Logam Mulia Pencetakan 3D – Pendekatan Baru?
Sebuah studi baru-baru ini oleh SmarTech telah menilai pasar bahan logam mulia dalam manufaktur aditif sebesar $250 juta pada tahun 2028. Ini menunjukkan bahwa Sementara pencetakan 3D masih relatif dalam tahap awal pengembangannya, ini adalah area yang terus berkembang. Pencetakan 3D logam mulia seperti emas, perak, atau platinum sangat ideal untuk aplikasi kelas bawah dan kelas atas dengan tingkat penyesuaian dan kebebasan desain yang tinggi. Dengan pemikiran ini, industri seperti perhiasan, pembuatan jam tangan, gigi, dan elektronik dapat memperoleh manfaat yang sangat besar dari pencetakan 3D dengan bahan-bahan ini.
Kita akan melihat bagaimana pencetakan 3D dengan logam mulia bekerja, keterbatasan teknologi, dan bagaimana aplikasi dapat berkembang di masa depan.
Manufaktur Langsung dan Tidak Langsung
Ada dua pendekatan utama untuk pencetakan 3D logam mulia:manufaktur langsung dan tidak langsung . Dengan manufaktur tidak langsung, pencetakan 3D digunakan untuk memproduksi alat seperti cetakan dan cetakan untuk proses tradisional. Pencetakan 3D langsung, di sisi lain, mengacu pada pembuatan bagian langsung dari desain.
Manufaktur tidak langsung dengan logam mulia melibatkan pencetakan 3D pola lilin untuk digunakan dalam casting investasi. Stereolithography (SLA) biasanya digunakan untuk membuat pola seperti itu dari resin seperti lilin yang dapat dicetak. Selama proses ini, laser sinar UV bergerak di atas lapisan photopolymer cair (resin), secara selektif memadatkan material. Setelah pola lilin selesai, kemudian ditutup dengan bahan tahan panas seperti plester, dan dimasukkan ke dalam oven di mana lilin dilelehkan, hanya menyisakan cetakan plester yang mengeras. Proses ini juga disebut "lilin yang hilang". Logam mulia cair kemudian dituangkan ke dalam cetakan, mengisi ruang yang ditinggalkan oleh lilin.
Proses ini sangat bermanfaat bagi industri perhiasan, karena membantu menghemat waktu dan tenaga yang terkait dengan model ukiran tangan, sementara memungkinkan pembuat perhiasan merancang perhiasan yang sangat rumit dan dibuat khusus. Saat ini, pasar printer 3D menawarkan berbagai mesin SLA yang cocok untuk produksi pola lilin.
Sebaliknya, dengan pencetakan 3D langsung , produsen dapat membuat bagian logam mulia langsung dari file CAD. Dua teknologi pencetakan 3D yang paling umum digunakan untuk pencetakan 3D langsung dengan logam mulia adalah Direct Metal Laser Sintering (DMLS) dan Material Jetting.
Melihat lebih dekat pada manufaktur langsung
Manufaktur langsung masih dalam tahap awal dibandingkan dengan pencetakan 3D tidak langsung. Meskipun Direct Metal Laser Sintering (DMLS) adalah salah satu metode manufaktur aditif yang paling umum untuk memproduksi bagian logam, laser sintering dari bubuk logam mulia menjadi mungkin hanya baru-baru ini, sebagian karena kesulitan intrinsik bekerja dengan bahan-bahan ini.
Serbuk logam mulia juga mahal untuk diteliti dan dikembangkan. Selain itu, banyak logam mulia, seperti emas dan perak, sangat reflektif dan konduktif termal. Ini berarti bahwa laser AM tipikal tidak dapat melelehkan material secara menyeluruh dan membuat bagian yang homogen. Namun, terlepas dari tantangan tersebut, beberapa produsen AM telah mengembangkan mesin yang mampu memproses bahan logam mulia menggunakan DMLS.
Mesin di pasaran
Misalnya, pabrikan Jerman EOS, bekerja sama dengan perusahaan logam mulia yang berbasis di Inggris, Cooksongold, meluncurkan printer 3D EOS PRECIOUS M 080 pada tahun 2014. Dengan sistem ini, berbagai paduan bubuk logam mulia dapat digunakan, dari emas dan perak hingga platinum. dan paduan paladium.
Demikian pula, perusahaan perhiasan Boltenstern menggunakan PRECIOUS M 080 untuk membuat koleksi perhiasan "Embrace", dicetak 3D dengan emas dan platinum. Teknologi ini memungkinkan yang tidak dapat dicapai sebelum tingkat penyesuaian sambil membuat karya dengan desain yang kompleks. Koleksinya meliputi perhiasan seperti gelang, anting-anting, cincin, kalung, dan kancing manset.
