Computer-aided manufacturing (CAM): Pengantar lengkap untuk pemula.
Di dunia yang penuh dengan benda fisik – baik itu produk, suku cadang, atau tempat – Computer Aided Manufacturing (CAM) memungkinkan semuanya. Kami adalah pihak yang memberikan kekuatan terbang pada pesawat terbang atau deru tenaga kuda pada mobil. Ketika Anda membutuhkan sesuatu yang dibuat, bukan hanya dirancang, CAM adalah jawabannya. Apa yang terjadi di balik layar? Teruslah membaca, dan Anda akan mengetahuinya.
Apa itu CAM?
Computer Aided Manufacturing (CAM) adalah perangkat lunak dan teknologi yang mengotomatiskan proses manufaktur dengan mengendalikan mesin perkakas dan peralatan. CAM mengubah desain digital menjadi instruksi (seperti kode G) untuk mesin CNC, memungkinkan produksi suku cadang yang presisi dan efisien sekaligus mengurangi tenaga kerja manual dan pemborosan material.
Saat ini, peran operator mesin modern masih tetap eksis dan berkembang pesat, di mana manusia, mesin, dan perangkat lunak berpadu untuk memajukan industri kita, membuktikan bahwa makna sebenarnya dari Computer Aided Manufacturing adalah kolaborasi antara manusia dan otomatisasi.
Tiga komponen sistem CAM
- Perangkat lunak CAM yang memberi tahu mesin cara membuat suatu produk dengan menghasilkan jalur pahat.
- Mesin industri yang dapat mengubah bahan mentah menjadi produk jadi.
- Pemrosesan akhir mengubah jalur pahat menjadi bahasa yang dapat dipahami oleh mesin.
Ketiga komponen ini disatukan dengan kerja keras dan keahlian manusia yang luar biasa. Sebagai sebuah industri, kami telah bertahun-tahun membangun dan menyempurnakan mesin manufaktur terbaik yang ada. Saat ini, tidak ada desain yang terlalu sulit untuk ditangani oleh bengkel mesin yang mumpuni.
Proses CAD ke CAM
Tanpa CAM, tidak akan ada CAD. CAD berfokus pada desain produk atau komponen. Bagaimana tampilannya, bagaimana fungsinya. CAM berfokus pada cara membuatnya. Anda dapat mendesain komponen yang paling elegan di perangkat lunak CAD Anda, tetapi jika Anda tidak dapat membuatnya secara efisien dengan sistem CAM, maka lebih baik Anda tidak perlu berusaha.
Setelah desain selesai di CAD, desain tersebut dapat diunggah ke CAM. Secara tradisional, hal ini dilakukan dengan mengekspor file CAD lalu mengimpornya ke perangkat lunak CAM . Jika Anda menggunakan perangkat lunak seperti Autodesk Fusion, CAD dan CAM berada dalam satu dunia yang sama, sehingga tidak diperlukan impor/ekspor.
Setelah model CAD Anda diimpor ke dalam CAM, perangkat lunak mulai mempersiapkan model untuk pemesinan. Pemesinan adalah proses terkontrol untuk mengubah bahan mentah menjadi bentuk yang ditentukan melalui tindakan seperti pemotongan, pengeboran, atau pembubutan.
Bagaimana perangkat lunak CAM mempersiapkan model untuk pemesinan
Perangkat lunak CAM mempersiapkan model untuk pemesinan dengan melalui beberapa tindakan, termasuk:
- Memeriksa apakah model tersebut memiliki kesalahan geometri yang akan berdampak pada proses manufaktur.
- Membuat jalur pahat untuk model, yaitu serangkaian koordinat yang akan diikuti mesin selama proses pemesinan.
- Mengatur parameter mesin yang dibutuhkan, termasuk kecepatan pemotongan, tegangan, tinggi pemotongan/penembusan, dll.
- Mengonfigurasi penataan (nesting) di mana sistem CAM akan menentukan orientasi terbaik untuk suatu bagian guna memaksimalkan efisiensi pemesinan.
