Bagaimana ‘Y-Zipper’ Menyoroti Potensi 3D-Printing

3D printing, atau manufaktur aditif, sering dipuji sebagai masa depan manufaktur. Dan dalam banyak hal, itu sudah menjadi kenyataan, karena kini diterapkan pada peralatan canggih seperti nosel roket, komponen drone, atau implan medis khusus.

Keunikan pencetakan 3D terletak pada kemampuannya menciptakan bentuk rumit yang sangat sulit atau bahkan tidak mungkin diproduksi dengan metode tradisional. Hal ini membuka kemungkinan desain yang sepenuhnya baru.

Jadi meskipun beberapa bentuk manufaktur tradisional, seperti pencetakan cetakan atau pemesinan, kemungkinan akan tetap ada untuk komponen dasar, pencetakan 3D semakin banyak digunakan untuk mengeksplorasi ide baru dan menghidupkan kembali konsep yang sebelumnya ditinggalkan karena kompleksitas manufaktur.

Salah satu contoh terbaru adalah “Y-zipper”, sebuah konsep yang berasal dari tahun 1980-an, diciptakan oleh seorang profesor MIT. Mirip dalam prinsip dasarnya dengan resleting datar biasa, Y-zipper memiliki tiga sisi dan dapat mengambil bentuk yang jauh lebih kompleks.

Paten berusia lebih dari 40 tahun tersebut baru-baru ini ditinjau kembali oleh peneliti di MIT CSAIL (Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory), Universitas Tianjin (Cina), Technical University of Munich (Jerman), dan Universitas Keio (Jepang).

Dengan menggunakan teknologi pencetakan 3D modern, mereka menciptakan dan menguji beberapa versi Y-zipper serta mengeksplorasi potensi aplikasinya dalam bidang kedokteran, robotika, dan barang konsumen. Mereka mempublikasikan temuan mereka di Association for Computing Machinery (ACM)¹, dengan judul “Y-zipper: 3D Printing Flexible–Rigid Transition Mechanism for Rapid and Reversible Assembly”.

Penjelasan Resleting

Resleting dibuat dengan merakit dua set gigi plastik atau logam yang identik sempurna. Mekanisme pengunci mendorong gigi ke sudut yang tepat, dan kemudian dapat membalik mekanisme tersebut ketika ditarik ke arah sebaliknya.

Sebenarnya dibutuhkan hampir 20 tahun agar konsep ini menjadi sukses secara komersial. Hal ini karena agar dapat diandalkan dan tidak merusak tas, pakaian, atau barang lain yang diikat dengan resleting, harus diproduksi dengan presisi tinggi sehingga setiap gigi sempurna.

Akibatnya, pasar resleting saat ini didominasi oleh satu perusahaan, YKK, sebuah perusahaan Jepang yang telah membangun dominasinya di pasar ini melalui kualitas tinggi dan keandalan resletingnya, didukung oleh integrasi vertikal total.

Kekakuan yang Dapat Disetel

Kelas material baru berupaya menambahkan fleksibilitas ekstra pada sifat bawaan material, misalnya, beralih dari fleksibel ke kaku, tanpa mengubah komposisi material.

Transisi material dari kaku ke fleksibel merupakan sifat yang kadang disebut sebagai kekakuan yang dapat disetel. Banyak metode telah dieksplorasi untuk mencapai hasil ini, termasuk struktur yang dapat diisi udara, mekanisme terinspirasi origami, dan perakitan berbasis Velcro. Namun, semuanya mengalami masalah daya tahan, kemudahan manufaktur, atau bentuk yang terbatas.

Pendekatan lain adalah menggunakan resleting yang kaku saat tertutup dan fleksibel saat terbuka. Beberapa opsi telah dikembangkan, misalnya:

• StructCurves mengonfigurasi ulang resleting menjadi modul berbentuk blok untuk meningkatkan stabilitas dalam keadaan tertutup,
• Touch-n-Curl memperkenalkan topologi resleting bercabang untuk menstabilkan permukaan melengkung yang kompleks.

