Evolusi Teknologi Pencetakan 3D HP:Dari Polimer ke Logam AM
HP bergerak maju dengan kecepatan penuh dengan strategi pencetakan 3D-nya. Sejak terjun pertama ke Additive Manufacturing (AM) pada tahun 2016, perusahaan telah meluncurkan beberapa sistem pencetakan 3D polimer dan, baru-baru ini, memperkenalkan teknologi Metal Jet.
Untuk mengikuti kemajuan dalam pencetakan 3D HP, di bawah ini kami mengeksplorasi evolusi teknologinya dan apa artinya bagi masa depan industri pencetakan 3D.
Mencelupkan ujungnya ke dalam pencetakan 3D
Pencetakan 3D memiliki banyak hambatan untuk masuk, dari sudut pandang ekonomi, teknologi, dan tenaga kerja.
Misalnya, banyak printer 3D industri masih tertinggal dari peralatan tradisional dalam hal kecepatan dan efisiensi. Lalu ada juga kurva belajar yang curam untuk menguasai AM. Tetapi hambatan terbesar untuk adopsi mungkin terletak pada investasi besar yang diperlukan untuk menempatkan AM di lantai produksi.
HP memulai perjalanan AM-nya untuk mendemokratisasikan pencetakan 3D dengan memberikan kecepatan pembuatan yang jauh lebih cepat kepada perusahaan, suku cadang fungsional berkualitas tinggi, dan terobosan ekonomi.
Perjalanan ini mengarah pada peluncuran Multi Jet Fusion di tahun 2016.
HP Multi Jet Fusion (MJF) adalah teknologi Powder Bed Fusion (PBF), yang artinya menggunakan bubuk plastik untuk membuat suku cadang. Proses MJF dimulai dengan menyebarkan lapisan tipis bedak di atas alas printer.
Sekering agen, direkayasa untuk menyerap energi inframerah, disemprotkan di tempat tidur menelusuri kontur bagian.
Langkah ini diikuti dengan penerapan sinar infra merah yang memanaskan area dengan fuse agent, lelehan dan fuse powder di area tersebut. Lapis demi lapis, prosesnya diulang, perlahan-lahan membangun bagian.
Dengan teknologi MJF, HP memperkenalkan tolok ukur baru dalam pencetakan 3D polimer PBF. Untuk satu hal, mesin MJF mencapai sifat mekanik yang lebih konsisten, kecepatan proses yang lebih cepat, dan akurasi yang lebih tinggi daripada proses serupa seperti Selective Laser Sintering (SLS).
Saat membandingkan biaya suku cadang MJF dan SLS, Xometry, pasar manufaktur online, menemukan bahwa memproduksi suku cadang menggunakan MJF membutuhkan biaya cetak 30 persen lebih rendah daripada rekanan SLS-nya. Dan perbedaan ini meningkat seiring dengan bertambahnya volume bagian, karena kemampuan printer HP MJF untuk mencetak beberapa bagian secara bersamaan.
Dalam perjalanan menuju pencetakan 3D polimer industri
Merevolusi dalam banyak hal, teknologi MJF HP diarahkan untuk pembuatan prototipe fungsional dan produksi volume sejak awal.
Sistem 3D 4200 Jet Fusion (JF) pertama perusahaan, diluncurkan pada akhir tahun 2016, telah mendapatkan reputasi sebagai salah satu mesin produksi volume rendah terbaik di kelas sistem PBF.
Terdiri dari printer, stasiun pendingin, dan dua unit build, sistem JF 4200 ditujukan untuk merampingkan langkah pencetakan dan pasca-pemrosesan sebanyak mungkin.
Unit build yang dapat dipertukarkan sangat berguna, karena memungkinkan proses pencetakan berkelanjutan, dengan dapat dipindahkan dari printer langsung ke stasiun pasca-pemrosesan untuk pendinginan dan pembersihan segera setelah pencetakan selesai.
Berkat fokusnya pada produksi dan kualitas, sistem ini diterima dengan baik di pasar. Misalnya, laporan Tren Manufaktur Digital Q2/2018 oleh 3D Hubs, platform manufaktur-sebagai-layanan global, memberi peringkat HP Jet Fusion 3D 4200 nomor 2, menurut Peringkat Kualitas Printernya, dan mesin ini menempati posisi pertama di dalam hal jumlah suku cadang yang diproduksi tahun itu.