Setelah model siap untuk dikerjakan, semua informasi dikirim ke mesin untuk menghasilkan bagian tersebut secara fisik. Namun, kita tidak bisa begitu saja memberikan mesin serangkaian instruksi dalam bahasa Inggris. Kita perlu berbicara dalam bahasa mesin. Untuk melakukan ini, kita mengkonversi semua informasi pengerjaan mesin kita ke dalam bahasa yang disebut G-code.
Apa itu G-code?
Kode G adalah serangkaian instruksi yang mengontrol tindakan mesin, termasuk kecepatan, laju umpan, pendingin, dll. Kode ini mudah dibaca setelah Anda memahami formatnya. Contohnya seperti ini:
G01 X1 Y1 F20 T01 S500
Ini diuraikan dari kiri ke kanan sebagai berikut:
- G01 menunjukkan gerakan linear berdasarkan koordinat X1 dan Y1.
- F20 mengatur kecepatan pemakanan, yaitu jarak yang ditempuh mesin dalam satu putaran spindel.
- T01 memberi tahu mesin untuk menggunakan Alat 1, dan S500 mengatur kecepatan spindel.
Setelah kode G dimuat ke dalam mesin dan operator menekan tombol mulai, pekerjaan kita selesai. Sekarang saatnya membiarkan mesin melakukan tugas mengeksekusi kode G untuk mengubah blok bahan mentah menjadi produk jadi.
Sekilas tentang mesin CNC
Sampai saat ini, kita telah membahas mesin-mesin dalam sistem CAM sebagai sekadar mesin, tetapi itu sebenarnya tidak cukup menggambarkan kehebatan mereka. Melihat mesin milling Haas meluncur memotong balok logam seperti memotong mentega selalu membuat saya tersenyum. Tanpa mesin-mesin ini, pekerjaan saya akan mustahil.
Semua pusat manufaktur modern akan menjalankan berbagai mesin kontrol numerik komputer (CNC) untuk memproduksi komponen hasil rekayasa. Proses pemrograman mesin CNC untuk melakukan tindakan tertentu disebut pemesinan CNC.
Sebelum mesin CNC muncul, pusat-pusat manufaktur dioperasikan secara manual oleh para operator mesin. Tentu saja, seperti semua hal yang disentuh komputer, otomatisasi segera menyusul. Saat ini, satu-satunya intervensi manusia yang diperlukan untuk menjalankan mesin CNC adalah memuat program, memasukkan bahan baku, dan kemudian mengeluarkan produk jadi.
Jenis-jenis mesin CNC
Di bengkel Autodesk Pier 9, kami memiliki beberapa contoh mesin CNC yang cukup lengkap, termasuk:
- Mesin router CNC
- Mesin pemotong air, plasma, dan laser
- Mesin penggiling
- Mesin bubut
- Mesin pelepasan listrik
Mesin router CNC
Mesin-mesin ini memotong bagian-bagian dan mengukir berbagai bentuk dengan komponen yang berputar dengan kecepatan tinggi. Misalnya, router CNC yang digunakan untuk pengerjaan kayu dapat dengan mudah memotong kayu lapis menjadi bagian-bagian kabinet. Mesin ini juga dapat dengan mudah menangani ukiran dekoratif yang kompleks pada panel pintu. Router CNC memiliki kemampuan pemotongan 3 sumbu, yang memungkinkan mereka untuk bergerak sepanjang sumbu X, Y, dan Z.
Mesin pemotong air, plasma & laser
Mesin-mesin ini menggunakan laser presisi, air bertekanan tinggi, atau obor plasma untuk melakukan pemotongan atau pengukiran yang terkontrol. Teknik pengukiran manual dapat memakan waktu berbulan-bulan jika dilakukan dengan tangan, tetapi salah satu mesin ini dapat menyelesaikan pekerjaan yang sama dalam hitungan jam atau hari. Pemotong plasma sangat berguna untuk memotong material penghantar listrik seperti logam.