Namun, kedua metode tersebut menggunakan geometri gigi yang rumit yang memerlukan perakitan manual, satu per satu. Hal ini pada akhirnya merusak salah satu keunggulan utama resleting: operasi yang cepat dan dapat dibalik.

Pilihan lain, zip-chain actuators, menyimpan rantai yang menjadi kaku ketika dimasukkan dan dikunci.

Desain ini memberikan ekstensi cepat dan dapat dibalik dengan kekakuan aksial tinggi, namun memerlukan perangkat keras khusus dan toleransi, tidak dapat secara otomatis disesuaikan dengan geometri yang berbeda, dan tidak dapat dicetak dalam satu proses.

Jadi metode ideal akan menggabungkan kecepatan tradisional dan kemampuan reversibilitas resleting biasa dengan kekakuan yang dapat disetel dari zip-chain actuators, sesuatu yang akhirnya dicapai oleh Y-zipper.

Sumber: ACM

Penjelasan Konsep Y-Zipper

Penemuan Berusia 40 Tahun Kembali Hidup

Konsep Y-zipper diciptakan oleh William Freeman, membentuk bentuk segitiga, di mana pada setiap sisinya, ia menancapkan sabuk untuk menghubungkan “gigi” kayu sempit bersama-sama. Sebuah penggeser yang melilit perangkat dapat dipindahkan untuk meluruskan menjadi tabung segitiga.

Pada saat itu, konsep tersebut mendapat sedikit minat, tetapi Freeman tetap mematenkan penemuannya (patent #4,757,577).

Sumber: MIT

Pembukaan atau penutupan Y-zipper dapat dilakukan secara manual, dengan tali penarik, atau dengan gerakan robotik.

Gerakan manual adalah yang paling sederhana, dibantu oleh pegangan di bawah permukaan pada penggeser. Tali penarik dapat diaktifkan oleh motor tetap. Sementara itu, aktuasi mekanik robotik/dinamis menggunakan motor N20, mikrokontroler, penerima nirkabel, dua roda gigi cetak 3D khusus tambahan, dan baterai dalam paket berukuran 15 mm × 25 mm × 35 mm dengan berat hanya 18 g. Aktuator dapat dikendalikan secara nirkabel via Bluetooth hingga jarak 25 m.

Sumber: ACM

Ia dapat diskalakan hingga panjang yang diperpanjang, hingga 3 meter (10 kaki), menampung berbagai faktor bentuk dan aplikasi.

Penggeser terdiri dari pemisah atas, yang memisahkan strip saat membuka, dan konverger bawah, yang menyatukannya saat menutup.

Sumber: ACM

Stabilitas resleting berasal dari struktur tiga arah yang saling mengunci, memungkinkan penutupan yang halus dan cepat (dengan kecepatan 30 cm/s). Tidak seperti desain resleting lainnya, gigi yang lebih sederhana dapat bergerak cepat dan diproduksi dengan cukup mudah.

“Dibandingkan dengan gigi resleting konvensional, yang fungsi utamanya adalah menyatukan dua sisi objek yang ditutup (seperti tutup dan badan koper), peran paling kritis dari gigi Y-zipper adalah memberikan dukungan struktural yang cukup pada Y-zipper dalam keadaan tertutup.”

Jembatan adalah bagian yang memberikan integritas struktural seluruh rantai, atau “unit penahan gaya tarik”.

Node bola & soket memberikan penyelarasan tambahan selama penutupan dan terutama berfungsi untuk menahan gaya geser, mencegah gigi resleting bergeser satu sama lain.

Sumber: ACM

Bagaimana Y-Zipper Dapat Bergerak?

Dalam bentuk paling sederhana, Y-zipper dapat dibentuk menjadi tabung segitiga yang kaku saat dirakit.

Opsi sederhana lain adalah lengkungan melengkung, berkat salah satu untai yang memiliki gigi tidak seragam dan jembatan melengkung. Sudut bengkok dan jari-jari bengkok efektif dapat disesuaikan melalui bentuk gigi yang berbeda dan diprediksi dengan menggunakan model komputer.

