Yang Baru di Material untuk Pencetakan 3D:Melacak Kemajuan Terbaru
Kemajuan dalam pengembangan dan sertifikasi material sedang berlangsung dalam industri pencetakan 3D yang masih matang. Misalnya, Database Senvol mencantumkan sebanyak 2.245 materi AM berbeda di tahun 2020 , dibandingkan dengan sekitar 1.700 material tahun lalu, yang kira-kira meningkat 30 persen.
Untuk mengikuti perkembangan terkini di pasar bahan cetak 3D, hari ini kami akan mengeksplorasi apa yang baru dalam bahan cetak 3D dan apa artinya bagi masa depan industri.
Materi cetak 3D untuk aplikasi medis dan gigi
Dalam industri medis, pencetakan 3D sudah digunakan untuk membuat implan ortopedi, peralatan bedah, dan peralatan gigi. Dan saat ini, teknologi tersebut secara aktif mendukung pertempuran melawan pandemi COVID-19, dengan memproduksi tes swab, pelindung wajah, dan suku cadang peralatan medis.
Penerapan pencetakan 3D untuk aplikasi medis telah mempercepat pengembangan material untuk sektor ini.
Satu area yang mengalami pertumbuhan adalah polimer performa tinggi untuk pencetakan implan 3D. Misalnya, perusahaan bahan kimia khusus, Evonik, mengumumkan peluncuran filamen PEEK tingkat implan bulan lalu.
Bahan tersebut dikatakan memenuhi persyaratan ASTM F2026, yang merupakan spesifikasi standar untuk polimer PEEK untuk aplikasi implan bedah. Menurut Evonik, bahan baru ini merupakan filamen berbasis PEEK pertama di pasaran yang dapat digunakan dalam bedah ortopedi dan maksilofasial.
Dalam nada yang sama, Andaltec, pusat penelitian Spanyol, telah mengumumkan bahwa mereka akan mengembangkan satu set polimer aktif baru untuk digunakan dalam pencetakan 3D perangkat medis.
Proyek yang diberi nama PoliM3D ini akan melihat karakterisasi filamen antibakteri dan analgesik baru untuk printer 3D FDM. Filamen baru ini akan digunakan untuk memproduksi implan, prostesis, dan alat bedah yang disesuaikan.
Selanjutnya, produsen filamen pencetakan 3D Polandia, Spectrum Filaments, telah meluncurkan filamen baru yang ditujukan untuk aplikasi medis – ABS Medis.
Filamen baru terbuat dari ABS Granulate, bahan yang memenuhi persyaratan kepatuhan biologis sertifikat USP di kelas VI atau ISO 10993-1, menurut Spectrum.
Ini juga disetujui untuk kontak dengan makanan, menurut standar Uni Eropa No. 10/2011 dan 21 CFR FDA. Materi ini menargetkan aplikasi, termasuk struktur pendukung untuk rehabilitasi dan gigi palsu ringan.
Bahan kedokteran gigi
Ada tren yang berkembang dalam industri kedokteran gigi untuk model gigi cetak 3D, dan semakin banyak, penggunaan akhir gigi palsu dan perangkat gigi, seperti aligner dan jembatan yang jelas.
Kemajuan ini didorong oleh evolusi bahan yang semakin bersertifikat untuk penggunaan jangka panjang di mulut manusia.
Misalnya, 3D Systems mengumumkan bahwa bahan gigi tiruan biokompatibel barunya, NextDent® Denture 3D+, telah mendapat izin 510(k) dari Badan Pengawas Obat dan Makanan AS (FDA) pada akhir 2019.
Material NextDent Denture 3D+ cocok untuk pencetakan 3D semua jenis basis gigi tiruan lepasan, sesuai dengan sifat mekanik bahan basis gigi tiruan konvensional.
Dalam upaya serupa untuk memenuhi syarat bahan gigi untuk pencetakan 3D, perusahaan AM, Rapid Shape, telah bermitra dengan produsen gigi, VOCO. Yang terakhir baru-baru ini mengalihkan fokusnya ke bahan cetak 3D, membawa ke pasar portofolio bahan kelas gigi dalam keluarga V-Print-nya.
Selain itu, produsen resin gigi Swiss, Saremco Dental AG, telah baru-baru ini merilis resin photopolymer baru. Bahan baru ini dirancang untuk restorasi permanen cetak 3D, seperti mahkota, inlay, onlay, dan veneer.
