Pengantar Pencetakan 3D dengan Plastik

Sejak Chuck Hull mencetak prototipe pertamanya di rumah lebih dari 30 tahun yang lalu, plastik telah menjadi jenis material yang paling terkait dengan bidang manufaktur aditif. Pencetakan 3D dengan plastik memungkinkan pembuatan prototipe berkualitas dengan cepat, tetapi dengan kemajuan terkini dalam bahan dan teknologi pencetakan, juga menawarkan peluang untuk pembuatan komponen fungsional, yang cocok untuk produksi massal. Dalam tutorial singkat ini, kita akan melihat secara dekat beberapa opsi yang saat ini tersedia untuk pencetakan dengan plastik, kelebihan/kekurangannya masing-masing, dan beberapa hal utama yang harus Anda pertimbangkan sebelum memilih bahan untuk proyek Anda.

Evolusi bahan plastik untuk pembuatan aditif

Jumlah bahan yang tersedia untuk proyek manufaktur aditif telah meningkat pesat selama bertahun-tahun, yang berarti berbagai pilihan sekarang berada di bawah payung 'plastik'. Oleh karena itu, penting untuk mempertimbangkan pilihan Anda dengan hati-hati untuk setiap proyek sebelum membuat keputusan tentang apa yang akan dicetak. Pilihan Anda meliputi:

• ABS (Akrilonitril Butadiena Styrene). ABS digunakan untuk berbagai bagian fungsional saat ini, mulai dari pipa pembuangan hingga suku cadang mobil, dan bahkan batu bata LEGO! ABS sangat serbaguna, sangat kuat, tahan lama, dan cocok untuk teknik pasca-pemrosesan, seperti pengamplasan atau perekatan. Namun, bahannya tidak dapat terurai secara hayati, dan harus disimpan dalam wadah kedap udara saat tidak digunakan, karena bahan tersebut dapat menyerap kelembapan dan terpengaruh oleh paparan sinar matahari dalam waktu lama — keduanya akan menurunkan kualitas bagian cetakan Anda. Selain itu, asap yang dihasilkan dapat menyebabkan iritasi, yang berarti ventilasi diperlukan selama pencetakan (walaupun printer tertentu menyertakan filter untuk mengimbanginya).
• PLA (Asam Polilaktat). PLA adalah bahan biodegradable yang dibuat dari sumber terbarukan. Ini berarti sangat cocok untuk mencetak barang sekali pakai, atau bagian apa pun ketika faktor lingkungan menjadi perhatian serius. Ini bahkan telah digunakan dalam aplikasi medis, untuk membuat jahitan dan bagian bedah yang hanya berubah menjadi asam laktat yang tidak berbahaya setelah pasien sembuh. Ini dapat diampelas dan dicat dengan cara yang sama seperti ABS, meskipun menempelkannya sedikit lebih keras dan tidak tahan panas juga. Ini juga memerlukan penyimpanan yang hati-hati, seperti halnya ABS, karena penyerapan kelembapan dapat memengaruhi hasil cetakan.
• PVA (Polivinil Alkohol). Ini adalah plastik khusus yang larut dalam air yang sering digunakan untuk membuat struktur pendukung untuk suku cadang selama proses pencetakan yang dapat larut dengan mudah nanti. Ini dapat mempercepat tahap pasca-pemrosesan, tetapi ini hanya dapat dicapai dengan menggunakan printer dengan banyak ekstruder. Ini juga cukup mahal dan membutuhkan penyimpanan kedap udara setiap saat.
• PC (Polikarbonat). Ini adalah termoplastik yang sangat kuat dan tahan yang sering digunakan untuk membuat cakram padat, kaca anti peluru, dan produk lain yang daya tahannya merupakan faktor kunci. Ini memiliki kekuatan dampak tinggi, dan tampilan transparan yang sangat menarik bagi banyak pengguna. Seperti halnya ABS, ini membutuhkan ventilasi selama pencetakan, karena menghasilkan banyak partikel halus yang dapat mengiritasi mata pengguna dan menyumbat kepala printer jika tidak dirawat dengan benar. Bahan ini juga lebih rentan melengkung daripada bahan lainnya.
• HDPE (Polietilen densitas tinggi). HDPE adalah termoplastik berbasis minyak bumi, sering digunakan untuk membuat bagian yang dapat didaur ulang, seperti botol. Kerugian utamanya adalah cukup sulit untuk merekat dengan bahan lain dan bisa sangat sulit untuk dikerjakan dibandingkan dengan opsi lain. Namun, ini adalah pilihan yang sangat menarik bagi perusahaan yang ingin mengadopsi pendekatan manufaktur yang berkelanjutan dan ramah lingkungan.
• HIPS (Polistirena berdampak tinggi). Ini adalah bahan pendukung larut lainnya, mirip dengan PVA, meskipun larut dalam limonene daripada air, dan memiliki sifat bahan yang mirip dengan ABS saat dicetak. Ini adalah bahan yang relatif baru yang masih memantapkan dirinya di antara perusahaan manufaktur aditif.
• PA (Nilon). Nylon adalah tambahan yang relatif baru untuk keluarga bahan cetak 3D yang menawarkan keserbagunaan luar biasa dalam hal penyelesaian dan pilihan warna. Ini juga merupakan bahan gesekan rendah, yang menjadikannya pilihan yang sangat menarik untuk komponen mesin cetak, seperti roda gigi. Ini kuat, tahan lama dan fleksibel, meskipun perlu diingat bahwa itu harus dikeringkan sebelum dicetak dan dapat terbukti rentan melengkung jika dibiarkan dingin terlalu cepat. Saat mencetak dengan nilon, suhu pencetakan biasanya lebih tinggi dari bahan lain, jadi pastikan printer Anda dapat mengakomodasi hal ini.
• PEEK (Polyetheretherketone). Ini adalah polimer termoplastik, yang biasa digunakan di bidang medis untuk pembuatan implan bedah, berkat sifatnya yang inert secara kimiawi, biokompatibel, dan dapat disterilkan. Penelitian juga sedang dilakukan untuk menentukan aplikasi potensialnya di industri otomotif, berkat sifat kekerasan dan abrasi yang sangat baik. Namun, terlepas dari keserbagunaannya yang luar biasa, PEEK dapat menjadi tantangan untuk dicetak, sehingga diperlukan printer khusus, dengan ruang tertutup dan alas panas yang mampu mencapai suhu hingga 400 °C.
• TPE (Elastomer Termoplastik). TPE adalah bahan serbaguna, tidak beracun, seperti karet yang banyak digunakan untuk mencetak komponen fleksibel (pegas, casing ponsel, dll.). Namun, tidak cocok untuk digunakan di semua printer, karena filamen telah diketahui membuat penyumbatan pada jenis ekstruder tertentu.
• TPU (Poliuretana Termoplastik). TPU mirip dengan TPE dalam hal sifat mekaniknya, tetapi sedikit lebih mudah untuk mencetak lebih cocok untuk bagian kerja, berkat ketahanannya yang lebih tinggi terhadap abrasi, pelarut, minyak dan gemuk. Ia juga mempertahankan elastisitasnya pada suhu yang lebih dingin.
• PMMA (Polimetil Metakrilat). Juga dikenal sebagai plastik akrilik, PMMA adalah plastik kaku dan transparan yang ideal untuk cetakan kecil dengan banyak detail halus. Ini menjadikannya pilihan yang sangat menarik untuk aplikasi kreatif, seperti miniatur atau pahatan, atau bagian apa pun yang membutuhkan difusi cahaya. Ini tidak cocok untuk bagian mana pun yang akan mengalami panas atau tekanan, dan meskipun tingkat detail yang dapat dicapai sangat tinggi, lapisan individu akan sedikit lebih terlihat dibandingkan dengan bahan lain, jadi ini harus diperhitungkan dalam model 3D Anda. Selain itu, pencetakan dengan PMMA mungkin memerlukan penyetelan halus nozzle dan alas panas, pada printer dengan ruang tertutup untuk meminimalkan penyusutan selama proses pendinginan.

