4 Bahan Khusus Dibuat Untuk Pembuatan Aditif

Dengan pertumbuhan manufaktur aditif yang berkelanjutan, perusahaan dan peneliti telah menemukan berbagai sub-teknologi, add-on, dan sarana untuk mengoptimalkan cetakan. Namun, cara lain untuk mencapai objek yang dioptimalkan adalah dengan mengoptimalkan bahan yang digunakan. Ini telah memunculkan berbagai bahan yang dibuat untuk pencetakan 3D, yang semuanya menunjukkan sifat ideal yang dicapai melalui kontrol yang presisi.

Beberapa dari bahan ini telah dirancang dengan sangat khusus untuk atau dengan pencetakan 3D dan dengan demikian menghadirkan teknologi dengan karakteristik dan fitur baru yang baru. Berikut adalah beberapa materi yang paling menjanjikan:

Scalmalloy

Kredit Foto:Beamler

Disebut-sebut sebagai bahan asli pertama yang secara khusus dikembangkan untuk pencetakan 3D, campuran skandium (SC), aluminium (AL) dan magnesium (M) ini semuanya digabung menjadi satu paduan. Materi tersebut awalnya dikembangkan dan dipatenkan oleh APWorks, anak perusahaan grup Airbus. Sebagai bahan cetak logam, ia menghadirkan beberapa fitur unik seperti peningkatan kekuatan (kebanyakan karena adanya Skandium).

Dalam hal kekuatan, ia dapat mengalahkan aluminium tradisional dan banyak paduan turunannya. Ini bahkan lebih kuat dari titanium dalam hubungannya dengan menjadi ringan dan tahan korosi. Tentu saja, bahannya bisa mahal untuk dibuat karena mengandung Skandium, yang merupakan logam langka yang juga mahal untuk diekstraksi dari bijihnya. Harga atau Skandium dapat berfluktuasi antara US$4000 dan US$20.000 per kilogram, dengan lokasi penambangan utama berada di China dan Rusia.

Scalmalloy paling berguna untuk suku cadang dengan daya tahan tinggi dan tahan lama. Inilah sebabnya mengapa menjadi populer di industri otomotif dan robotika, sering menjadi bagian dari penukar panas. Seperti yang diduga, Scalmalloy juga memainkan peran penting dalam industri asalnya:kedirgantaraan.

Materi SLM Generasi Baru

Kredit Foto:TU Graz        

Logam ini berasal dari TU Graz Austria, yang menerapkan campuran silikon nitrida untuk mengembangkan Baja Tahan Karat khusus AM logam. Disebut sebagai bahan NewGen SLM, bahan ini menghadirkan reaksi yang lebih terkontrol selama proses pembentukan, menghasilkan penyelesaian permukaan yang lebih baik dan meminimalkan kebutuhan akan penyangga. Baja tahan karat 316L adalah salah satu bahan yang paling umum digunakan di berbagai industri di seluruh dunia dan versi NewGen menghadirkan karakteristik yang ditingkatkan secara khusus untuk pencetakan dengan Selective Laser Melting.

Para peneliti menguji berbagai versi ramuan baja tahan karat yang dimodifikasi dengan beberapa campuran. Dalam menguji bahan lain untuk sifat mekanik dan porositas, mereka sampai pada kesimpulan bahwa distorsi dalam sintering dapat direduksi melalui kontrol ketat silikon nitrida dan boron di dalamnya. Mereka menerbitkan temuan ini dalam artikel akademis “Meningkatkan Stabilitas Dimensi dan Sifat Mekanik Sinter AISI 316L + B dengan Penambahan Si3N4“.

Karena borida meningkatkan kepadatan sinter, mereka tidak menyatu dengan baik dalam bahan berbasis besi. Akibatnya, lapisan yang tidak diinginkan dapat terbentuk di sekitar partikel. Silikon nitrida mengurangi faktor ini dan menghasilkan penyelesaian permukaan yang lebih baik. Para peneliti telah memodifikasi bubuk logam tidak hanya untuk sifat mekanik dan penggunaan akhir yang lebih baik, tetapi juga agar material NewGen SLM memerlukan struktur pendukung yang lebih sedikit. Dengan demikian, baja tahan karat yang dimodifikasi bahkan bisa lebih ringan daripada cetakan logam konvensional.

Saat ini, para peneliti masih mengkomersialkan bahan khusus ini. Mereka juga meningkatkan penelitian ini untuk menguji bahan lain yang mungkin bermanfaat dengan cara yang sama. Pekerjaan mereka telah menerima pemberitahuan dan mereka bekerja dengan program beasiswa spin-off untuk mendirikan start-up yang tepat.