Pengujian bahan mengungkapkan bahwa resin gigi memiliki sifat mekanik yang sebanding dengan mahkota keramik tradisional yang ditemukan di industri gigi saat ini.
Adopsi yang lebih luas dari pencetakan 3D di bidang medis dan gigi sangat tergantung pada kecepatan inovasi material.
Hanya ketika profesional medis memiliki akses ke bahan yang biokompatibel, tahan lama, dan bersertifikat, akan ada cara bagi mereka untuk memungkinkan lebih banyak pasien mendapatkan manfaat dari produk medis dan gigi yang dipersonalisasi dan berkinerja lebih baik.
Material pencetakan 3D untuk aplikasi suhu tinggi
Penggunaan pencetakan 3D untuk aplikasi yang terpapar suhu tinggi menciptakan permintaan akan bahan tahan panas.
Hal ini menyebabkan lebih banyak produsen material, serta produsen sistem, mengembangkan dan meluncurkan material baru untuk memenuhi permintaan.
Salah satu contohnya adalah kolaborasi antara Roboze, produsen printer 3D ekstrusi Italia, dan SABIC, raksasa bahan kimia, pada filamen polimida termoplastik amorf, yang disebut EXTEM AMHH811F.
Material baru ini memiliki ketahanan yang tinggi terhadap suhu tinggi, berkat kapasitas defleksi panas hingga 230 °C. Bahan ini juga memiliki transisi kaca 247°C, yang diyakini para mitra sebagai bahan cetak 3D tertinggi. Selain itu, ia menawarkan sifat tahan api yang sangat baik, ketahanan kimia yang baik dan mempertahankan kekuatan mekaniknya pada suhu tinggi.
Demikian pula, Essentium telah menambahkan nilon suhu tinggi ke portofolio bahan untuk Ekstrusi Kecepatan Tinggi ( teknologi HSE). Aplikasi untuk material baru termasuk komponen mesin, jig atau perlengkapan untuk industri kedirgantaraan, semikonduktor dan minyak dan gas, antara lain.
Mengembangkan paduan aluminium untuk logam AM
Aluminium akan tetap menjadi grup logam dengan pertumbuhan tercepat untuk AM selama sepuluh tahun ke depan, menurut laporan terbaru. Salah satu faktor yang mendorong pertumbuhan ini adalah rantai pasokan aluminium global, yang semakin mengakui AM sebagai peluang generasi berikutnya dalam manufaktur aluminium.
Oleh karena itu, wajar saja melihat percepatan pengembangan material paduan aluminium untuk pencetakan 3D logam.
Satu perkembangan penting melibatkan kolaborasi antara Oerlikon, seorang ahli material, Linde, sebuah perusahaan gas industri, dan Technical University of Munich (TUM).
Didukung oleh €1.7 juta dalam pendanaan, tim berkomitmen untuk membawa paduan aluminium berkekuatan tinggi baru ke pasar pencetakan 3D.
Pengembangan paduan aluminium melibatkan banyak tantangan, seperti kehilangan penguapan elemen paduan dan risiko retakan mikro karena lingkungan suhu tinggi.
Tim siap mengatasi tantangan ini untuk membuat paduan baru tersedia untuk industri kedirgantaraan dan otomotif, di mana kekuatan dan pengurangan bobot merupakan persyaratan penting.
Mengembangkan paduan aluminium tahan benturan untuk pencetakan 3D otomotif
Dalam contoh lain, kelompok teknik, EDAG, telah mengembangkan paduan aluminium baru, sebagai bagian dari proyek penelitian 'CustoMat_3D' yang berfokus pada adaptasi AM untuk produksi seri otomotif.
Saat ini, paduan aluminium untuk AM tidak memenuhi persyaratan industri otomotif, seperti performa uji tabrak. Material yang baru dikembangkan dirancang untuk mengatasi tantangan ini dengan memberikan kekuatan yang lebih tinggi dan perpanjangan yang lebih tinggi pada saat putus.
Material telah diuji untuk beberapa aplikasi otomotif, menunjukkan hasil yang positif. Misalnya, dimungkinkan untuk menghemat berat dalam pengangkut roda beban berat yang dinamis dan komponen kompleks dengan persyaratan kekakuan tinggi dari area kotak roda. Beberapa penghematan lebih dari 30 persen dari potensi yang diharapkan.