Mesin Milling
Mesin-mesin ini mengikis berbagai macam material seperti logam, kayu, komposit, dan lain-lain. Mesin penggiling memiliki keserbagunaan yang luar biasa dengan berbagai macam alat yang dapat memenuhi persyaratan material dan bentuk tertentu. Tujuan utama mesin penggiling adalah untuk menghilangkan massa dari blok material mentah seefisien mungkin.
Mesin Bubut
Mesin-mesin ini juga mengikis bahan mentah seperti mesin penggiling. Namun, cara kerjanya berbeda. Mesin penggiling memiliki alat yang berputar dan material yang diam, sedangkan mesin bubut memutar material dan memotong dengan alat yang diam
Electrical Discharge Machines (EDM)
Mesin-mesin ini memotong bentuk yang diinginkan dari bahan mentah melalui pelepasan listrik. Percikan listrik tercipta antara elektroda dan bahan mentah, dengan suhu percikan mencapai 8.000 hingga 12.000 derajat Celcius. Hal ini memungkinkan EDM untuk melelehkan hampir semua benda dalam proses yang terkontrol dan sangat presisi.
Elemen manusia dalam computer-aided manufacturing (CAM)
Unsur manusia selalu menjadi topik sensitif sejak CAM muncul pada tahun 1990-an. Pada tahun 1950-an, ketika John T. Parsons pertama kali memperkenalkan permesinan CNC, mengoperasikan mesin dengan terampil membutuhkan pelatihan dan praktik yang sangat banyak. Video di bawah ini dari NYC CNC menunjukkan contoh bagus tentang betapa berbedanya mesin manual dengan mesin CNC saat ini:
Di masa permesinan manual, menjadi seorang teknisi mesin adalah sebuah kehormatan yang membutuhkan pelatihan bertahun-tahun untuk disempurnakan. Seorang teknisi mesin harus melakukan semuanya — membaca cetak biru, mengetahui alat apa yang harus digunakan, menentukan kecepatan dan laju pemakanan untuk material tertentu, dan memotong bagian dengan hati-hati menggunakan tangan. Ini bukan hanya tentang ketelitian manual. Menjadi seorang teknisi mesin adalah, dan masih tetap, sebuah seni dan ilmu pengetahuan.
Saat ini, peran teknisi mesin modern masih sangat penting karena manusia, mesin, dan perangkat lunak berpadu untuk memajukan industri kita. Keterampilan yang dulunya membutuhkan waktu 40 tahun untuk dikuasai kini dapat dikuasai dalam waktu yang jauh lebih singkat. Mesin-mesin baru dan perangkat lunak CAM telah memberi kita kendali lebih besar dari sebelumnya untuk merancang dan membuat produk yang lebih baik dan lebih inovatif daripada pendahulu kita, yang akan mereka akui… dengan enggan.
Apa arti semua ini bagi unsur manusia dalam manufaktur? Peran seorang Teknisi Mesin Tradisional sedang bergeser.
Jenis-jenis Operator Mesin
Saat ini, kita melihat lingkungan para teknisi mesin modern yang menjalankan tiga peran khas:
- Operator : Individu ini memasukkan bahan baku ke dalam mesin CNC dan menjalankan komponen jadi melalui proses pengemasan akhir.
- Operator Pengaturan Awal : Individu ini melakukan konfigurasi awal untuk mesin CNC, termasuk memuat program G-code dan mengatur peralatan.
- Programmer : Individu ini mengambil gambar model CAD dan memutuskan cara membuatnya dengan mesin CNC yang tersedia. Tugas mereka adalah menentukan jalur pahat, alat, kecepatan, dan laju pemakanan dalam kode G untuk menyelesaikan pekerjaan.
Dalam alur kerja tipikal, programmer akan menyerahkan programnya kepada operator pengaturan, yang kemudian akan memuat kode G ke dalam mesin. Setelah mesin siap beroperasi, operator kemudian akan membuat bagian tersebut. Di beberapa bengkel, peran-peran ini mungkin digabungkan dan tumpang tindih menjadi tanggung jawab satu atau dua orang.
