Teknologi pencetakan 3D (juga dikenal sebagai manufaktur aditif) adalah metode manufaktur yang inovatif. Teknologi ini membangun entitas tiga dimensi dengan menumpuk material pencetakan 3D lapis demi lapis. Teknologi ini didasarkan pada berkas model digital. Setelah "memotong" objek menjadi lapisan tipis, teknologi ini menggunakan material seperti bubuk logam, resin, plastik, atau keramik untuk mengumpulkan dan membentuk lapis demi lapis melalui proses seperti fused deposition modeling (FDM), photocuring (SLA/DLP), dan selective laser sintering (SLS). Struktur kompleks dapat langsung dibuat tanpa cetakan atau pemesinan tradisional.
Sebagai arah terdepan dalam bidang robotika, robot humanoid memiliki persyaratan yang sangat tinggi untuk presisi, keringanan, dan fungsionalitas dalam komponen intinya. Proses manufaktur tradisional sering menghadapi masalah seperti biaya tinggi dan siklus panjang saat menangani struktur yang rumit. Teknologi pencetakan 3D, dengan fleksibilitas dan efisiensinya, dapat dengan cepat memproduksi struktur sambungan yang rumit, komponen ringan, dan rumah sensor presisi tinggi. Teknologi ini secara signifikan meningkatkan kinerja dan keandalan robot humanoid dan menyediakan kemungkinan baru untuk manufaktur robot.
Ringan dan berkinerja tinggi: terobosan inti bahan pencetakan 3D
Efisiensi pergerakan, kontrol konsumsi energi, dan stabilitas dinamis robot humanoid sangat bergantung pada integrasi material yang ringan dan fungsional. Proses manufaktur tradisional (seperti pemrosesan CNC dan pencetakan injeksi) memiliki hambatan dalam integrasi struktural yang kompleks dan desain pengurangan berat. Teknologi pencetakan 3D memberikan solusi sistematis melalui inovasi material dan inovasi desain struktural.
1. Serbuk logam: landasan kerangka ringan
Paduan titanium (Ti6Al4V) dan paduan aluminium (AlSi10Mg) telah menjadi pilihan utama untuk struktur penahan beban robot (seperti tulang dada dan konektor sendi). Paduan ini memiliki kekuatan spesifik yang tinggi, ketahanan korosi yang sangat baik, dan biokompatibilitas. Kepadatan paduan titanium (4,5 g/cm³) hanya 57% dari baja, tetapi kekuatannya sebanding. Paduan aluminium (2,7 g/cm³) semakin mengurangi berat sambil mempertahankan konduktivitas termal yang baik.
Harga bubuk titanium domestik telah turun dari 600 yuan/kg pada tahun 2024 menjadi kurang dari 300 yuan/kg pada tahun 2025, turun 50%. Terobosan ini disebabkan oleh peningkatan proses produksi yang cerdas (seperti teknologi pemulihan argon untuk meningkatkan hasil bubuk) dan produksi skala besar dari perusahaan seperti Willari. Mengambil contoh Tesla Optimus Gen2, struktur penyangga lututnya menggunakan paduan titanium cetak 3D, yang mengurangi berat hingga 42% dan meningkatkan ketahanan terhadap benturan.
2. Material komposit khusus: inovator kinerja dinamis
Bahan cetak 3D memiliki karakteristik berikut: Bahan komposit sarang lebah berlapis-lapis (berdasarkan elastomer TPU) yang dikembangkan oleh Boli Technology meniru mekanisme penyangga jaringan biologis. Struktur berpori sarang lebahnya dapat menyerap energi benturan, menahan lebih dari 1 juta kali pembengkokan, memiliki kekuatan sobek 45 MPa, dan tingkat pemulihan elastis >98%. Bahan ini digunakan pada lapisan penyangga siku dan lutut untuk menggantikan pembatas logam tradisional, meningkatkan kebebasan gerakan sendi hingga 70%, dan menghindari kerusakan akibat benturan pada komponen logam.
Ringan: Porositas struktur sarang lebah dapat disesuaikan, dan kepadatannya hanya 0,6-0,9 g/cm³, yang 60% lebih ringan daripada paduan aluminium dengan volume yang sama.
Peningkatan pembuangan panas: Struktur berpori meningkatkan luas permukaan pembuangan panas, dan dengan pengisi konduktivitas termal tinggi (seperti boron nitrida), efisiensi konduktivitas termal meningkat sebesar 40%, yang secara efektif mengurangi suhu pengoperasian motor sambungan.
Umpan balik energi: Material tersebut dapat menyimpan dan melepaskan energi kinetik selama proses kompresi-pantulan, sehingga meningkatkan rasio efisiensi energi pada pergerakan robot.
3. Plastik Rekayasa: Inti dari Integrasi Fungsional yang Fleksibel
PEEK (polyetheretherketone) menawarkan keunggulan kinerja yang luar biasa: kepadatan hanya 1,3 g/cm³ (sekitar setengah dari paduan magnesium), kekuatan tarik 100 MPa, ketahanan suhu hingga 260°C, koefisien gesekan 0,1–0,3 (pelumas sendiri), dan biokompatibilitas yang sangat baik.
