Revolusi 3D Futuristik

Desain terbalik dengan AI dan 4D printing kini memungkinkan pembuatan metamaterial mekanik yang sesuai dengan profil mekanis yang diinginkan. Tim dari University of California, Berkeley memimpin dengan sistem pembelajaran mesin yang menghasilkan microstruktur lattice berdasarkan kurva tegangan-regangan target. Proses 4D printing memanfaatkan material 'pintar' yang dapat berbentuk ulang atau mengubah kekakuan sebagai respons terhadap stimulus seperti panas atau cahaya. Hal ini dimanfaatkan dalam aplikasi seperti antena yang dapat deploy ketika di ruang angkasa serta robot lunak yang dapat mengubah bentuk dan kekakuan sesuai kebutuhan tugas. Studi kasus seperti MLJ actuator dan struktur pendaratan pesawat eVTOL membuktikan kemampuan metamaterial ini untuk beradaptasi secara aktif dalam berbagai kondisi fungsional. Meski masih ada tantangan seperti ketahanan dan skalabilitas, teknologi ini membuka masa depan dimana struktur bisa bertransformasi sesuai kondisi lingkungan dan kebutuhan.

Film-film populer kerap memperlihatkan teknologi yang terlihat sangat canggih dan futuristik, membuat banyak orang bertanya-tanya kapan teknologi seperti itu bisa benar-benar ada. Kini, perkembangan di bidang teknologi seperti AI, robotika, dan ilmu material sudah mulai menciptakan alat yang dulu hanya ada dalam imajinasi. Misalnya, baju zirah seperti Iron Man dan alat medis seperti tricorder yang dapat mendiagnosis penyakit dengan cepat. Salah satu contoh nyata adalah pengembangan exoskeleton bertenaga baterai yang membantu pekerja dan tentara mengangkat beban berat tanpa merasa cepat lelah. Selain itu, alat-alat seperti scanner medis portabel yang terinspirasi dari Star Trek mulai diproduksi dan digunakan, meningkatkan kecepatan serta kemudahan dalam diagnosa di lapangan. Teknologi transportasi pribadi juga mengalami kemajuan dengan adanya prototipe hoverboard yang bisa melayang menggunakan levitasi magnetik, sangat mirip dengan film Back to the Future. Walaupun belum sempurna untuk penggunaan sehari-hari, inovasi ini menunjukkan bahwa impian teknologi tersebut makin mendekati kenyataan. Di sisi komunikasi, hologram 3D dan sistem telepresence yang memungkinkan pertukaran gambar hidup secara tiga dimensi terus dikembangkan. Begitu pula dengan earbud penerjemah real-time yang memungkinkan orang berbicara dengan bahasa berbeda tanpa kendala, memudahkan interaksi antar budaya dalam kehidupan sehari-hari. Secara keseluruhan, penelitian dan pengembangan yang menggabungkan teknologi fiksi dengan inovasi nyata ini tidak hanya mengubah cara manusia bekerja dan berkomunikasi, tetapi juga membuka peluang besar untuk masa depan di mana batas antara imajinasi dan realitas semakin tipis.

Teknologi cetak 3D sudah dikenal luas dan digunakan dalam berbagai bidang mulai dari pembuatan objek digital, pembentukan tulang yang disesuaikan untuk pasien hingga perbaikan senjata militer. Namun proses pencetakan secara tradisional mengandalkan nozzle yang membangun objek lapis demi lapis, yang sangat memakan waktu dan kadang mengorbankan ketepatan. Sekelompok ilmuwan dari Universitas Tsinghua di China mengembangkan teknik baru yang bisa mengubah cairan menjadi objek padat tiga dimensi dalam waktu kurang dari satu detik. Cara ini menggunakan proyeksi holografik untuk memadatkan material cetak yang ditempatkan dalam sebuah wadah transparan. Teknik ini adalah perpaduan antara metode pahat dan cetak, yang memungkinkan komponen dengan ukuran milimeter dicetak hanya dalam waktu sekitar 0,6 detik. Kecepatan ini jauh melampaui metode cetak lapis demi lapis yang biasa digunakan saat ini. Karena ketepatan dan kecepatan yang sangat tinggi, teknologi ini membuka peluang baru dalam berbagai aplikasi industri dan medis yang membutuhkan bentuk kompleks dengan waktu produksi sangat singkat. Misalnya, bisa berpotensi digunakan untuk pencetakan jaringan pembuluh darah buatan dan struktur biologis lainnya. Terobosan ini bukan hanya meningkatkan efisiensi pencetakan 3D tapi juga bisa mengubah cara manufaktur di masa depan, menjadikan produksi massal dengan kualitas tinggi lebih mudah dan cepat. Ini adalah langkah penting menuju teknologi cetak 3D yang lebih canggih dan praktis.