Aluminium untuk Powder Bed Fusion dan Deposisi Energi Langsung
Selain contoh di atas, juga telah diluncurkan material aluminium dari produsen sistem. Bulan lalu, VELO3D, produsen printer 3D Powder Bed Fusion (PBF) logam, meluncurkan paduan Aluminium F357, yang terkenal karena kemampuannya untuk dianodisasi.
Anodisasi adalah proses pembentukan lapisan oksida pada permukaan bagian logam untuk melindunginya dari korosi atau memberikan permukaan yang lebih baik untuk pengecatan.
Paduan aluminium F357 adalah semakin diminati terutama di sektor kedirgantaraan dan otomotif.
Sementara aluminium tetap paling banyak digunakan di PBF, beberapa perusahaan mengadaptasi bahan untuk Deposisi Energi Langsung, sebuah proses yang menggunakan laser bertenaga tinggi untuk membangun struktur , lapis demi lapis, langsung dari bahan bubuk.
Salah satu contohnya adalah spesialis DED, Optomec, yang telah meluncurkan paduan aluminium untuk teknologi LENS-nya. Menurut perusahaan, paduan aluminiumnya memberikan permukaan akhir yang sangat baik, tingkat deposisi tinggi dan kepadatan sekitar 99,9 persen.
Meneruskan upaya untuk mensertifikasi bahan cetak 3D
Sertifikasi material sama pentingnya untuk memajukan pencetakan 3D seperti halnya pengembangan material. Ini membantu membuktikan konsistensi suku cadang AM, membuka jalan bagi aplikasi produksi.
Ada upaya berkelanjutan untuk mensertifikasi bahan untuk pencetakan 3D. Yang terbaru datang dari perusahaan sertifikasi ilmu keselamatan, UL, yang telah menerbitkan studi penelitian tentang efek pencetakan 3D pada sifat kinerja polimer yang kritis terhadap keselamatan.
Temuan ini memungkinkan kelompok standar untuk mengembangkan kerangka kerja untuk mengevaluasi dan memenuhi syarat polimer untuk pencetakan 3D, dan khususnya, filamen ABS dan PEI tahan api.
Menurut UL, 'hasil penelitian memberikan pengetahuan awal yang diperlukan untuk mengembangkan pedoman sertifikasi bahan polimer yang ditujukan untuk pencetakan 3D dan pedoman untuk persyaratan penyusunan'.
Karakterisasi bahan
Konsistensi sangat penting untuk pembuatan aditif. Dan itu dimulai dengan kontrol dan karakterisasi bahan baku.
Dalam manufaktur, kualitas bahan baku akan menentukan kualitas produk akhir. Tapi apa itu bahan AM berkualitas tinggi, dan bagaimana cara mengevaluasi kualitas ini? Misalnya, dengan bahan bubuk, kualitasnya adalah produk dari lusinan variabel, termasuk ukuran partikel, morfologi, sifat termal, penyerapan air, dan banyak lagi.
Dengan begitu banyak faktor yang mempengaruhi kualitas material, karakterisasi material – proses penyelidikan dan pengukuran sifat material untuk memahami kinerja material – menjadi penting.
Itulah mengapa menarik melihat perusahaan memasuki bidang karakterisasi material untuk AM.
Pada awal tahun, pemimpin sertifikasi produk dan material global, Element, mengumumkan peluncuran fasilitas karakterisasi khusus untuk serbuk AM.
Peralatan pengujian baru akan memungkinkan untuk analisis komposisi kimia, analisis saringan serbuk, distribusi ukuran partikel, laju aliran, dan pengujian lainnya – semuanya untuk memastikan bubuk tersebut asli, murni, seragam, dan siap untuk diproses.
Materi pencetakan 3D:Sektor yang berkembang
Berita tentang perkembangan baru, kemitraan dan kegiatan standardisasi di bidang bahan cetak 3D muncul hampir setiap hari. Ini menunjukkan sektor yang dinamis, tumbuh sebagai tanggapan atas permintaan bahan maju yang berfokus pada produksi.
Ke depan, kami berharap bahwa laju inovasi dalam bahan akan meningkat, memperluas pilihan bahan dan membuka kemungkinan baru dan pasar baru untuk pencetakan 3D.
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang keadaan pasar bahan cetak 3D, lihat laporan Lanskap Manufaktur Aditif 2020 terbaru kami di sini .
