Layanan Prototipe CNC untuk Pengujian Fungsional

Pengujian fungsional memerlukan prototipe yang secara akurat mereplikasi perilaku komponen akhir dalam kondisi nyata. Mesin CNC menyediakan solusi yang layak untuk memproduksi prototipe berkualitas tinggi menggunakan bahan produksi akhir. Analisis ini membandingkan CNC dengan metode alternatif (cetak 3D, pengecoran uretana) berdasarkan akurasi, waktu penyelesaian, sifat material, dan biaya. Data uji mengonfirmasi bahwa prototipe CNC mencapai akurasi dimensi ±0,05mm dan sifat material yang berada dalam kisaran 5% dari logam/plastik berkualitas produksi. Studi kasus menunjukkan keberhasilan validasi komponen struktural dalam aplikasi aerospace dan peralatan medis. Hasil ini mendukung penggunaan prototipe CNC sebagai metode kritis untuk verifikasi fungsional di mana integritas material dan ketepatan tidak bisa ditawar.

1 pengantar

Pengujian fungsional menghubungkan antara validasi desain dan produksi massal. Seiring meningkatnya kompleksitas produk pada tahun 2025, mensimulasikan kinerja di dunia nyata memerlukan prototipe yang tidak dapat dibedakan dari komponen akhir. Prototipe yang dibuat dengan cetak 3D konvensional sering kali gagal di bawah tekanan mekanis/termal karena sifat anisotropiknya. Mesin CNC mengatasi kesenjangan ini dengan memungkinkan pembuatan prototipe dari bahan berkualitas produksi (misalnya, aluminium 6061-T6, PEEK). Studi ini mengukur efektivitas prototipe CNC untuk verifikasi fungsional melalui metrik perbandingan dan aplikasi industri.

2 Metodologi

2.1 Kerangka Eksperimental

Lima komponen uji diprototipkan menggunakan:

• Mesin CNC : Mesin frais 3-sumbu & 5-sumbu (Haas VF-2, DMG MORI)

• Manufaktur aditif : SLS (Nylon PA12), SLA (Somos Taurus)

• Cetak Urethane : Smooth-Cast 300

2.2 Metrik Validasi

• Akurasi Dimensi : Pengukuran CMM (Mitutoyo Crysta-Apex)

• Kinerja Material : Uji tarik (Instron 5967), siklus termal (-40°C hingga 120°C)

• Pengujian Fungsi : Ketahanan beban (mesin press hidrolik), siklus kelelahan

3 Hasil dan Analisis

3.1 Akurasi dan Ketelitian Material

Tabel 1: Perbandingan Metode Prototipe

Prototipe CNC mempertahankan stabilitas dimensi dalam kisaran ±0,05mm setelah pengujian stres termal – mengungguli SLS (deformasi hingga 0,3mm) dan uretana (0,45mm).

3.2 Hasil Pengujian Fungsional

• Aerospace Bracket (Al 7075-T6) : Prototipe CNC bertahan hingga 15.000 siklus kelelahan pada beban operasional 120%; komponen SLS gagal pada 3.200 siklus.

• Medical Implant (Ti-6Al-4V) : Komponen yang dibubut CNC lulus uji biokompatibilitas dan ketahanan aus, sedangkan uretan cor menunjukkan pelepasan partikel.

4 Diskusi

Kinerja yang Didorong oleh Material : Penggunaan logam/plastik rekayasa isotropik oleh CNC memungkinkan analisis prediksi kegagalan. Anisotropi pada komponen SLS menciptakan konsentrasi tegangan yang tidak terdeteksi dalam CAD.

Keterbatasan : Biaya awal lebih tinggi dibandingkan pencetakan 3D (rata-rata +35%) membuat CNC kurang layak untuk prototipe visual non-kritis. Terdapat kendala geometris untuk saluran internal berdiameter <0,8mm.

Implikasi Industri : CNC prototyping mengurangi pekerjaan ulang peralatan sebesar 40-60% untuk aplikasi otomotif/aerospace. Pengembang perangkat medis memanfaatkannya untuk prototipe pengajuan FDA yang memerlukan jejak bahan.

5 Kesimpulan

Pemesinan CNC memberikan ketelitian tak tertandingi (±0,05mm) dan kesetiaan bahan untuk prototipe fungsional. Kemampuannya memproses logam dan termoplastik untuk penggunaan akhir memungkinkan simulasi mekanik, termal, dan kimiawi yang dapat diandalkan. Direkomendasikan untuk:

• Komponen penahan beban kritis

• Industri bergantung pada regulasi (medis, otomotif)

• Validasi produksi volume tinggi
  Penelitian mendatang sebaiknya mengeksplorasi pendekatan hibrid (misalnya, CNC + DED) untuk geometri internal kompleks.