3D Dicetak Paduan Aluminium Kekuatan Tinggi

https://www.youtube.com/watch?v=8YwlenA4bdg

Diciptakan oleh HRL Laboratories, jenis aluminium ini baru-baru ini dikomersialkan dan didaftarkan oleh Asosiasi Aluminium. Aluminium berkekuatan tinggi yang diproduksi secara aditif, juga menandai pendaftaran pertama Asosiasi Aluminium untuk paduan semacam itu, menerima nomor pendaftaran 7A77.50 untuk bubuk aluminium, dan nomor 7A77.60L untuk paduan cetak itu sendiri.

Bahan ini juga istimewa karena menandai sistem pendaftaran paduan aditif baru asosiasi pada bulan Februari 2019. Ini adalah akibat langsung dari berbagai bahan baru yang muncul karena kemampuan manufaktur aditif. Ini adalah paduan pertama dari jenisnya yang dapat dicetak.

Secara kimia, paduan ini dikembangkan menggunakan teknik fungsionalisasi nanopartikel HRL. Bahan khusus ini menggunakan nanopartikel berbasis zirkonium, namun, keuntungan nyata dari mode produksi bahan ini adalah dapat diterapkan pada berbagai macam logam dan paduan lain yang sering dianggap tidak dapat dicetak. Akibatnya, HRL juga mencari berbagai cara lain untuk membawa materi baru ke dunia pencetakan 3D.

Kristalografi, Metamaterial &Struktur Plastik Terkaku di Dunia

Kredit Foto ETH Zurich/MIT

Pengaturan material baru tidak selalu tentang menemukan material baru atau mengubah komposisi kimia suatu material agar dapat dicetak seperti yang diilustrasikan pada contoh sebelumnya. Terkadang cara baru menggunakan bahan yang ada dapat memberikan sesuatu yang luar biasa. Demikian halnya dengan berbagai struktur material yang berisi material yang disusun sedemikian rupa sehingga menghasilkan hasil yang menarik.

Proyek gabungan antara MIT dan ETH Zurich sebagai salah satu contohnya. Para peneliti menciptakan bahan dengan kekakuan tertinggi untuk rasio berat mungkin dengan mengatur ulang konstruksi plastik pada skala nano. Ini menghasilkan material yang sangat kaku, sekaligus menyeimbangkan kekakuan ini dengan bobot yang relatif rendah. Intinya, mereka telah mengembangkan bahan yang paling kaku, karena cukup dekat dengan batas teoretis yang dimungkinkan oleh fisika hanya dengan mengubah cara struktur mikronya diatur.

Rasio kekakuan terhadap berat semacam ini sangat penting untuk implan medis berkekuatan tinggi, pesawat terbang, dan mobil balap. Seperti yang disebutkan sebelumnya, ide utama tidak sebanyak material yang digunakan seperti dalam konstruksi pada skala mikro. Dengan penggunaan pola rangka, ikat pinggang, dan lengkungan yang rumit, para peneliti memaksimalkan kekuatan dan daya tahan.

Demikian pula, para peneliti Universitas Sheffield dan Imperial College sedang meneliti penggunaan mikrostruktur baru dalam cetakan untuk meningkatkan daya tahan, dengan harapan dapat menciptakan cara baru untuk mencetak paduan. Pekerjaan mereka dalam penggunaan metamaterial kristalografi memanfaatkan pemodelan atom komputer untuk membuat struktur yang belum pernah terlihat sebelumnya. Struktur kristal ini, seperti yang dijelaskan, menghasilkan cetakan yang keluar tanpa batas butir, terus menerus dan tidak terputus. Ini memberikan toleransi kerusakan, kekuatan, dan ketangguhan yang lebih baik pada cetakan akhir.

Bahan-bahan tersebut memiliki susunan titik-titik dan struts secara periodik, membuatnya ringan sambil menunjukkan kombinasi sifat-sifat yang tidak terjadi pada padatan konvensional. Dengan menggunakan mekanisme pengerasan yang ditemukan dalam bahan kristal untuk mengembangkan bahan yang kuat dan tahan terhadap kerusakan, mereka menciptakan bahan yang dapat dicetak yang tidak mungkin dikelola oleh manufaktur subtraktif.

Gagasan serupa meresapi bidang pencetakan 4D, di mana struktur mikro sangat seimbang sehingga mengubah bahan rata-rata menjadi robot atau item fungsional dengan berbagai pengaturan. Pencetakan 3D sering memberikan kemampuan ini untuk mengotak-atik detail terkecil hingga mencapai tujuan yang dirancang dan mendorong penciptaan bentuk baru dalam dunia manufaktur dan penelitian.