Pengecoran logam mungkin merupakan salah satu metode manufaktur tertua yang digunakan untuk membuat bagian logam, tetapi juga merupakan sektor lain yang dapat memanfaatkan pencetakan 3D.
Dengan biaya tinggi yang terlibat dalam memproduksi alat bantu seperti cetakan, inti dan pola, pencetakan 3D telah terbukti menjadi alternatif yang berharga untuk produksi perkakas konvensional untuk proses pengecoran logam. Oleh karena itu, perusahaan pengecoran semakin mengadopsi pencetakan 3D ke dalam alur kerja mereka sebagai cara untuk tetap kompetitif.
Mengatasi batasan yang ada
Foundries mengandalkan beberapa proses pengecoran logam, dengan die casting, sand casting dan investment casting yang paling umum digunakan. Namun, meskipun pengecoran logam adalah metode manufaktur yang telah teruji waktu, masih ada batasan tertentu, termasuk:
- Biaya tinggi: Membuat alat casting bisa sangat mahal. Ini berarti bahwa untuk produksi kecil dan menengah, biaya perkakas yang tinggi seringkali tidak dapat dengan mudah diamortisasi.
- Padat karya: Karena alat biasanya diproduksi secara manual, proses padat karya dapat dengan mudah menghasilkan waktu tunggu yang lama hingga beberapa bulan.
Untuk mengatasi tantangan ini dan mempertahankan keunggulan kompetitif, pengecoran harus mencari cara inovatif untuk memproduksi perkakas untuk pengecoran logam — di situlah pencetakan 3D berperan.
Bagaimana pencetakan 3D dapat Menguntungkan Perusahaan Pengecoran dan Pembuat Pola
Sementara pencetakan 3D sama sekali tidak menandakan akhir dari metode pengecoran tradisional, teknologi ini dapat membantu untuk melewati aspek yang mahal dan memakan waktu dalam menciptakan pola, inti dan cetakan, memungkinkan fleksibilitas yang lebih besar dan efektivitas biaya untuk rendah- volume, coran dan prototipe yang sangat kompleks.
Berikut adalah beberapa contoh bagaimana pencetakan 3D dapat diintegrasikan ke dalam proses casting konvensional:
#1 Menghasilkan cetakan 3D
Berasal dari abad ke-19, die casting mengacu pada proses menuangkan logam cair di bawah tekanan tinggi ke dalam rongga cetakan untuk menghasilkan bagian logam.
Salah satu tantangan utama die-casting adalah desain saluran pendingin, yang digunakan untuk mencegah panas berlebih dari die dan mengontrol proses pemadatan casting.
Dengan metode produksi konvensional, saluran ini biasanya dikerjakan dalam garis lurus, yang menghasilkan proses pendinginan yang lebih lambat dan tidak seragam. Akibatnya, alat tersebut dapat berubah bentuk dan masa pakainya akan berkurang secara signifikan. Selain itu, disipasi panas yang tidak mencukupi menyebabkan waktu pendinginan yang lama untuk produk yang diproduksi.
Namun, batasan ini tidak berlaku untuk pencetakan 3D. Dengan teknik pencetakan 3D logam seperti DMLS atau SLM, pembuat alat dapat mengintegrasikan saluran pendingin dengan kerumitan apa pun ke dalam desain cetakan.
Oleh karena itu, pencetakan 3D untuk die-casting membawa sejumlah manfaat, termasuk:
- Fleksibilitas desain, mis. geometri kompleks, struktur internal, dan rongga
- Proses pendinginan yang lebih cepat dan merata
- Masa pakai alat lebih lama
- Peningkatan kinerja
#2 Pertimbangkan pencetakan 3D untuk pola casting investasi
Pengecoran investasi menggunakan pola lilin yang dapat dibuang dan cangkang keramik untuk membuat desain bagian yang rumit dan terperinci. Secara tradisional, pola-pola ini dicetak dengan injeksi. Namun, biaya cetakan injeksi dapat berkisar dari $3.000 hingga $30,00, dengan waktu tunggu dari satu hingga empat minggu. Hal ini membuat pembuatan cetakan tidak ekonomis untuk produksi seri kecil atau produk sekali pakai.
Untuk alasan ini, perusahaan pengecoran dan pembuatan pola dapat memilih pola cetak 3D dalam bahan yang cocok untuk pengecoran investasi. Misalnya, Stereolitografi dapat digunakan untuk membuat pola menggunakan laser UV yang menyembuhkan lapisan tipis resin.
Menggunakan pencetakan 3D untuk casting investasi dapat membantu untuk:
- Kurangi waktu tunggu dari minggu ke hari
- Hilangkan biaya perkakas yang tinggi
- Beri desainer lebih banyak kebebasan saat membuat pola yang sangat kompleks
Banyak produsen printer 3D telah mengembangkan bahan cetak 3D khusus untuk pengecoran, termasuk lilin, resin yang dapat dicetak, dan beberapa termoplastik, berdasarkan PLA dan ABS.
Bahan-bahan ini biasanya digunakan dengan teknologi Stereolithography (resin) dan FDM (plastik), menciptakan pola yang sangat akurat dengan karakteristik burnout yang sangat baik.
#3 cetakan dan inti pasir pencetakan 3D
Pengecoran pasir adalah teknik pembentukan logam lain yang diubah oleh pencetakan 3D.
Biasanya, proses pengecoran pasir melibatkan pembuatan objek dari logam cair menggunakan pasir sebagai cetakan. Rongga cetakan dibuat dengan mengemas pasir di sekitar pola desain. Desain pengecoran seringkali membutuhkan inti untuk ditempatkan ke dalam cetakan untuk menciptakan kontur interior pengecoran.
