lebih cepat danmudah.*Corresponding author. Andhy RinantoEmail address: area belajar@yahoo.co.idPerkembangan rapid prototyping juga tidakterlepas dari perkembangan komputer khususnyateknologi CAD/CAM yang sudah muncul lebih duludi tahun 1960an. Dengan teknologi CAD/CAM,memudahkan proses pengirisan layer-layer ey, 2004). Lu, 2015 mengatakanteknologi rapid prototyping menjadi teknologi yangbernilai untuk industri manufaktur. Denganteknologi ini akan dapat mewujudkan 5 “any”s: anymaterial, any part, any quantity, any location danany industrial field.Kemudahan dan keunggulan teknologi rapidprototyping membawa dampak pada trenpenelitiannya. Salah satunya adalah penelitiantentang dampaknya pada harga produksi. Santek(1995) menyatakan bahwa Rapid prototypingmeningkatkan kualitas produk dan tampilan,mengurangi biaya dalam dalam waktu yangbersamaan yaitu saat mendesain dan gunakan metode SLA dan mendapatipengurangan waktu proses dan biaya. akan metode rapid prototyping danautomated code generation. Sedangkan Meurer,2005 menyampaikan hasil penelitiannya tentangpembuatan biomodel dengan metode rapidprototyping bagi seorang pasien, berpotensi pada
1062Rinanto, A., Sutopo, W. / Jurnal Metris 18 (2017) 105–112penghematan biaya pada sistem kesehatan.Sedangkan Mori et al. (2016) menggunakan metoderapid prototyping untuk mengurangi waktumendesain pada comercial high-level synthesistools.Study literatur ini dilakukan untuk mengetahuiperkembangan teknologi rapid prototyping saat inidan tren penelitian bidang rapid prototyping.Setelah mengetahui perkembangan dan trenpenelitian terkini, diharapkan bisa memacu angkan dan memanfaatkan teknologi inidalam kehidupan manusia dan juga terusmengintegrasikan dengan teknologi yang sudah ada.2. METODE PENELITIANMetode yang digunakan menggunakanpendekatan metode yang digunakan oleh Halim(2010) yang juga digunakan oleh Pratiwi (2015)yaitu penentuan sumber data, batasan waktu,pengumpulan data dan analisis. Dalam studyliteratur ini, jurnal-jurnal mengenai Rapidprototyping dipelajari untuk mengetahui sejarahperkembangannya dan metode-metode yangdigunakan dalam rapid prototyping. SedangkanScopus digunakan sebagai sumber perolehan datapenelitian dan subject área dengan mengambilrapid prototyping sebagai bahan kajian utama. Alurpenelitian ini ditunjukkan dengan Gambar 1.3. SEJARAH PERKEMBANGAN3.1. Sejarah Pra Rapid PrototypingTopography dan photosculpture merupakan 2teknik dasar dari teknik Rapid Prototyping (Bourell,2009). Pada tahun 1890 Blanter mematenkansebuah teknik untuk membuat cetakan berlapis petarelief topografi. Dalam proses tersebut, lempenganlilin dipotong sesuai dengan garis topografi danmenumpukpotongan-potonganlilindanmerapikannya. Ada bagian lembah dan ada bagianbukit dari cetakannya tersebut. Setelah di dapatbagian lembah dan bagian bukit cetakan peta, kertasditekan dengan 2 bagian tersebut sehinggadidapatkan bentuk 3 dimensi peta topografi(Blanter, 1892).Sedangkan photosculpture muncul karena adakeinginan menampilkan replika 3 dimensi daribentuk benda maupun manusia (Bogart, 1979). Padatahun 1860, François Willème berhasil merancangteknologi untuk mewujudkan keinginan tersebut.Subyek atau obyek diletakkan pada sebuahruangan/tempat berbentuk lingkaran kemudian 24kamera diletakkan mengelilingi obyek tersebut.Dengan bantuan seorang seniman, sebuah obyekkemudian diukir berdasarkan gambar siluet yangdihasilkan dari setiap ¼ lingkaran tersebut.MulaiMencari JurnalRapid PrototypingMasuk ScopusStudy literaturperkembangan RPdan metodeFilter tentang Rapidprototyping(Articletitle)Hasil dan AnalisaSelesaiGambar 1Alur study literaturUntuk melihat1. Perkembangan jumlah penelitian RP2. Melihat bidang yang terintegrasidengan RP