Dalam hal aplikasi, kemampuan sistem JF 4200 sangat luas. Ini dapat digunakan untuk apa saja, mulai dari prototipe fungsional hingga alat, hingga produksi suku cadang penggunaan akhir jangka pendek.
Contoh penting tentang apa yang mungkin terjadi dengan sistem JF 4200 adalah pengumuman tahun lalu tentang kemitraan HP dengan SmileDirectClub, produsen perangkat pelurus gigi transparan, yang disebut pelurus gigi bening.
Melalui kemitraan ini, SmileDirectClub telah memasang 49 sistem pencetakan 3D HP Jet Fusion untuk menghasilkan lebih dari 50.000 cetakan unik setiap hari. Cetakan ini kemudian digunakan untuk mencetak aligner bening.
Dengan teknologinya, HP 3D Printing telah membantu SmileDirectClub mempercepat pertumbuhan mereka dan memenuhi permintaan pelanggan yang terus meningkat.
Memasuki arena pencetakan 3D penuh warna
Setelah peluncuran sistem JF 4200, pengumuman besar berikutnya memasuki pasar pada tahun 2018, dengan peluncuran seri printer 3D penuh warna, Jet Fusion 300 / 500.
Akurat , pencetakan 3D warna yang terjangkau adalah tujuan akhir bagi banyak produsen, banyak dari mereka menghabiskan waktu berjam-jam untuk mewarnai cetakan 3D mereka setelah mereka telah meninggalkan tempat tidur cetak. Solusi yang lebih baik – tetapi yang mahal dan eksklusif untuk rangkaian sistem AM tertentu – hanyalah objek pencetakan 3D dalam warna penuh.
Seri baru, yang dikembangkan oleh HP, melengkapi rangkaian produk yang sudah ada. printer 3D industri yang saat ini hanya mencetak dalam warna abu-abu dan menawarkan pilihan yang terjangkau bagi pengembang produk skala kecil atau menengah.
Dengan menghadirkan pencetakan 3D penuh warna, jajaran baru ini juga merupakan persaingan yang jelas untuk mesin yang ada dari Stratasys dan Sistem 3D.
Tingkat berikutnya:pembuatan aditif volume
Pada tahun 2018, HP dikabarkan telah mencapai milestone 10 juta suku cadang yang diproduksi dengan teknologinya. Tetapi perusahaan tidak ingin berhenti hanya pada itu. HP ingin melangkah lebih jauh dan membuka level baru produksi volume dalam pencetakan 3D.
Penggunaan pencetakan 3D dalam produksi seri telah menjadi salah satu tren utama yang membentuk industri ini selama beberapa tahun terakhir. Ketika perusahaan menemukan lebih banyak aplikasi untuk teknologi dalam produksi, mereka menuntut solusi yang dapat mendukung peningkatan volume produksi.
Sementara banyak pemain di pasar telah mengembangkan solusi yang diarahkan untuk meningkatkan throughput, bisa dibilang tidak ada yang secepat HP.
2019 menandai tahun penting lainnya bagi HP, dengan meluncurkan seri 5200 printer MJF 3D baru yang berfokus pada produksi.
Sementara printer 3D seri 500/300 menargetkan prototipe fungsional, dan seri 4200 ditujukan untuk produksi volume kecil, seri terbaru telah menandai babak baru dalam sejarah pencetakan 3D di HP – volume manufaktur, dengan akurasi dan pengulangan, disamakan dengan pencetakan injeksi.
Di antara fitur yang paling menonjol dari Seri 5200 adalah kekuatan lampu yang ditingkatkan di dalam printer 3D 5200. Hal ini memungkinkan sistem baru untuk memadukan bubuk dalam satu lintasan, berbeda dengan mode dua lintasan pada sistem sebelumnya. Hasilnya, sistem memiliki peningkatan produktivitas sebesar 40 persen dan membuka kemungkinan untuk pencetakan 3D dari bahan bersuhu tinggi.
