Panduan Komprehensif untuk Material Jetting 3D Printing

Material Jetting menonjol di antara teknologi pencetakan 3D lainnya karena kemampuannya menghasilkan suku cadang yang sangat akurat dengan permukaan akhir yang halus. Sejak kemunculannya di akhir 1990-an, Material Jetting adalah teknologi pencetakan 3D yang ideal untuk menghasilkan prototipe visual penuh warna, cetakan injeksi, dan pola casting.

Tutorial hari ini akan membahas lebih dekat Material Jetting proses, keunggulan dan keterbatasan teknologi serta aplikasi terbaru untuk dan perkembangan di  Material Jetting.

Bagaimana cara kerja Pengaliran Material?

Material Jetting adalah proses pencetakan inkjet di mana printhead digunakan untuk menyimpan bahan fotoreaktif cair ke platform pembuatan lapis demi lapis. Mirip dengan Stereolithography (SLA), Material Jetting menggunakan sinar UV untuk memperkuat material. Metode pengendapan material bervariasi dari printer ke printer dan dapat melibatkan pendekatan pengaliran terus menerus atau Drop-on-Demand (DOD). Perhatikan bahwa teknik DOD biasanya digunakan untuk menyimpan bahan cair kental.

Tinjauan langkah demi langkah pada proses:

• Setelah resin cair dipanaskan terlebih dahulu untuk mendapatkan viskositas yang lebih baik, kepala cetak mulai bergerak di atas platform pembuatan, menyimpan lapisan pertama material jika diperlukan.
• Struktur pendukung dicetak secara bersamaan dengan bagian untuk memastikan stabilitasnya selama pencetakan.
• Material yang diendapkan kemudian terkena sinar UV, menyembuhkan (memadat) lapisan material dalam proses yang dikenal sebagai fotopolimerisasi.
• Setelah lapisan pertama mengeras, platform pembangunan diturunkan satu lapisan setinggi dan prosesnya diulang sampai bagian selesai.
• Struktur pendukung sekarang dapat dihapus dari bagian, siap untuk pasca-pemrosesan.

Kelebihan Pengaliran Material

• Akurasi: Material Jetting membanggakan salah satu tingkat akurasi tertinggi di antara teknologi pencetakan 3D. Berkat pengendapan yang tepat dari tetesan kecil material, lapisan dapat dicetak setipis 0,013 mm, memungkinkan komponen dengan permukaan akhir yang sangat halus dan memungkinkan komponen dengan fitur kecil namun sangat akurat untuk diproduksi.
• Bagian penuh warna dan multi-bahan: Pengaliran Bahan dapat digunakan untuk pencetakan penuh warna dan, terutama, pencetakan 3D multi-bahan, karena kepala cetak yang digunakan dalam proses pencetakan biasanya menggabungkan beberapa nozel. Nozel ini dapat menyimpan bahan yang berbeda dan/atau warna yang berbeda dalam satu proses pencetakan. Oleh karena itu, objek yang dibuat melalui proses pencetakan pengaliran material dapat memiliki berbagai sifat material seperti kekakuan, fleksibilitas, keburaman, dan tembus cahaya.
• Struktur pendukung: Meskipun Material Jetting membutuhkan struktur pendukung, ini dapat dengan mudah dilarutkan dalam rendaman ultrasonik. Jika dilarutkan dengan benar, penyangga tidak meninggalkan bekas di permukaan setelah dilepas.

Batasan Pengaliran Material

• Sifat mekanik buruk: Objek yang diproduksi dengan Material Jetting biasanya lebih lemah, terutama jika dibandingkan dengan teknik pencetakan 3D lainnya seperti SLS. Hal ini membuat bagian yang disemprot bahan umumnya tidak cocok untuk aplikasi fungsional – dengan Pengaliran Bahan biasanya digunakan untuk memproduksi suku cadang yang tampilannya lebih penting daripada fungsinya.
• Proses pencetakan lambat: Material Jetting agak terkendala dengan kecepatan proses pencetakan. Karena tetesan kecil material diendapkan di sebagian kecil area bangunan pada satu waktu, prosesnya membutuhkan lebih banyak waktu untuk membuat bagian.
• Batasan materi: Untuk Pengaliran Bahan, biasanya hanya bahan kental yang berhasil dicetak. Namun, jumlah bahan kental yang dapat digunakan dalam proses pencetakan saat ini agak terbatas. Lihat di bawah untuk mengetahui lebih lanjut tentang bahan yang digunakan dalam Pengaliran Bahan.

Bahan yang digunakan dalam Pengaliran Bahan

Saat ini, dua material yang paling umum digunakan untuk Material Jetting adalah photopolymers (dalam bentuk cair) dan casting wax.

Stratasys dan Sistem 3D adalah dua spesialis Material Jetting yang paling dikenal di pasar , menawarkan berbagai plastik dan komposit yang dapat disembuhkan dengan foto. Stratasys, misalnya, baru-baru ini mengembangkan apa yang disebut "bahan digital", yang digunakan dalam teknologi PolyJet miliknya.

