Pencetakan 3D, juga dikenal sebagai Additive Manufacturing (AM), adalah metode "transformatif" untuk produksi industri tradisional. Proses pembuatan subtraktif tradisional mengacu pada penggunaan benda kerja model geometris yang ada, dan penggunaan alat untuk memotong, memoles, dan mengukir bahan secara bertahap hingga akhirnya menjadi bagian yang diperlukan. Pencetakan 3D justru sebaliknya. Dengan bantuan peralatan pencetakan 3D, model tiga dimensi digital berlapis-lapis, dan bahan khusus seperti bubuk logam, bahan termoplastik, dan resin terus ditumpuk dan diikat lapis demi lapis, dan akhirnya ditumpangkan untuk membentuk keseluruhan tiga dimensi . Pencetakan 3D adalah teknologi interdisipliner, meliputi mesin, bahan, visi komputer, perangkat lunak, elektronik, dan disiplin ilmu lainnya, dan teknologi intinya terletak pada pembuatan printer 3D, yang juga memiliki persyaratan khusus untuk bahan, perangkat lunak, desain, dll.
Dibandingkan dengan proses pembuatan tradisional, pencetakan 3D memiliki karakteristik membentuk struktur yang kompleks, memperpendek siklus realisasi produk, kekuatan produk yang tinggi, ringan, dan tingkat pemanfaatan material yang tinggi, tetapi biayanya juga relatif tinggi. Karakteristik teknologi pencetakan 3D adalah sebagai berikut:
(1) Bagian dengan struktur geometris yang kompleks dapat diproduksi untuk mencapai produksi terpadu, dan kompleksitas struktur tidak akan menimbulkan biaya tambahan. Desainer tidak lagi terikat oleh proses manufaktur tradisional dan dapat membuat komponen dengan lebih bebas.
(2) Mempersingkat siklus pengembangan dan realisasi produk baru. Saat mengembangkan produk baru dalam teknologi tradisional, perlu merancang dan memproduksi cetakan baru dan menetapkan proses perakitan, sedangkan pencetakan 3D tidak memerlukan cetakan dan prosesnya singkat.
(3) Produk memiliki karakteristik kekuatan tinggi dan ringan. Komponen pencetakan 3D dapat mewujudkan struktur kisi sarang lebah yang sulit diproses dengan teknologi tradisional dan dapat sangat mengurangi bobot untuk memastikan kinerja. Berdasarkan karakteristik proses pemadatan cepat pencetakan 3D, sifat mekanik yang baik dapat dicapai, sehingga memastikan peningkatan kekuatan.
(4) Tingkat pemanfaatan material telah sangat ditingkatkan. Karena material ditumpangkan lapis demi lapis, hampir tidak ada limbah material dalam proses produksi, dan tingkat pemanfaatan material mencapai lebih dari 90 persen. (5) Biaya peralatan dan biaya material tinggi. Peralatan pencetakan 3D tingkat industri mahal, mulai dari satu hingga dua juta yuan hingga puluhan juta yuan. Selain itu, karena proses khusus, pencetakan 3D memiliki persyaratan khusus untuk bahan, dan bahan biasa perlu disesuaikan. Namun, penelitian dan pengembangan bahan sulit dan mahal, yang membatasi pengembangan pencetakan 3D sampai batas tertentu.
Setelah lebih dari 30 tahun pengembangan, teknologi pencetakan 3D terus ditingkatkan, dan berbagai mode pencetakan seperti bioprinting 3D, pencetakan bahan organik, dan pencetakan logam telah dibentuk. Pencetakan logam 3D umumnya menggunakan sumber energi sinar laser dan elektron untuk melelehkan bubuk logam, sehingga bubuk logam tersebut disinter dan ditumpuk untuk membentuk struktur keseluruhan. Ada dua metode input bubuk logam di seluruh proses, penyebaran bubuk dan pengumpanan bubuk. Menurut metode pengumpanan bubuk yang berbeda, prinsip proses pencetakan 3D logam dibagi menjadi pengendapan energi terarah (juga dikenal sebagai pengumpanan bubuk) dan peleburan selektif bedak bubuk (juga disebut penyebaran bubuk). Pelapisan bubuk mengacu pada penyebaran bubuk logam pada substrat untuk membentuk lapisan tipis, yang kemudian digabungkan bersama oleh laser yang melelehkan area tertentu pada lapisan tipis tersebut. Dibandingkan dengan penyebaran bubuk, pengumpanan bubuk tidak membentuk lapisan tipis, dan bubuk langsung dikirim ke kolam cair yang dibentuk oleh laser pada substrat melalui nosel bubuk dan disinter untuk membentuk keseluruhan. Teknologi pencetakan 3D logam arus utama secara kasar dapat dibagi menjadi teknologi peleburan selektif laser (SLM), pembentukan peleburan berkas elektron (EBM), teknologi pembentukan jaring laser (LENS), teknologi deposisi filamen fusi berkas elektron (EBF), dan sebagainya.
Ada tiga faktor penting dalam pengembangan teknologi manufaktur aditif logam, peralatan, material, dan proses. Saat ini, masih ada ruang untuk perbaikan di ketiga aspek tersebut. Untuk memperluas skala aplikasi teknologi pencetakan 3D, teknologi manufaktur aditif logam berkembang ke arah biaya rendah, ukuran besar, multi-material, presisi tinggi, dan efisiensi tinggi.
(1) Peralatan aditif logam berkembang ke arah skala besar dan spesialisasi. Dengan meningkatnya permintaan untuk mencetak struktur skala besar dan bidang khusus, peralatan pencetakan 3D logam telah menjadi tren menuju pengembangan skala besar dan profesional.
(2) Bahan baku yang dapat dicetak terus meningkat, dan pencetakan bahan komposit mulai bermunculan. Saat ini, jenis bahan baku yang digunakan dalam pencetakan 3D logam relatif kecil dan kualitas bahannya tidak tinggi. Dengan penetrasi berkelanjutan manufaktur aditif di bidang industri, permintaan pasar untuk pencetakan 3D logam yang dapat mencapai pencetakan campuran multi-bahan secara bertahap meningkat. Selain itu, pencetakan simultan dari beberapa material komposit mulai bermunculan, yang dapat menggabungkan keunggulan material yang berbeda.
(3) Mengembangkan teknologi manufaktur aditif logam baru. Teknologi manufaktur aditif logam tradisional memiliki masalah seperti biaya tinggi dan efisiensi rendah, di antaranya efisiensi rendah juga merupakan salah satu faktor kunci yang membatasi manufaktur aditif untuk menggantikan manufaktur subtraktif tradisional di banyak bidang. Diharapkan dengan kematangan bertahap teknologi ini di masa depan, seperti peningkatan daya laser dan optimalisasi jalur pencetakan, tingkat produksi manufaktur aditif dapat ditingkatkan.