Opsi lain adalah memodifikasi sudut antar segmen, menciptakan lilitan.

Sumber: ACM

Terakhir, ia juga dapat dirakit dalam bentuk sekrup, baik berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam. Sudut sekrup total juga dapat diubah, hingga titik di mana ketidaksesuaian sudut berlebih antara gigi yang berdekatan terjadi.

Sumber: ACM

Membuat Bentuk yang Berguna & Serbaguna

Bentuk lurus dan melengkung tidak saling eksklusif, dan dapat digabungkan untuk menciptakan berbagai bentuk pada bentuk akhir yang ditutup. Ini berarti Y-zipper pada akhirnya dapat digunakan untuk membuat struktur fleksibel yang dapat diaktifkan dengan hampir semua bentuk, meskipun tidak dapat diubah setelah desain ditetapkan.

Sumber: ACM

Berbagai macam material dapat digunakan untuk Y-zipper. Tentu saja ini dapat mencakup kayu, seperti pada paten asli, tetapi juga plastik fleksibel seperti thermoplastic polyurethane (TPU), plastik pencetakan 3D umum seperti polylactic acid (PLA), dan bahkan kain, yang pada akhirnya dapat mencakup material seperti serat Kevlar.

Untuk menciptakan fleksibilitas lebih dalam desain potensial, diperlukan sambungan antara Y-zipper yang berbeda. Untuk tujuan ini, peneliti menciptakan sambungan yang dapat mengikat hingga tiga Y-zipper.

Sumber: ACM

Karena tujuan Y-zipper adalah dapat dengan mudah dikerahkan saat diperlukan, penyimpanan kompak juga menjadi kualitas yang dicari pengguna dalam produk ini. Oleh karena itu, peneliti mengusulkan metode untuk menggulung resleting untuk penyimpanan efisien, mengompres resleting sepanjang 0,5 m (1,6 kaki) ke dalam wadah silinder dengan tinggi hanya 10 cm (4 inci) dan radius 25 mm (1 inci).

Sumber: ACM

Membawa Y-Zipper ke Kehidupan Nyata

Aplikasi Y-Zipper

Salah satu aplikasi potensial Y-zipper yang paling siap dipasarkan adalah penyangga medis, karena pencetakan 3D sudah sering digunakan untuk aplikasi serupa.

Misalnya, penyangga pergelangan tangan dapat dibiarkan dalam keadaan fleksibel selama siang hari, memungkinkan gerakan pergelangan tangan bebas, menghindari kekakuan dan atrofi otot, dan menjadi kaku selama tidur pasien untuk menghindari cedera sekunder. Kemampuan menggerakkan resleting dengan satu tangan tanpa bantuan merupakan manfaat tambahan.

Sumber: ACM

Kemungkinan lain adalah membuat lengan yang dapat disesuaikan untuk robot. Dalam prototipe sederhana, peneliti menciptakan robot yang dapat menyesuaikan tinggi secara cepat dari 60 mm hingga 245 mm (2,3 – 9,6 inci) dalam waktu kurang dari 3 detik.

“Berbeda dengan mekanisme teleskop tradisional atau multi-sambungan, Y-zipper mencapai panjang kaki yang dapat disetel menggunakan hanya empat tabung ringan, tanpa sambungan tambahan atau kinematika yang kompleks.”

Sumber: ACM

Aplikasi ketiga dapat berupa perakitan dan pembongkaran cepat tenda kemahs. Peneliti membuat rangka yang terdiri dari empat Y-zipper, sebuah sambungan yang menghubungkannya, dan empat jangkar sudut tenda. Waktu perakitan keseluruhan memakan waktu sekitar 1 menit 20 detik.

Sumber: ACM

Menguji Batas

Tentu saja, setiap aplikasi dunia nyata akan bergantung pada daya tahan desain. Peneliti menguji ketahanan desain dengan menjalankannya secara terus-menerus selama 1 hari 15 jam, menyelesaikan lebih dari 18.000 siklus, satu setiap 8 detik, sebelum terjadi retakan pada antarmuka antara gigi dan jembatan.