Di luar operasional mesin sehari-hari, terdapat juga insinyur manufaktur dalam tim. Dalam pengaturan pabrik baru, individu ini biasanya menetapkan sistem dan menentukan proses manufaktur yang ideal. Untuk pengaturan yang sudah ada, seorang insinyur manufaktur akan memantau peralatan dan kualitas produk sambil menangani tugas-tugas manajerial lainnya.
Dampak Dari CAM
Kita berhutang budi kepada John T. Parsons karena telah memperkenalkan metode kartu berlubang untuk memprogram dan mengotomatiskan mesin. Pada tahun 1949, Angkatan Udara Amerika Serikat mendanai Parsons untuk membangun mesin otomatis yang dapat mengungguli mesin NC manual. Dengan bantuan dari MIT, Parsons mampu mengembangkan prototipe NC pertama.
Dari situlah, dunia permesinan CNC mulai berkembang pesat. Pada tahun 1950-an, Angkatan Darat Amerika Serikat membeli mesin NC dan meminjamkannya kepada para produsen. Idenya adalah untuk memberi insentif kepada perusahaan agar mengadopsi teknologi baru ini ke dalam proses manufaktur mereka. Selama waktu ini, kita juga melihat MIT mengembangkan bahasa pemrograman universal pertama untuk mesin CNC: G-code.
Dekade 1990-an membawa pengenalan CAD dan CAM ke PC dan telah sepenuhnya merevolusi cara kita mendekati manufaktur saat ini. Pekerjaan CAD dan CAM paling awal diperuntukkan bagi aplikasi otomotif dan kedirgantaraan yang mahal, tetapi saat ini, perangkat lunak seperti Fusion tersedia untuk bengkel manufaktur dengan berbagai ukuran dan bentuk.
Sejak awal kemunculannya, CAM telah memberikan banyak peningkatan pada proses manufaktur, termasuk:
- Peningkatan kemampuan mesin : Sistem CAM dapat memanfaatkan mesin 5 sumbu canggih untuk menghasilkan komponen yang lebih canggih dan berkualitas tinggi.
- Peningkatan efisiensi mesin : Perangkat lunak CAM masa kini menyediakan jalur mesin perkakas berkecepatan tinggi yang membantu kami memproduksi suku cadang lebih cepat dari sebelumnya.
- Pemanfaatan material yang lebih baik : Dengan mesin aditif dan sistem CAM, kami dapat menghasilkan geometri kompleks dengan limbah minimal, yang berarti biaya lebih rendah.
Tentu saja, manfaat ini memiliki beberapa konsekuensi. Sistem dan mesin Computer Aided Manufacturing membutuhkan biaya awal yang sangat besar. Misalnya, sebuah Haas VF-1 harganya sekitar $45.000; sekarang bayangkan seluruh lantai pabrik terdiri dari mesin-mesin tersebut. Ada juga masalah pergantian karyawan. Karena pengoperasian mesin semakin tidak dianggap sebagai keahlian khusus, sulit untuk menarik dan mempertahankan talenta yang baik.
CAM is the Man
CAM bukan hanya tentang mengendalikan mesin di lantai pabrik. Ini tentang menyatukan perangkat lunak, mesin, proses, dan orang-orang untuk membangun komponen yang benar-benar hebat. Jika ini pertama kalinya Anda terjun ke dunia CAM, saya sangat menganjurkan Anda untuk menghubungi bengkel lokal untuk mendapatkan tur langsung. Rasakan dengungan mesin CNC di kaki Anda, atau sentuh komponen yang baru saja keluar dari mesin. Ini adalah pengalaman luar biasa yang saya harap dapat dinikmati oleh generasi mendatang. CAM adalah tentang sentuhan manusia.
Apakah Anda masih menggunakan perangkat lunak CAD dan CAM yang terpisah?
Autodesk Fusion memiliki keduanya.
Hubungi kami untuk konsultasi ataupun demo gratis!!