Produsen mesin yang berbasis di Italia, Sisma, memperkenalkan sistem mysint100 untuk pencetakan 3D dengan bahan berharga (perunggu, emas, dan beberapa paduan logam mulia) dan bubuk logam non-mulia pada tahun 2014. Dan pada tahun 2016 perusahaan memperluas portofolio printer 3D dengan mesin mysint300 yang lebih besar, cocok untuk memproduksi seri kecil dan potongan berukuran sedang.
Platinum pencetakan 3D
Platinum pencetakan 3D adalah kasus penggunaan yang sangat menarik. Bahan ini terkenal sulit untuk dicor karena suhu lelehnya yang tinggi dan reaktivitas yang tinggi dengan wadah dan bahan cetakan investasi. Hal ini menghasilkan biaya produksi yang tinggi, kebutuhan akan peralatan khusus, dan seringnya terjadi cacat pada produk akhir, menjadikan sintering laser sebagai alternatif yang lebih baik daripada pengecoran. Perusahaan logam mulia Cooksongold bahkan telah memperkirakan bahwa kerapatan platina cetak 3D dapat mencapai lebih dari 99,9%, sedangkan platina yang dicor memiliki kerapatan 99,2%.
Kedokteran Gigi
Dalam industri gigi, logam mulia pencetakan 3D dapat digunakan untuk restorasi gigi, membuat sejumlah kecil mahkota, inlay, dan onlay. Misalnya, Argen, yang berspesialisasi dalam teknologi digital gigi, menggunakan mesin Concept Laser untuk pencetakan 3D logam dengan logam mulia (paduan emas dan paladium), logam mulia (paladium), dan paduan non-mulia, menghasilkan gigi palsu yang sepenuhnya padat sesuai permintaan.
Elektronik
Material Jetting adalah proses manufaktur aditif yang sama sekali berbeda dari DMLS, yang melibatkan penggunaan printhead yang menyimpan tetesan material lapis demi lapis. Tetesan ini kemudian dipadatkan dengan sinar UV.
Terkait dengan logam mulia, Material Jetting biasanya digunakan dengan tinta perak atau emas yang sangat konduktif untuk perangkat elektronik cetak 3D seperti antena, prototipe PCB, sirkuit, dan sensor. Perusahaan Israel Nano Dimensions mempelopori bidang ini dengan Printer DragonFly 2020 Pro 3D-nya. Dengan sistem deposisi inkjet eksklusif, DragonFly 2020 Pro mampu mencetak dengan tinta konduktif (perak) dan dielektrik secara bersamaan, menciptakan komponen yang berfungsi secara elektrik.
Pemain utama lainnya di bidang elektronika cetak 3D yang menggunakan logam mulia adalah Optomec. Perusahaan AS telah mengembangkan beragam tinta logam mulia (emas, platinum, perak, tembaga) dan non-mulia khusus untuk lini printer Aerosol Jet-nya. Printer 3D terbaru – Aerosol Jet HD – memasuki pasar awal tahun ini. Teknologi yang mendasarinya melibatkan alat penyemprot tinta, yang menciptakan kabut aerosol, kemudian disimpan di substrat dengan bantuan pemfokusan aerodinamis.
Komponen elektronik mulai dari resistor hingga antena dan sensor dapat dibuat dengan menggunakan teknologi Aerosol Jet. Misalnya, peneliti dari Carnegie Mellon University mampu mencetak 3D pengukur regangan suhu tinggi menggunakan teknologi tersebut. Pengukur regangan adalah sensor yang digunakan untuk mengukur regangan suatu material atau struktur, membantu mendeteksi masalah struktural dalam suatu komponen. Pengukur regangan terbuat dari nanopartikel perak dan menunjukkan kinerja yang unggul daripada rekan-rekan yang tersedia secara komersial dan dapat sangat bermanfaat untuk kedirgantaraan dan industri kinerja tinggi lainnya seperti nuklir dan sistem pembangkit listrik.
Melihat masa depan
Meskipun pencetakan 3D tidak langsung tetap menjadi pilihan yang lebih populer saat bekerja dengan logam mulia, industri mulai dari perhiasan hingga elektronik terus mengakui manfaat dari logam mulia yang dicetak secara langsung 3D. Namun, ada hambatan untuk adopsi yang lebih luas – mulai dari peralatan yang mahal hingga kesulitan mengembangkan bubuk dan tinta logam mulia yang sesuai.
Namun demikian, melihat lebih jauh ke depan, kita akan melihat lebih banyak produk perhiasan dan gigi cetak 3D secara langsung, seiring tren untuk lebih banyak penyesuaian dan waktu-ke-pasar yang lebih cepat terus berlanjut. Selanjutnya, penelitian lebih lanjut sedang dilakukan di bidang tinta logam mulia. Kami membayangkan bahwa elektronik cetak 3D dapat merevolusi banyak industri berkinerja tinggi dengan sensor dan antena cetak 3D, langkah berikutnya dalam evolusi Internet of Things.