Beberapa perusahaan telah menggunakan sistem Jet Fusion 5200 HP untuk aplikasi produksi. Salah satu contohnya adalah produsen kincir angin, Vestas, yang menggunakan teknologi dan material TPU untuk memproduksi komponen pelindung pada bilah kincir anginnya.
Selanjutnya, produsen helm asal Kanada, Kupol, juga bekerja dengan sistem pencetakan 3D untuk helm yang lebih aman dan nyaman. HP sendiri memanfaatkan teknologinya untuk memproduksi komponen untuk mesin cetak lainnya.
Jelas, sistem baru ini memperluas operasi AM HP secara signifikan dan memungkinkan pelanggannya untuk benar-benar memanfaatkan manufaktur digital.
Peta jalan materi pencetakan 3D HP
Peta jalan pencetakan 3D HP secara bertahap membawa perusahaan dari pembuatan prototipe dan produksi volume rendah ke manufaktur aditif serial.
Sementara perangkat keras memainkan peran besar dalam kemajuan ini, akan sulit, jika tidak mustahil, untuk memaksimalkan MJF tanpa pengembangan material baru yang berkelanjutan.
Ketika MJF pertama kali diperkenalkan pada tahun 2016, teknologinya terbatas pada satu bahan – Poliamida 12 (PA12), juga dikenal sebagai nilon. Secara bertahap, HP telah memperluas portofolio materialnya untuk memasukkan lebih banyak termoplastik.
Misalnya, seri 4200 dapat mencetak dalam berbagai jenis nilon saat ini, termasuk Manik-manik Kaca PA 11 dan PA 12, nilon berisi manik-manik kaca 40 persen, serta TPU yang fleksibel dan lembut bahan.
Sementara sebagian besar bahan tersebut tersedia dalam seri 5200 terbaru, salah satu bahannya, polypropylene (PP), baru-baru ini diluncurkan khusus untuk printer 3D terbaru.
Dikembangkan dalam kemitraan dengan BASF, PP adalah termoplastik serbaguna, tahan lama, dan tahan kimia, yang memiliki sifat yang sama seperti PP yang biasa digunakan dalam cetakan injeksi, termasuk ketahanan kimia, penyerapan air yang rendah dan tahan lama. jangka waktu daya tahan.
Berkat properti ini, PP sangat cocok untuk pelanggan di sektor otomotif, konsumen, industri, dan medis.
Bahan HP yang dapat digunakan kembali dengan baik
Satu hal yang sangat menarik dari material HP adalah tingginya reusability.
Pada polymer PBF, serbuk yang menyelimuti bagian yang dicetak adalah bahan yang sama dengan yang digunakan untuk mencetak suatu bagian, dan harganya cenderung mahal. Tentu saja, ini tidak akan menjadi masalah jika bubuk dapat 100 persen digunakan kembali, yang saat ini tidak mungkin.
Salah satu alasannya adalah, dalam proses PBF, polimer terkena panas tinggi untuk waktu yang lama. periode, sehingga mengalami perubahan kimia yang membuat karakteristik sinteringnya kurang dapat diprediksi. Saat ini, satu-satunya cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan mencampur bubuk 'bekas-tapi-tidak menyatu' dengan bubuk murni, untuk digunakan kembali.
Dalam proses SLS, hanya sekitar 30 hingga 50 persen bubuk dapat didaur ulang, sedangkan dengan MJF hingga 80 persen bubuk dapat digunakan kembali. Tingkat penggunaan kembali serbuk yang tinggi ini dicapai dengan inovasi bahan.
Misalnya, HP 3D High Reusability PA 122 telah dirancang untuk menghindari pertumbuhan molekul saat bahan terkena suhu seiring waktu. Bahan-bahan ini dikenal sebagai bahan reaktif sedang hingga rendah, dan dapat digunakan kembali hingga 80 persen tanpa menurunkan kualitas bahan dan, akibatnya, tidak mempengaruhi kualitas bagian.
HP berencana untuk terus memperluas palet bahan lebih jauh lagi, menghadirkan keluarga termoplastik yang lebih luas, termasuk termoplastik yang memiliki sifat tahan api, elastomer, poliamida, plastik komoditas, dan material berkinerja tinggi.