Rinanto, A., Sutopo, W. / Jurnal Metris 18 (2017) 105–112Tabel 1.Perkembangan Penelitian Metode Rapid PrototypingTahunPenemuNama an teknikscanning pada sebuahobyek, dari hasil scanningpermukaan obyek, layerdemi layer polymerditambahkan hinggaterbentuk obyek yangsama1968SwainsonPhotocemicalSFF SystemMenggunakan 2 sinar lasersebagai pembentuk obyekberbahan polymer, denganmenggunakan integrasikomputer dan lasersebagai peminda/scan.1971CiraudPowder SFFMenggunakan mediaberupa serbuk/powder,kemudian denganmenggunakan lasermemanaskan powdersesuai desain sehinggapowder yang terkenapanas menjadi keras danterbentuk obyek.1979HousholderPowder lidifikasi menggunakanproses sintering terhadapmaterial yang berbentukserbuk. Pembentukandengan cara memanaskanbagian yang dipilih lapisdemi lapis hinggaterbentuk produk.Produk padat dibuatdengan cara menyinaripolimer pengerasan fotocair dengan ultraviolet,dan menumpuk lapisanpadat penampangmelintang.Ilustrasi1073
1084Rinanto, A., Sutopo, W. / Jurnal Metris 18 (2017) 105–112Rapid prototyping makin berkembang seiringdengan perkembangan teknologi yang lainnya. Satudan yang lainnya tidak saling mematikan namunjustru saling melengkapi (Mahindru 2013). Seiringdengan perkembangan teknologi yang lain, penelitibidang rapid prototyping mengkolaborasikandengan teknologi yang ada untuk membuat prosesrapid prototyping lebih sempurna dan mudah.Perkembangan komputer dan software CADsemakin menambah akselerasi berkembangnyametode yang memiliki beberapa nama diantaranyaadditive manufacturing, layer manufacturing, ataufree form manufacturing.3.3. Metode – Metode Dalam Teknologi RapidPrototypingGambar 2:Blanther patent untuk membentuk peta kontur 3Dmenggunakan metode layer (Blanther, 1892).Di jaman sekarang, teknologi rapidprototyping lebih dikenal dengan berkembangnyaproduksi mesin 3D printing. Teknologi ini sudahbanyak dimanfaatkan didalam sendi kehidupanmanusia untuk mempercepat dan memudahkanpekerjaan manusia dalam mewujudkan sebuahobyek.Tabel 2.Sejarah perkembangan dan teknologiberhungan dengan rapid omputer pertamaMesin NC yang pertamaLaser komersial pertamaRobot komersial pertamaInteractive graphic system yangpertama (CAD versi awal)1988Rapid prototyping system komersialyang pertama(Chua and Leong, 2000).Gambar 3:Photosculpture in Willème’s studio (Bogart, 19793.2. Perkembangan Teknik Rapid PrototypingModernSejak publikasi ilmiah yang dilakukan olehKodama (1982), makin banyak penelitian tentangmetode atau teknik yang digunakan untukmembentuk model dengan lebih cepat. Sejumlahteknologi yang sekarang dipakai pada mesin 3Dprinting selalu menggunakan salah satu daribeberapa metode dari peneliti – peneliti jamandahulu dan menggabungkannya dengan teknologijaman sekarang. Beberapa peneliti dan metode yangdikembangkan ditunjukkan pada Tabel 1.Dari sekian banyak produksi mesin yangmenggunakan teknologi rapid prototyping, pastididalamnya menggunakan salah satu metode SLA,Laminated Object Manufacturing, SLS (SelectiveLaser Sintering), Fused Depotition Modelling(FDM), Solid Ground Curing (SGC), dan 3D ink jetprinting.(Mahindru, 2013).3.3.1. SLA (Stereolithography)Menggunakan sinar ultraviolet untuk membekukanpermukaan photopolymer dengan petunjuk formatSTL. Proses berlanjut lapisan demi lapisan hinggapart terbentuk.3.3.2. Laminated Object ManufacturingMaterial berbentuk lembaran seperti kertas dandisusun. Kemudian laser memotong bagian yangtidak terpakai.
