Meminimalkan Pemborosan Material dalam Proses SLS

Salah satu keuntungan prinsip yang dimiliki teknik manufaktur aditif dibandingkan pemesinan tradisional adalah pengurangan dramatis dalam limbah material yang dibuat selama proses produksi. Hal ini tidak hanya menghasilkan penghematan biaya yang nyata, tetapi juga membantu membuat alasan kuat untuk manufaktur aditif sebagai teknologi yang benar-benar berkelanjutan dan hemat biaya. Metode sintering laser selektif (SLS) sangat menarik dalam hal ini, berkat potensi untuk menggunakan kembali bahan limbah di akhir proses pencetakan — peluang untuk secara dramatis mengurangi biaya bahan. Setelah pencetakan selesai, semua bahan sisa di tempat tidur bubuk dapat dengan mudah dikumpulkan dan digunakan kembali dalam proyek berikutnya, yang secara teoritis akan menghilangkan limbah bahan sama sekali. Namun, dalam praktiknya, proses ‘upcycling’ tidak sesederhana itu…

Penting untuk diketahui bahwa (pada saat penulisan) mengumpulkan dan menggunakan kembali bubuk sisa tidak mungkin dilakukan dengan bahan tertentu. Misalnya, komposit kayu-polimer yang saat ini tersedia untuk pencetakan dibatasi oleh kualitas dan kemurnian materialnya, dan tidak akan cocok untuk didaur ulang hingga teknologi untuk pemisahan material tersedia. Masalah serupa muncul dengan sejumlah bubuk logam yang banyak digunakan, di mana produk sampingan dari proses SLS berpotensi mempengaruhi kualitas kimia dari bubuk yang tersisa. Juga, bahkan dengan tingkat presisi tertinggi selama proses sintering, pasti akan ada partikel ekstra di tempat tidur bubuk yang menyatu tanpa menempel pada bagian, mempengaruhi distribusi ukuran material dan dengan demikian menyebabkan inkonsistensi jika digunakan kembali.

Ada juga kekhawatiran tentang apakah proses daur ulang dapat berdampak pada kualitas mekanik bahan (baik logam dan plastik) dan dengan demikian mempengaruhi kegunaannya di masa depan, terutama ketika AM digunakan untuk produksi daripada prototipe. Ada penelitian akademis yang sedang berlangsung di bidang ini dan dampak potensialnya pada keberlanjutan dan biaya pembuatan aditif. Khususnya, untuk industri seperti kedirgantaraan, di mana bahan baku yang digunakan untuk pembuatan aditif cukup mahal dan bagian yang dicetak harus dikirimkan ke spesifikasi yang paling tepat, dapat mendaur ulang bahan baku yang tidak terpakai tanpa mempengaruhi sifat mekaniknya akan sangat memperkuat kasus bisnis untuk AM sebagai alat produksi.

Mengingat hal ini, sejumlah perusahaan telah mulai mencari cara untuk memecahkan masalah ini untuk SLS dan proses lainnya, memastikan bubuk sisa sebanyak mungkin dapat didaur ulang. Misalnya, aliran gas dapat dimasukkan ke dalam printer untuk menyaring produk sampingan yang dibuat selama proses sintering. Setelah pencetakan selesai, bahan yang tersisa dapat diayak secara otomatis, sehingga partikel yang telah menyatu dihilangkan dan distribusi ukuran partikel tetap konsisten. Demikian pula, mesin SLS tertentu, seperti Renishaw AM250, menggabungkan platform build tertutup, yang menghilangkan kelembapan, nitrogen, dan oksigen selama pencetakan untuk meminimalkan perubahan kimia apa pun pada lapisan bubuk.

Tantangannya di sini adalah bahwa volume sebenarnya dari bahan sisa yang dapat digunakan kembali setelah pencetakan akan sangat bervariasi tergantung pada pilihan bahan, model printer, dan teknik AM tertentu yang digunakan. Dalam kasus ekstrem (seperti saat menggunakan mesin yang tidak memiliki langkah-langkah yang dijelaskan di atas), ada kemungkinan tidak ada bahan yang dapat didaur ulang. Ini harus dipertimbangkan sebelum berinvestasi pada printer 3D baru, terutama jika biaya material yang berkelanjutan menjadi perhatian utama. Jika dikombinasikan dengan pengemasan volume dan penjadwalan produksi yang dipertimbangkan dengan baik, pendekatan yang efektif untuk meminimalkan limbah material akan membantu menurunkan biaya keseluruhan manufaktur aditif, dan mendorong lebih banyak perusahaan yang berpikiran maju untuk mengeksplorasi penggunaannya sebagai alat produksi.