3D printing telah menjadi teknologi yang sangat populer, digunakan dalam berbagai bidang mulai dari pembuatan benda digital hingga perbaikan alat di luar angkasa dan pencetakan struktur tulang khusus untuk pasien. Namun, teknologi 3D printing konvensional memerlukan waktu lama dan ketelitian yang tinggi menyebabkan proses menjadi semakin lambat. Baru-baru ini, tim ilmuwan dari Universitas Tsinghua di Tiongkok mengembangkan metode baru yang menggunakan proyeksi holografik untuk mengubah bahan cair menjadi objek tiga dimensi secara instan. Proses ini dilakukan dalam sebuah wadah transparan dengan hanya menekan tombol, mempercepat waktu pencetakan hingga kurang dari satu detik. Metode baru ini menghasilkan objek tiga dimensi dengan presisi tinggi dan dalam ukuran skala milimeter, mampu menyelesaikan pencetakan dalam waktu hanya 0,6 detik. Ini merupakan terobosan dalam bidang manufaktur digital karena menggabungkan kecepatan dengan detail yang akurat tanpa mengorbankan kualitas. Inovasi ini berbeda dari teknik 3D printing tradisional yang membangun lapisan demi lapisan secara mekanis, sebab pendekatan baru ini lebih menyerupai teknik mengukir dengan cahaya holografik untuk membentuk objek sekaligus. Hal ini membuka potensi bagi produksi massal barang tiga dimensi dengan efisiensi yang jauh lebih tinggi. Teknologi yang diperkenalkan ini diharapkan dapat digunakan secara luas dalam berbagai sektor seperti kesehatan, manufaktur, dan teknologi canggih, mengubah cara kita membuat dan menggunakan objek tiga dimensi dalam kehidupan sehari-hari dan industri.

Teknologi 3D printing sudah banyak dikenal dan digunakan di berbagai bidang seperti pembuatan suku cadang, medis, hingga teknologi militer. Namun, prosesnya masih cukup lambat karena harus membentuk objek lapis demi lapis dengan nozzle atau pemindai. Sebuah tim ilmuwan dari Tsinghua University, China, menemukan cara baru untuk mencetak objek tiga dimensi dengan kecepatan sangat tinggi, yakni kurang dari satu detik. Cara ini sangat berbeda dari metode 3D printing konvensional yang lambat. Teknologi baru ini menggunakan proyeksi holografik yang mampu mengubah bahan cair menjadi bentuk padat secara instan dalam sebuah kontainer transparan. Hasil cetakan mencapai detail tinggi dan ukuran komponen sangat kecil hanya beberapa milimeter. Kecepatan pengerjaan yang hanya 0,6 detik untuk mendapatkan objek jadi membuat teknologi ini sangat menjanjikan untuk berbagai aplikasi yang sebelumnya memerlukan waktu lama, termasuk replikasi struktur biologis seperti pembuluh darah. Dengan teknologi ini, masa depan pembuatan objek kompleks akan semakin efisien, cepat, dan presisi tinggi. Ini membuka peluang besar di bidang kesehatan, manufaktur, serta teknologi tinggi lainnya.

Penelitian terbaru mengungkap bahwa butiran beras memiliki kemampuan unik untuk berubah kekuatan tergantung pada seberapa cepat mereka dikompresi. Saat mendapatkan tekanan lambat, beras tetap kuat, namun saat tekanan cepat, beras menjadi lebih lemah karena gesekan antar butiran berkurang. Fenomena ini disebut rate softening dan memberikan inspirasi untuk pengembangan material baru. Para ilmuwan menggunakan sifat beras ini untuk menciptakan metamaterial, yaitu material yang dirancang untuk berperilaku berbeda dari bahan alami biasa. Dengan menggabungkan beras dan bahan granular lain seperti pasir yang justru menguat saat dimuat cepat, mereka membuat material yang bisa lentur, kaku, atau bahkan menekuk otomatis tergantung tekanan dan kecepatan beban. Keistimewaan metamaterial ini adalah tidak membutuhkan sensor, elektronik, atau perangkat kontrol untuk beradaptasi. Fisikanya sendiri yang mengendalikan responnya, membuat teknologi ini sangat efisien dan praktis untuk aplikasi seperti robot lunak yang bisa lebih ringan, aman, dan fleksibel dibanding robot berbahan logam dan mekanisme rumit. Selain membantu kemajuan robotik, material ini juga berpotensi besar digunakan dalam alat pelindung tubuh seperti helm atau pelindung lutut yang dapat menyesuaikan kekuatan perlindungan sesuai kecepatan benturan. Ini dapat mengurangi risiko cedera dengan cara yang lebih natural dan otomatis. Penelitian ini menunjukkan bahwa bahan sehari-hari seperti beras dan pasir dapat dimanfaatkan untuk menciptakan sistem pintar yang merespon gaya dan kecepatan secara alami. Temuan ini membuka jalan bagi pengembangan mesin adaptif dan perlengkapan pelindung inovatif di masa depan tanpa perlu teknologi elektronik yang rumit.