Rinanto, A., Sutopo, W. / Jurnal Metris 18 (2017) 105–1123.3.3. SLS (Selective Laser Sintering)Menggunakan bahan yang berbentuk serbuk.Serbuk diendapkan berupa lapisan-lapisan tipis dandipanaskan dibawah titik lelehnya. Kemudiandisinter bersama - sama hingga terbentuk part.3.3.4. Fused Depotition Modelling (FDM)Menggunakanmaterialberupafilamentermoplastik. Material dipanaskan melalui nozzleyang dipanaskan, seperti proses ekstrusi danbergerak sesuai koordinat part yang dibentuk.1095seperti militer, kesehatan, bisnis, seni, manufaktur,otomotif, pendidikan (Ichida, 2016).Rapid prototyping membawa perubahandalam berbisnis. Ide akan mudah direalisasikansehingga bisa langsung digunakan untukmenganalisa secara ergonomi, untuk pemasaran,dan analisa biaya (Christie, 2012). Prosespembuatan prototype dalam biomedis adalah halyang rumit yang membutuhkan pendekatanmultidisipliner antara ilmu teknik dan kedokteran(Banoriya et al., 2015).3.3.5. Solid Ground Curing (SGC)Menggunakan CAD untuk perhitungan ketebalanlapisan. Material resin cair disemprotkanperlapisan mulai dari bawah dan dipadatkandengan sinar ultraviolet sampai terbentuk part yangdibuat.3.3.6. 3D ink jet printingTeknik ini berbeda dengan teknik lain yangmasih mengandalkan proses lain untuk finishing(bor/pemotongan). Proses ini langsung bisamembentuk model yang terbentuk dari file STL.(a) miniatur taman bermain (Levchenko, 2015)Dari metode – metode yang ada dapatdikategorikan lagi berdasarkan bentuk bahan bakuawal sebelum diproses. Tabel 3 menunjukkanbentuk material awal yang bisa digunakan untukmengkategorikan yaitu berupa cair, padat, danserbuk.Tabel 3.Material yang digunakan berdasarkan tehnik RapidPrototypingmaterialawalCairPadatSerbuk(b) alat bantu implan tengkorak primata(Chen, 2017)Metode SLA (Stereolithography),Solid Ground Curing (SGC)Laminated Object Manufacturing(LOM)Fused Deposition Modeling (FDM)Selective Laser Sintering (SLS)Three Dimensional Printing (3Dprinting)3.4. Aplikasi Teknologi Rapid PrototypingTeknologi rapid prototyping sudah banyakdiintegrasikan dengan bidang kehidupan manusia.Tidak heran jika teknologi ini bisa dengan cepatdan luas merambah bidang – bidang strategisGambar 4.Contoh aplikasi teknolodi rapid prototyping dibidang arsitektur (a) dan bidang kesehatan (b)3.5. Data Scopus3.5.1. Jumlah penelitian rapid prototyping padaScopusDari Gambar 4 dapat dilihat perkembanganjumlah penelitian rapid prototyping dilihat melaluijumlah artikel yang masuk ke database Scopus darisejak tahun 1980an. Total penelitian yang masukadalah 4736 artikel (Juni 2017). Terjadipeningkatan yang sangat tinggi dari tahun 80an ketahun 90an yaitu dari hanya138 artikel menjadi 823artikel. Lalu pada tahun 2000an juga mengalamipeningkatan dari 823 artikel menjadi 2262 artikel
6110Rinanto, A., Sutopo, W. / Jurnal Metris 18 (2017) 105–112yang dihasilkan. Dan pada tahun 2010 – Juni 2017sudah mencapai 1513 artikel yang sudah ditulisoleh peneliti yang terindex oleh Scopus.3.5.2. Jumlah riset rapid prototyping antara2012-2017 dari data ScopusUntuk mengetahui tren riset terkini dansubject área bidang penelitian rapid prototyping,menggunakan data Scopus yang dibatasi hanya 5tahun atau dimulai dari tahun 2012 sampai 2017untuk menjamin hanya hal terbaru yang disajikan.Jumlah penelitian antara tahun 2012 sampai dengan2017 terkumpul 1261 artikel yang terindeksScopus. Dari tahun 2012 sampai 2014 mengalamikenaikan jumlah artikel sampai yang puncaknya ditahun 2014 sejumlah 264 artikel. Akan tetapisetelah 2014 sampai sekarang, jumlah penelitianterus mengalami penurunan, dimana di tahun 2017sampai bulan Juni baru ada 68 artikel yangterindeks Scopus. Jumlahpenelitian selama 20122017 ditunjukkan Gambar 5.Jumlah