Universitas Hangzhou Dianzi memanfaatkan PEEK cetak 3D untuk memproduksi bantalan sambungan robot, menghasilkan pengurangan berat 50% dibandingkan dengan bantalan logam, ketahanan aus tiga kali lipat, dan menghilangkan kebutuhan pelumas.
Perluasan Aplikasi: Pada Optimus Gen2 milik Tesla, PEEK menggantikan paduan aluminium pada struktur penyangga tulang belakang dan roda gigi, mengurangi berat robot secara keseluruhan hingga 10 kg dan meningkatkan kecepatan gerakan hingga 30%.
| Bidang Aplikasi | Keunggulan Teknis | Perwakilan Kasus | Hasil yang Dicapai |
| Komponen Struktural | Struktur kompleks dibentuk secara integral | Penyangga bahu & tulang dada bermotif BLT-SLM | Pengurangan berat 30%, langkah perakitan 50% lebih sedikit |
| Jaringan Bionik | Pencetakan fleksibel multi-material | Gambar 02 lapisan penyangga sambungan sarang lebah | Fleksibilitas yang ditingkatkan, umur pemakaian yang lebih panjang |
| Pembuatan Sensor | Integrasi mikrostruktur presisi | Sensor gaya BLT 6D “Photon Finger” | Pengurangan biaya 40% terkecil di dunia (tingkat mm) |
| Manajemen Termal | Desain saluran yang dioptimalkan topologi | Struktur pendingin motor robot humanoid | Penurunan suhu 15°C, peningkatan daya tahan 20% |
Pemberdayaan Teknologi: Dari Desain Prototipe hingga Produksi Massal
Teknologi pencetakan 3D memainkan peran penting dalam setiap fase penelitian dan pengembangan robot humanoid:
1. Prototipe Cepat dan Iterasi
Sifat pencetakan 3D yang bebas jamur memperpendek siklus desain dan iterasi hingga 70%.
Misalnya, robot humanoid “Jingchu” menyelesaikan empat iterasi dalam empat bulan setelah Februari 2025, bercabang menjadi model berorientasi layanan dan penggunaan industri. Setiap pengoptimalan struktural pada sambungannya dimungkinkan melalui prototipe cetak 3D.
2. Pembuatan Struktur Kompleks
Selective Laser Melting (SLM) dan teknik pencetakan 3D lainnya memungkinkan struktur yang dioptimalkan secara topologi dengan desain kisi internal yang mengurangi berat hingga 30%, menjaga integritas struktural, dan menggabungkan saluran pembuangan panas terintegrasi untuk mencegah motor terlalu panas.
3. Integrasi Fungsional dan Inovasi
Fusi Sensor:
Percetakan 3D memfasilitasi integrasi mikro-sensor langsung ke dalam struktur robotik, memungkinkan komponen kompak dan multifungsi yang mengurangi jumlah komponen dan kerumitan perakitan.
Desain Manajemen Termal:
Saluran pendingin berdesain kisi yang dicetak di sekitar motor mengurangi suhu pengoperasian puncak hingga 15°C, memperpanjang masa pakai motor dan meningkatkan efisiensi energi.
Dukungan Produksi Bubuk oleh EPIC Powder Machinery
Di balik bahan pencetakan 3D berkinerja tinggi terdapat bubuk yang sangat halus dan memiliki kemurnian tinggi. Bubuk EPIK Mesin mengirimkan penggilingan jet sistem yang memungkinkan hal ini. Pabrik jet fluidized-bed EPIC ideal untuk memproduksi serbuk logam ultra-halus (misalnya, paduan titanium, paduan aluminium) dan plastik rekayasa (misalnya, PEEK, PPS, PA) yang digunakan dalam manufaktur aditif.
Kebulatan tinggi dan distribusi partikel sempit, ideal untuk proses fusi serbuk dan SLM. Kontaminasi minimal, menggunakan lapisan keramik atau lapisan tahan aus untuk logam dan polimer reaktif. Kualitas yang konsisten dari satu batch ke batch lain, memenuhi standar ketat dalam industri kedirgantaraan dan robotika.
Pengurangan Biaya dan Peningkatan Efisiensi: Mendorong Industrialisasi ke Depan
Percetakan 3D mempercepat industrialisasi dengan mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi manufaktur:
Pengurangan Biaya Material:
Harga bubuk titanium telah turun dari 600 RMB/kg menjadi 300 RMB/kg. Dengan bubuk logam yang menyumbang sekitar 17% dari total biaya pencetakan 3D, penurunan ini secara signifikan meningkatkan efisiensi biaya pada tingkat komponen.
Mengapa Memilih EPIC Powder Machinery?
Bubuk Epik memiliki lebih dari 20 tahun keahlian dalam rekayasa serbuk, melayani industri-industri kelas atas di seluruh dunia. Kami juga memiliki teknologi inti Eropa, dipadukan dengan produksi lokal yang hemat biaya. Fasilitas R&D dan produksi internal, memungkinkan kustomisasi dan pengiriman yang cepat. Solusi siap pakai, termasuk penggilingan, pengklasifikasian, pengangkutan, dan integrasi sistem.
Didukung oleh Powder, Direkayasa oleh EPIC