Leonard Siebert, seorang ilmuwan material dari Kiel University dan peneliti tamu di KU Leuven, memikirkan ulang cara manufaktur kaca dan obat-obatan melalui teknik canggih yang menggabungkan 3D printing dan ilmu material. Ia mengembangkan teknologi Laser-Assisted Melt Printing (LAMP) yang memungkinkan pencetakan kaca langsung tanpa melalui proses pemanasan furnace yang lama dan boros energi. LAMP menjadi solusi praktis untuk produksi barang-barang medis khusus seperti cangkok tulang dan restorasi gigi yang harus dipersonalisasi. Berbeda dengan metode tradisional, LAMP meningkatkan efisiensi energi dengan memanaskan area yang kecil secara langsung menggunakan laser, tanpa harus memanaskan seluruh ruang furnace. Selain itu, lewat proyek DRUG-SPIN, Leonard menggunakan teknik melt-spinning dari ilmu material untuk menciptakan bentuk amorf obat yang larut lebih cepat dalam tubuh. Dengan membuat obat menjadi amorf, pasien tidak perlu mengonsumsi dosis besar karena obat bisa diserap dengan lebih baik, sekaligus mengurangi limbah farmasi yang berdampak negatif pada lingkungan. Salah satu kendala utama yang diatasi adalah komunikasi antara bidang teknik dan kedokteran yang memiliki bahasa dan sudut pandang berbeda. Leonard menggarisbawahi pentingnya kolaborasi lintas disiplin agar produk inovasi seperti LAMP dan DRUG-SPIN bisa sampai ke tahap pengujian klinis dan aplikasi nyata, terutama dengan regulasi ketat di bidang medis. Secara keseluruhan, aplikasi ilmu material yang dikembangkan Leonard Siebert membawa potensi besar dalam mengurangi penggunaan energi dan limbah di industri manufaktur dan farmasi. Inovasi ini juga memperlihatkan bagaimana riset ilmiah yang interdisipliner dapat memberikan solusi nyata kepada tantangan global di bidang kesehatan dan lingkungan.

Para peneliti dari MIT telah menciptakan sistem printing 3D yang dapat mencetak mesin listrik berfungsi penuh dalam satu proses. Dengan menggunakan printer 3D yang dimodifikasi dengan empat ekstruder, permintaan berbagai bahan seperti konduktif, magnetik, dan struktural dapat diwujudkan secara bersamaan. Teknologi ini berpotensi mengubah cara mesin listrik diproduksi, dengan fokus pada produksi lokal di tempat kerja. Penggunaan mesin listrik saat ini umumnya memerlukan proses pabrik yang lama dan kompleks. Namun, teknologi baru ini memungkinkan pencetakan motor linear listrik dengan biaya material sekitar 50 sen dan hanya butuh waktu sekitar tiga jam. Motor yang tercetak dapat berfungsi dengan baik dan memberikan performa yang bahkan melebihi mesin linear konvensional berbasis hidraulik. Inovasi ini menekankan pada keberhasilan penggabungan berbagai bahan dalam satu cetak. Sistem printer 3D ini menggunakan sensor dan kontrol presisi untuk memastikan ketepatan pengaplikasian lapisan bahan. Meskipun hanya membutuhkan satu langkah pasca-pemrosesan untuk magnetisasi, teknologi ini menunjukkan kemajuan besar dalam manufaktur mesin listrik. Peneliti bertujuan untuk mengintegrasikan seluruh proses magnetisasi langsung dalam sistem printing di masa depan. Mereka juga berencana mengembangkan kemampuan printer untuk mencetak motor rotary elektrik dan perangkat elektronik canggih lainnya secara monolitik, yang akan lebih menyederhanakan produksi dan membuka peluang baru di bidang manufaktur elektronik. Visi jangka panjang dari proyek ini adalah mengubah paradigma manufaktur global dengan memungkinkan produksi perangkat elektronik dan mesin secara terdistribusi di lokasi yang dibutuhkan. Pendekatan ini akan mengatasi masalah ketergantungan rantai pasok global, menurunkan biaya, dan meningkatkan kecepatan penggantian mesin, terutama dalam industri manufaktur dan otomatisasi.