Pencetakan 3D dapat menyederhanakan proses ini dengan membuat cetakan pasir dan inti langsung dari file CAD, melewati langkah-langkah pembuatan pola dan inti.
Sama seperti pola pencetakan 3D untuk casting investasi, cetakan pasir dan inti pencetakan 3D adalah proses otomatis tanpa alat. Ini berarti bahwa alat dan biaya tenaga kerja yang menaikkan harga untuk pengecoran logam dihilangkan.
Cetakan dan inti pasir biasanya dicetak 3D menggunakan teknologi Binder Jetting, yang bekerja dengan menyimpan bahan pengikat secara selektif untuk merekatkan pasir, lapis demi lapis.
Dengan cara ini, pencetakan 3D menawarkan metode yang cepat dan efisien untuk produksi volume rendah. Saat ini, sistem Binder Jetting untuk pencetakan pasir 3D dapat mencapai volume besar hingga 4.000 x 2.000 x 1.000 mm, menghasilkan inti dan cetakan pasir skala besar. Selain itu, cetakan pengecoran pasir cetak 3D cukup kuat untuk menahan lingkungan pengecoran logam yang keras.
Manfaat lain dari pencetakan 3D untuk cetakan pasir dan core meliputi:
- Waktu produksi lebih singkat
- Kebebasan desain yang lebih besar untuk membuat coran yang rumit secara geometris (yang memerlukan pola dan/atau kotak inti)
- Kemampuan untuk mencetak inti multi-bagian yang kompleks (seperti impeller untuk pompa) sebagai satu badan, menghilangkan kebutuhan untuk merakit komponen terpisah
Bagaimana perusahaan menggunakan pencetakan 3D untuk pengecoran logam
Sementara perkakas logam pencetakan 3D langsung seperti dies masih dalam masa pertumbuhan, pola pengecoran investasi cetak 3D serta inti pasir dan cetakan sudah banyak digunakan dan mendapatkan daya tarik yang lebih besar.
Pola casting investasi
Pola pengecoran investasi cetak 3D, misalnya, semakin sering digunakan untuk membuat perhiasan yang disesuaikan dengan desain yang rumit dan produk gigi yang dipersonalisasi dan mengalami waktu pengerjaan yang lebih singkat. Dalam satu contoh, perusahaan perhiasan Kanada Vowsmith — yang berspesialisasi dalam cincin khusus — mampu memangkas waktu produksi dan pengirimannya hingga 50% dengan mengintegrasikan printer 3D lilin Sistem 3D ke dalam alur kerjanya. Dalam satu cetakan, perusahaan memproduksi antara 35 dan 40 pola cincin yang dipersonalisasi, siap untuk casting.
Pengecoran pasir
Dalam hal pengecoran pasir, semakin banyak perusahaan di sektor pengecoran yang memasang printer 3D pasir untuk menghemat uang pada perkakas untuk produksi batch kecil dan mencapai waktu tunggu yang lebih cepat. Misalnya, Hazleton Casting Company menggunakan sistem pencetakan 3D pasir robotik di samping operasi pengecoran tradisionalnya untuk menghasilkan inti pasir dan cetakan yang rumit secara geometris sesuai permintaan. Untuk desain inti yang kompleks, pencetakan 3D memungkinkan penghematan biaya hingga 50% dengan mengabaikan produksi perkakas.
Alat lawas
Awal tahun ini, Danko Arlington, sebuah pabrik pengecoran logam yang mengkhususkan diri dalam pembuatan pola dan pengecoran pasir, berinvestasi dalam sistem pencetakan 3D pasir besar, yang digunakan terutama untuk menggantikan perkakas lama, yang sulit dan mahal untuk diperoleh, dengan langsung mencetak inti pasir dan cetakan 3D.
Inti katup hidrolik
Contoh lainnya adalah Prospect Foundry yang berbasis di AS yang telah memilih pencetakan 3D pasir untuk tugas yang menantang dalam menciptakan inti katup hidraulik yang kompleks. Di masa lalu ketika kompleksitas inti melarang produksi, pengecoran harus menolak pekerjaan seperti ini. Namun, dengan pencetakan 3D, perusahaan tidak hanya dapat memenuhi pesanan tetapi juga mencapai tingkat memo yang sangat rendah.
Pencetakan 3D:teknologi pelengkap untuk pengecoran logam
Bertentangan dengan kepercayaan bahwa pencetakan 3D dapat menggantikan proses pengecoran, lebih realistis untuk melihatnya sebagai tambahan yang kuat untuk metode yang ada, mulai dari die casting hingga investment casting dan sand casting. Keuntungannya jelas – tidak perlu penggilingan CNC atau perkakas lain yang dapat meningkatkan biaya.
Pencetakan 3D sangat ideal untuk pekerjaan pengecoran volume rendah yang sangat kompleks, memfasilitasi kebebasan desain yang lebih besar dan efektivitas biaya dalam produksi pola dan cetakan.
Dengan demikian, penting untuk dicatat bahwa meskipun pencetakan 3D bukanlah jawaban untuk setiap masalah perkakas casting, ini memungkinkan tugas-tugas yang menantang untuk dilakukan yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan.
Dengan pencetakan 3D – dan khususnya pencetakan 3D logam – menghadapi pertumbuhan pesat, pengecoran logam harus terus dimodernisasi dengan pencetakan 3D. Ini akan membantu mengatasi keterbatasan metode yang ada dan untuk tetap kompetitif dalam lanskap manufaktur yang selalu berubah.
