10 Inovator Terkemuka yang Mengubah Hardware Cetak 3D Logam
Pencetakan 3D logam telah memasuki periode unik dalam sejarahnya. Perkembangan dalam hardware, perangkat lunak, dan bahan memastikan terus berkembang untuk membuka aplikasi baru dan menciptakan produk dengan tingkat keandalan tinggi.
Hari ini, kami meluncurkan serangkaian artikel yang menjelajahi perusahaan inovatif yang mendorong manufaktur aditif logam (AM), dimulai dengan hardware.
Seiring dengan evolusi pencetakan 3D logam, produsen hardware baru memasuki pasar untuk mengatasi tantangan saat ini dengan proses baru atau pendapat kreatif terhadap yang sudah ada.
Kami telah menyusun daftar perusahaan yang baru saja meluncurkan teknologi AM logam yang menjanjikan, atau berencana untuk melakukannya segera – untuk mengetahui siapa, bersama dengan pemain yang sudah terbukti, akan membentuk masa depan pencetakan 3D logam.
Laser Powder Bed Fusion
Teknologi Laser Powder Bed Fusion (PBF) tetap salah satu proses AM logam paling populer dan canggih. Namun, mengingat tantangan biaya hardware tinggi, kecepatan cetak lambat, dan keterbatasan yang berasal dari sistem proprietari, ada ruang yang luas untuk perbaikan.
Beberapa perusahaan di pasar PBF tampaknya telah menyelesaikan beberapa masalah ini dengan sistem PBF logam yang lebih cepat, terbuka, dan lebih fleksibel.
1. Aurora Labs
Meskipun prospek mencetak bagian logam dengan kecepatan satu ton logam per hari mungkin terlalu bagus untuk menjadi kenyataan, produsen printer 3D logam asal Australia, Aurora Labs, tampaknya akan mencapai hal itu.
Sejak 2014, Aurora Labs sedang mengembangkan teknologi pencetakan 3D logam baru untuk memungkinkan pencetakan 3D logam dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi. Diperkenalkan pertama kali di Formnext 2018, Multilevel Concurrent Printing (MCP™) didasari pada teknologi powder bed fusion yang familiar – tetapi dengan sebuah twist.
Tidak seperti teknologi powder bed tradisional, yang mencetak satu lapis pada satu waktu, MCP mencetak beberapa lapis secara bersamaan dalam satu pass.
Jadi bagaimana teknologi ini bekerja? Teknologi MCP memiliki dua elemen kunci: mekanisme recoater berbasis grid dan beberapa sinar laser. Saat pencetakan dimulai, perangkat recoater, yang memiliki beberapa hopper, meluncur di atas tempat cetak, dengan setiap hopper menyetorkan lapisan bubuk yang berbeda dalam satu pass.
Saat satu lapisan disetorkan, ia difusi oleh laser, mencapai bubuk melalui celah khusus dalam recoater. Selama pass yang sama, lapisan berikutnya disetorkan dan difusi secara berurutan oleh laser.
Dengan kata lain, ini berarti beberapa lapisan dapat dicetak dalam satu pass, secara signifikan mempercepat proses pencetakan.
September lalu, Aurora Labs melaporkan bahwa printer 3D RMP1-nya, yang didukung oleh teknologi MCP, telah mencapai kecepatan pencetakan 350 kg per hari – sebuah tonggak yang signifikan, dibandingkan sekitar 15 kg per hari yang dapat dicetak sistem pada September 2018.
Dengan perbaikan ini, Aurora Labs dalam posisi yang baik untuk membawa salah satu sistem PBF logam tercepat ke pasar, yang potensial akan bersaing dengan proses manufaktur tradisional dalam hal waktu dan biaya.
2. Open Additive
Sementara banyak produsen printer 3D terkemuka menawarkan sistem proprietari, hanya sedikit perusahaan yang memutuskan untuk mengadopsi pendekatan sistem terbuka.
Salah satu perusahaan tersebut adalah Open Additive, sebuah spin-off dari Universal Technology Company (UTC), dengan tujuan mengembangkan solusi terindustrialisasi yang dapat sesuai dengan berbagai lingkungan dan kebutuhan.
Itulah sebabnya perusahaan telah mengembangkan sistem laser PBF yang terjangkau, disebut printer 3D PANDA, dengan berbagai opsi yang dapat disesuaikan, mulai dari arsitektur mesin terbuka dan bahan hingga parameter terbuka dan teknologi sensor.
Open Additive percaya bahwa salah satu manfaat kunci dari menggunakan sistem terbuka adalah perusahaan dapat mengurangi risiko ketinggalan zaman, dengan menambahkan lebih banyak kemampuan atau menyesuaikan sistem, seiring berkembangnya teknologi baru dan canggih.