Bahan ini menggabungkan dua atau lebih fotopolimer, menghasilkan bahan dengan sifat hibrida (misalnya menggabungkan kekakuan dengan fleksibilitas). Meskipun benda yang diproduksi dengan bahan tersebut lemah dan rapuh, ada juga bahan yang dioptimalkan untuk aplikasi spesifik seperti perkakas dan pengecoran investasi.

Saat ini banyak penelitian sedang dilakukan untuk memperluas jangkauan bahan yang dapat digunakan dengan pengaliran material, dan logam, keramik, dan silikon sudah mulai memasuki pasar.

Perusahaan Israel Xjet, misalnya, telah mengembangkan teknologi NanoParticle Jetting untuk logam dan keramik. Dengan teknologi ini, partikel keramik atau logam disuspensikan dalam formulasi cair, yang kemudian dihilangkan selama tahap sintering.

Tonggak sejarah lain dalam material untuk Material Jetting telah dicapai dengan pencetakan 3D silikon, yang dikembangkan oleh ACEO ®, sebuah divisi dari raksasa kimia Jerman Wacker Chemie AG. Pertama kali diluncurkan pada tahun 2016, teknologi ACEO® menggunakan teknik “drop-on-demand” untuk membuat 100% silikon serta komponen multi-material dengan warna dan kekerasan yang berbeda.

Aplikasi Umum

Manfaat yang ditawarkan oleh Material Jetting menjadikannya teknologi yang ideal untuk pembuatan prototipe dan perkakas. Misalnya, desainer dapat memanfaatkan kemampuan multi-material Material Jetting untuk menghasilkan prototipe visual penuh warna yang sangat akurat.

Contoh yang baik adalah Audi Pre-Series Centre:menggunakan Stratasys ' material jetting technology, produsen mobil telah mampu membuat prototipe multi-material yang berfungsi penuh untuk mempercepat proses verifikasi desainnya.

Industri medis semakin menggunakan Material Jetting untuk produksi anatomis realistis model baik untuk tujuan pendidikan maupun perencanaan dan pelatihan pra-bedah.

Material Jetting dapat digunakan di universitas kedokteran dan rumah sakit untuk mencetak 3D model anatomi penuh warna yang terlihat seperti bagian tubuh asli. Model tersebut tidak hanya membantu mahasiswa kedokteran untuk memiliki pengalaman belajar yang lebih baik, tetapi juga memungkinkan ahli bedah untuk merencanakan dan mempersiapkan operasi lebih efisien daripada dengan gambar 2D.

Selain itu, Material Jetting juga bagus -cocok untuk produksi cetakan dan pola pengecoran volume rendah. Berkat teknologi pencetakan 3D ini, perkakas untuk cetakan injeksi dan pengecoran investasi dapat diproduksi lebih cepat dan lebih murah sementara mencapai tingkat kerumitan yang lebih tinggi yang tidak mungkin dicapai dengan pembuatan perkakas tradisional.

Pengaliran Bahan juga dapat berguna untuk pencetakan 3D perangkat elektronik. Misalnya, printer DragonFly 2020 Pro 3D Nano Dimension menyimpan tinta perak konduktif untuk membuat sirkuit elektronik multilayer, prototipe PCB, dan antena.

Printer 3D Pengaliran Material

Material Jetting 3D printer memiliki beragam volume build mulai dari ukuran sedang (380 x 250 x 200 mm) hingga ukuran besar (1000 x 800 x 500 mm), yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan spesifik tanpa mengurangi keakuratan Bagian yang dicetak 3D. Stratasys dan Sistem 3D saat ini merupakan produsen utama printer Material Jetting 3D.

Misalnya, printer 3D ProJet MJP 5600 dari Sistem 3D menggunakan teknologi Pencetakan MultiJet yang dipatenkan untuk membuat bagian multi-material berwarna-warni untuk pembuatan prototipe dan fabrikasi perkakas yang cepat. Sistem ini kompatibel dengan materi VisiJet® milik perusahaan. Volume pencetakan mesin adalah 518 x 381 x 300 mm, ideal untuk komponen berukuran sedang.

Printer 3D J750 adalah pengembangan terbaru dalam sistem Material Jetting dari Stratasys. J750 mengandalkan teknologi PolyJet yang dipatenkan. Mesin ini memiliki volume build 490 x 390 x 200 mm dan juga menawarkan pencetakan 3D multiwarna dan multimaterial dengan 6 material berbeda secara bersamaan.

Singkatnya

Material Jetting adalah teknologi yang ideal untuk membuat prototipe fungsional dan perkakas, karena memberikan warna penuh dan bagian multi-material dengan akurasi dimensi yang tinggi.

Namun, dengan photopolymer dan material lainnya sedang berlangsung penelitian lebih lanjut, Material Jetting juga memiliki potensi untuk membawa solusi inovatif untuk produksi bagian akhir, khususnya di bidang elektronik cetak 3D.

Berkat teknologi drop-on-demand, Material Jetting juga menunjukkan menjanjikan untuk bioprinting, dengan kemampuan untuk merevolusi kedokteran regeneratif dan rekayasa jaringan.