Penelitian Rapid Prototyping tiapdekade data 00150020002500Gambar 4:Grafik jumlah penelitian Rapid Prototyping tiapdekade data Scopus.Jumlah penelitian dari tahun 2012-2017300250232257 2642342062001506810050020102012201420162018Gambar 5:Jumlah penelitian antara tahun 2012-2017.3.5.3. Subject area penelitian rapid prototypingdata scopusKemudian untuk subject área atau bidangpenelitian yang menjadi sasaran penelitian bidangrapid prototyping ditunjukkan gambar 6. Darigambar 6 terlihat bidang Engineering mendapatporsi paling besar diantara semua bidang yang adayaitu lebih dari 50% atau tepatnya 58,8%.Sedangkan Computer science menempati urutankedua dengan 32,4% penelitian yang membahasbidang ini. Disusul oleh bidang Material Sciencesebesar 16,8% dan sedikit dibawahnya yaitu bidangMedicine yang memperoleh perhatian dari 12,4%peneliti. Dan secara berurutan bidang Physics andAstronomi sebesar 8,9%, Matematics sebesar 8,2%,Biochemistri 6,7%, Chemical engineering 4,7%,Chemistri 4%, Social Science 3,4% dan área yangtidak terkategori justru cukup besar yaitu 14,6%.4. PERKEMBANGAN TEKNOLOGI RAPIDPROTOTYPING DI MASA DEPANTeknologi Rapid Prototyping termasukteknologi yang sangat flexible dan mudahdiintegrasikan dengan berbagai teknologi.Kemudahan dalam membuat produk dalam waktuyang relatif singkat membuat orang tertarik untukmempelajari dan memanfaatkan teknologi ini.Beberapa tahun di belakang, teknologi rapidprototyping dengan mesin 3Dnya menjaditeknologi yang masih mahal dan sulit diterima akal.Akan tetapi jika melihat kondisi saat ini, teknologiini mulai bisa dinikmati dengan biaya yang lebihterjangkau. Tidak menutup kemungkinan pula,dalam waktu ke depan teknologi ini akan menjaditeknologi yang umum di masyarakat.Perusahaan akan berusaha dan berlombamembuat teknologi ini menjadi produk massaldengan biaya produksi yang rendah. Setiap instansiatau perorangan dapat memiliki dan membuatproduknya sendiri dengan mudah dan murah.Dampak dari hal tersebut juga akan membawadampakperkembanganteknologirapidprototyping yang terintegrasi dengan benda yangsaat ini dimiliki setiap orang yaitu smartphone.Aplikasi – aplikasi smartphone yang menyediakanfile-file irisan layer(file stl.) semakin banyak danorang dapat mengunduh bentuk yang diinginkandengan gratis.Dengan perkembangan teknologi informasisaat ini, peluang untuk merancang mesin denganteknologirapidprototypingsangatmemungkinkan. Penelitian dalam hal desainmesinnya sendiri masih sangat luas. Penambahanhardware seperti bluetooth dan layar sentuhyangterkoneksi internet (cloud) akan semakinmemudahkan pengiriman dan penerimaan datayang akan diproses. Peluang pengembanganaplikasi berbasis android dalam mengolah danmenyediaan file berekstensi stl. tentunya akanmemicuperkembanganteknologirapid
Rinanto, A., Sutopo, W. / Jurnal Metris 18 (2017) 105–112prototyping lebih pesatlagi.Informasi dan contohproduk dari perusahaan profesional bisa dijadikan7111acuan dari desain mesin yang akan digunakan padainstansi khususnya instansi pendidikan.Gambar 6.Penelitian Rapid Prototyping berdasarkan subject area penelitian data Scopus5. KESIMPULANTeknologi Rapid Prototypingmasih terusberkembang menjadi teknologi yang bersifatsupport bagi bidang lain yang mendukung manusia.Jumlah penelitian tentang rapid prototyping yangterindeks Scopus mengalami penurunan sejaktahun 2014 sampai dengan Juni 2017 dimanapenelitian ini dilakukan. 