Secara keseluruhan, lebih dari 18.000 siklus, terutama pada prototipe awal, membuktikan bahwa desain ini sudah cukup kuat untuk sebagian besar kasus penggunaan komersial.

Material yang lebih kuat dan metode komputasi untuk memprediksi serta mengkompensasi lengkungan gravitasi dapat diterapkan untuk meningkatkan kinerja lebih jauh.

Akurasi Y-zipper dibatasi oleh resolusi pencetakan 3D. Lebar strip fungsional paling sempit yang mereka capai adalah 8 mm (0,3 inci). Metode pencetakan yang lebih maju atau pengembangan pencetakan 3D di masa depan dapat menciptakan Y-zipper yang lebih kecil lagi.

Dalam hal apapun, Y-zipper merupakan contoh lain dari potensi pencetakan 3D tidak hanya menggantikan metode desain dan manufaktur yang ada, tetapi membuka jalan bagi desain yang sepenuhnya baru.

Berinvestasi dalam Pencetakan 3D / Manufaktur Aditif

Nano Dimension

Nano Dimension (NNDM ) memulai dengan fokus pada elektronik cetak 3D. Posisi ini berkembang ketika secara berurutan mengakuisisi, dalam transaksi tunai pada tahun 2025, pesaingnya Desktop Metal dan Markforged. Hal ini menambahkan banyak material baru, termasuk logam toleransi tinggi, ke penawaran perusahaan, dan membantu mengkonsolidasikan pasar elektronik cetak 3D.

Hal ini juga menciptakan ekonomi skala dengan menggabungkan basis pelanggan yang mencakup SpaceX (SPCX ), Tesla (TSLA ), GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronics, dll.

Terakhir, perusahaan yang diakuisisi sebagian besar beroperasi di wilayah geografis yang berbeda, dengan Nano Dimension di Eropa dan Desktop Metal di AS, memungkinkan sinergi dengan menggabungkan tim penjualan mereka.

Sumber: Nano Dimension

Pada tahun 2026, Nano Dimension telah memfokuskan kembali portofolio produknya dengan penjualan teknologi pencetakan elektronik 3D dan lini produknya “Fabrica” kepada Inspira Technologies 

Perusahaan yang dihasilkan akan fokus pada metal binder jetting (pencetakan 3D logam), Platform Perangkat Lunak, dan Fused Filament Fabrication (FFF), serta pergeseran keseluruhan dari integrasi M&A 2025-nya ke skala platform teknologi terpadu di seluruh pasar globalnya.

Investor perlu menyadari bahwa perusahaan telah lama berjuang untuk mengelola pendapatan bersih yang positif, sebagian karena telah melakukan akuisisi dan berinvestasi dalam meningkatkan teknologinya.

Pada Q1 2026, Nano Dimension meningkatkan pendapatannya 106% secara tahunan menjadi $29,7 juta, dan mencatat kerugian $12,5 juta dalam EBITDA yang disesuaikan serta kerugian bersih $69,7 juta. Perusahaan memiliki $441,6 juta dalam kas dan aset likuid setara kas lainnya.

Jadi masa depan saham perusahaan akan terkait dengan kemampuannya tumbuh bersama industri pencetakan 3D secara keseluruhan dan mempertahankan posisinya sebagai pemimpin teknologi.

Terbaru Nano Dimension (NNDM) Berita dan Perkembangan Saham

Studi Dirujuk

^{1. Jiaji Li, et al. Y-zipper: Mekanisme Transisi Fleksibel–Kaku pada Pencetakan 3D untuk Perakitan Cepat dan Dapat Dibalik. CHI ’26: Prosiding Konferensi CHI 2026 tentang Faktor Manusia dalam Sistem Komputasi. Nomor Artikel: 754, Halaman 1 – 17. https://doi.org/10.1145/3772318.3790723}