Baru-baru ini, sejumlah bahan berbasis plastik telah diperkenalkan yang menggabungkan elemen logam, memungkinkan objek untuk dicetak dengan beberapa kualitas bagian logam tanpa menambah kerumitan pencetakan 3D dengan logam.

Hal-hal penting yang perlu dipertimbangkan saat memilih plastik

1. Sifat material apa yang Anda butuhkan dari bagian cetakan akhir Anda? Ini harus benar-benar jelas sebelum keputusan apa pun dibuat. Pertimbangkan apa yang akhirnya akan digunakan untuk; apakah itu dimaksudkan untuk menjadi prototipe, atau produk fungsional yang akan digunakan sehari-hari secara intensif?
2. Periksa diameter filamen untuk memastikannya kompatibel dengan printer Anda. Meskipun printer tertentu dapat menerima beberapa diameter, sebaiknya periksa terlebih dahulu sebelum melakukan pembelian.
3. Periksa ketebalan dinding minimum/maksimum yang akan dapat dicetak dan pastikan model 3D Anda mengakomodasi hal ini.
4. Pertimbangkan apakah dukungan atau overhang akan diperlukan selama pencetakan dan pastikan ini diperhitungkan dalam model Anda untuk memastikan stabilitasnya. Jika printer Anda mengizinkannya, Anda mungkin ingin mempertimbangkan materi pendukung khusus.
5. Pastikan metode penyimpanan yang tepat digunakan. Seperti yang akan Anda lihat di atas, banyak bahan cetak 3D plastik yang umum digunakan memerlukan metode penyimpanan khusus untuk memastikan hasil yang berkualitas. Pastikan untuk mengikuti petunjuk yang diberikan saat menyimpan filamen Anda di antara proyek.
6. Pastikan printer Anda dapat beroperasi pada suhu ekstrusi yang tepat untuk bahan yang dipilih dan alas pemanas yang sesuai digunakan. Suhu yang salah akan menghasilkan hasil yang kurang optimal.