3 besar bidangpenelitiandalam rapid prototyping dari data Scopus yaitumanufaktur sebesar 58,8%, computer science 32%,dan bidang material sebesar 16,8% sehingga masihsangat terbuka peluang penelitian di bidang yanglain.6. DAFTAR PUSTAKA1. Banoriya D., Purohit R., Dwivedi R.K. (2015).Modern Trends in Rapid Prototyping forBiomedical Applications. Materials Today:Proceedings, 2(4-5): 3409-3418.2. Blanther, J., E. (1892). Manufacture of ContourRelief Maps. US Patent #473,901.3. Bourell, David L., Beaman, J.J., Jr., Leu, M.C.and Rosen, D.W. (2009). A Brief History ofAdditive Manufacturing and the 2009 Roadmapfor Additive Manufacturing: Looking Back andLooking Ahead. US – TURKEY Workshop OnRapid Technologies.4. Bogart, M. (1979). In Art the End Don’t AlwaysJustify Means, Smithsonian, 104-110.5. Chen, Xing., Possel, JK., Wacongne,Catherine., Ham, Anne F., Klink, P.C.,Roelfsema, PR. (2017). 3D Printing andModelling of Customized Implants andSurgical Guides for Non-Human Primates,Journal of Neuroscience Methods, 286: 38–55.6. Christie, E., J. (2012). Prototyping Strategies:Literature Review and Identification of Critical.American Society for Engineering Education.7. Chua, C.K., Leong, K.F. (2000). RapidPrototyping: Principles and Applications inManufacturing, World Scientific Press.8. Halim, Z. (2010). Literature Review and FutureDirections in SCM Research. Proceedings ofthe 2010 International Conference onIndustrial Engineering and OperationsManagement, Dhaka, Bangladesh.9. Kodama, H. (1981). Automatic Method forFabricating a Three-Dimensional Plastic Modelwith Photo Hardening Polymer. Rev SciInstrum, 1770-73.10. Ichida,Y. (2016). Current Status of 3D PrinterUse among Automotive Suppliers: Can 3DPrinted-parts Replace Cast Parts?, IFEAMASPSCP, 5: 69-82.11. Levchenko, A. (2015). Additive Manufacturingas a Mean of Rapid Prototyping: From Words
8112Rinanto, A., Sutopo, W. / Jurnal Metris 18 (2017) 105–112to The Actual Model, Thesis. Master DegreeProgramme in Mechanical Engineering andProduction Technolog, Saimaa University ofApplied Sciences.12. Lu, Bingheng, Li, Dichen, Tian, Xiaoyong(2015). Development Trends in AdditiveManufacturing and 3D Printing, Engineering2015, 1(1): 85–89.13. Mahindru, D.V. & Mahendru, P. (2013).Review of Rapid Prototyping-Technology forthe Future. Global Journal of Computer Scienceand Technology.14. Mori J.Y., Werner A., Fricke F., Hüebner M.(2016). A rapid prototyping method to reducethe design time in commercial high-levelsynthesis tools. 2016 IEEE sium Workshops, 253-258.15. Munz, O.J. (1956). Photo-Glyph Recording. USPatent #2,775,758.16. P.A. Ciraud. (1972). Process and Device for theManufacture of any Objects Desired from anyMeltableMaterial”,FRGDisclosurePublication 2263777.17. Pandey, P. M. (2006). Rapid ion Planning. India: Study IndiaContains Book.18. Pratiwi, A., Mahardika, F.A., Sutopo, W.(2015). Tren Keilmuan Teknik Industri OlehPraktisi Teknik Industri Dunia. ProsidingIndustrial Engineering Conference, Surakarta,Indonesia19. Housholder, R.F. (1981). Molding Process. USPatent #4,247,508.20. Santek, D. (1995). Rapid prototyping - thefaster way to new products [Brzi razvojprototipova - brzi put do novih proizvoda].21. Steinchen W., Kramer B., Kupfer G. (1996).Cost reduction by rapid prototypingphotoelasticity.22. Swortzel, R. (1998). Reducing cycle time andcosts of embedded control software using rapidprototyping and automated code generation andtest tools. Proceeding of International OffHighway & Powerplant Congress &Exposition, Wisconsin, USA.23. Swainson, W., K. (1977). Method, Medium andApparatus for Producing Three-DimensionalFigure Product”, US Patent #4,041,476.
rapid prototyping sebagai bahan kajian utama. Alur penelitian ini ditunjukkan dengan Gambar 1. 3. SEJARAH PERKEMBANGAN 3.1. Sejarah Pra Rapid Prototyping Topography dan photosculpture merupakan 2 teknik dasar dari teknik Rapid Prototyping (Bourell, 2009). Pada tahun 1890 Blanter mematenkan sebuah teknik untuk membuat cetakan berlapis peta