Penting untuk kemajuan ini adalah Platform Terbuka HP Multi Jet Fusion, yang mengundang perusahaan kimia untuk berkolaborasi dalam pengembangan material untuk mempercepat inovasi material.
Perbatasan baru:Pencetakan 3D logam
Dalam kehadirannya yang relatif singkat di pasar pencetakan 3D polimer, HP telah memantapkan dirinya sebagai pengganggu yang gesit dan ambisius. Sekarang perusahaan bergerak menuju perbatasan berikutnya – pencetakan 3D logam.
Diperkenalkan pada tahun 2018, perpanjangan penawaran aditif berikutnya adalah sistem pencetakan Metal Jet 3D, yang didukung oleh teknologi binder jetting.
Dalam pengaliran pengikat logam, pengikat cair diterapkan secara selektif untuk menggabungkan partikel bubuk, lapis demi lapis.
Prosesnya dimulai dengan menyebarkan lapisan tipis bedak, dengan kepala cetak yang secara strategis meletakkan tetesan pengikat ke bedak. Pelat cetak kemudian diturunkan dan lapisan bubuk lainnya tersebar.
Namun, keunggulan unik yang diperkenalkan HP pada teknologi ini terletak pada teknologi printhead dan tinta yang inovatif.
Meskipun teknologi binder jetting secara inheren cepat, HP telah menerapkan pengetahuannya tentang teknologi printhead untuk membuatnya lebih cepat. Sistem Metal Jet dilengkapi dengan 6 kepala cetak, dengan masing-masing 5.280 nozel. Memiliki beberapa baris nozel ini memperkenalkan produktivitas dan keandalan yang lebih besar pada printer.
Selain itu, dengan memanfaatkan keahliannya dalam teknologi tinta, HP telah mengembangkan agen pengikat yang inovatif untuk membuat proses sintering lebih cepat dan lebih murah.
‘Dengan cetakan injeksi logam, Anda biasanya memiliki lebih dari 10% berat pengikat yang harus dibakar. Dalam kasus kami, kami memiliki kurang dari 1%, yang merupakan urutan besarnya lebih kecil, membuatnya lebih cepat, lebih murah, dan lebih mudah untuk disinter', kata Tim Weber, Global Head of Metals HP, berbicara dalam sebuah wawancara dengan AMFG .
Kemajuan ini, digabungkan, menghasilkan printer 3D logam, yang dikatakan mencapai ekonomi dan efisiensi yang sebanding dengan teknologi produksi konvensional.
HP belum menjual mesinnya. Sebagai gantinya, perusahaan telah meluncurkan layanan produksi suku cadang, yang ingin membuat printer 3D tersedia secara komersial pada tahun 2021.
Mengingat klaim yang dibuat HP tentang Metal Jet, teknologi ini dapat menjadi kunci untuk membuka kunci keberlanjutan proposisi nilai untuk pencetakan 3D logam dalam produksi volume tinggi.
Salah satu industri yang secara khusus dapat memanfaatkan teknologi ini adalah otomotif. Volkswagen telah berkolaborasi dengan HP pada teknologi pencetakan 3D logamnya selama dua tahun sekarang, ingin mengintegrasikan bagian struktural yang dicetak Metal Jet, seperti kenop perpindahan gigi dan dudukan cermin, ke dalam kendaraan generasi berikutnya.
Menggerakkan manufaktur digital
HP mungkin bukan pemain tertua di industri pencetakan 3D, tetapi terbukti menjadi pemain yang mati-matian untuk menjadi pemimpin pasar.
Buktinya bukan hanya peta jalan pencetakan 3D yang ambisius dari HP, tetapi juga kepercayaan penuh pada teknologinya. Keyakinan ini, misalnya, memungkinkan HP untuk menggunakan pencetakan 3D sebagai bagian dari rantai pasokannya, menghasilkan suku cadang untuk printer 3D-nya.
Perusahaan ini telah bertaruh pada pencetakan 3D sebagai teknologi manufaktur digital sejak pertama kali menguji perairan industri ini. Sekarang HP meningkatkan momentumnya dalam pencetakan 3D, dan akan menarik untuk melihat ke mana ia akan memimpin baik perusahaan maupun industri.