Pendekatan hardware dan bahan terbuka ini tidak terlalu umum di AM saat ini, tetapi industri semakin terbuka terhadap perkembangan semacam ini. Dengan upaya seperti yang dilakukan Open Additive, kita semakin mendekati visi teknologi aditif yang fleksibel dan dapat dikonfigurasi yang memberikan perusahaan lebih banyak opsi untuk mendorong inovasi.
3. Sharebot
Dunia pencetakan 3D logam level entri semakin ramai, dan peluncuran printer 3D MetalONE dari Sharebot merupakan contoh lain dari tren ini.
Dengan portofolio yang mencakup proses pencetakan 3D plastik utama, hanya masalah waktu sebelum Sharebot beralih ke logam.
Dalam kasus MetalONE, mesin ini adalah hasil dari proyek yang telah berkembang dari mesin SLS SnowWhite Sharebot untuk bubuk termoplastik, yang diluncurkan perusahaan empat tahun yang lalu.
Diperkenalkan tahun lalu, mesin ini memiliki ruang bangunan yang cukup kecil sebesar 65 x 65 x 100 mm. Namun, meski berukuran kecil, sistem ini menandai langkah besar untuk perusahaan.
Dihargai di bawah $120.000, MetalONE berada dalam kategori harga yang sama dengan printer 3D logam level entri lainnya, seperti XM200 dari Xact Metal dan ORLAS Creator dari OR Laser, keduanya didasarkan pada teknologi PBF.
Sistem semacam ini semuanya ideal untuk menguji bahan atau desain bagian sebelum menskalakan ke mesin PBF yang lebih besar, tetapi juga dapat cocok untuk pembuatan perhiasan dan gigi skala kecil.
Menarik untuk melihat bagaimana Sharebot, yang dimulai sebagai pengembang printer 3D desktop dasar, secara bertahap mengembangkan penawaran produknya ke printer polimer profesional, dan setelah bertahun-tahun penelitian, tiba di printer 3D logam pertamanya.
Siap untuk membuat pencetakan 3D logam lebih terjangkau untuk perusahaan kecil dan menengah, Sharebot siap menggunakan ekosistem yang sudah berkembangnya untuk memasuki pasar baru dari prototipasi dan pengembangan produk logam yang terjangkau.
Direct Energy Deposition
Perkembangan di bidang Direct Energy Deposition (DED) sangat melimpah. Teknologi ini menggunakan sumber panas terfokus untuk melelehkan bubuk atau kawat logam, saat ditambahkan ke platform pembangunan.
Perusahaan hardware DED semakin banyak muncul, dengan salah satu area pengembangan yang sangat menarik adalah Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). Di bawah, kita melihat beberapa produsen hardware yang menjanjikan di bidang WAAM dan proses DED berbasis bubuk.
4. WAAM3D
Seperti tahun 2020, pasar WAAM masih kecil, dengan sekelompok perusahaan yang aktif mengembangkan teknologi pencetakan 3D logam ini.
WAAM3D mungkin salah satu nama yang kurang dikenal di bidang ini, tetapi perusahaan telah melakukan sejumlah besar penelitian sebelum memutuskan untuk membawa teknologinya ke pasar.
WAAM3D didirikan pada tahun 2018 untuk mengomensialisasi kekayaan intelektual Cranfield University di bidang WAAM.
Menurut perusahaan, kurangnya rantai pasok—namun alat perangkat lunak, hardware yang dirancang untuk WAAM, bahan baku, pelatihan, dan layanan—telah menghambat adopsi industri yang layak untuk proses WAAM, meskipun manfaat bisnis yang teruji.
Perusahaan bertujuan untuk menciptakan rantai pasok semacam itu dan mempromosikan penggunaan WAAM di industri penerbangan dan pertahanan, minyak dan gas, energi, dan nuklir.
Sampai sekarang, WAAM3D telah menerbitkan beberapa aplikasi sukses dari teknologinya. Salah satunya adalah bagian logam titan, tabung tekanan panjang 1 m, yang telah diproduksi untuk Thales Alenia Space. Dengan menggunakan WAAM untuk memproduksi komponen ini, tim menghemat lebih dari 200 kg bahan per item dan dapat mengkonsolidasikan dua bagian tabung menjadi satu.
Awal tahun ini, WAAM3D menyelesaikan putaran pendanaan Series A pertamanya, yang akan membawa perusahaan lebih jauh dalam mengomensialisasi teknologi WAAM.
5. AML3D
AML3D adalah perusahaan lain yang pendiriannya terinspirasi oleh Cranfield University. Managing Director AML3D, Andrew Sales, belajar di Cranfield dan terpesona oleh potensi teknologi, mendirikan layanan WAAM di Australia pada tahun 2014.
Pada tahun 2019, perusahaan mendapatkan sertifikasi dari badan akreditasi pelayaran global, Lloyd’s Register. Dengan sertifikasi yang ada, AML3D mengirimkan bagian pertamanya kepada pelanggan maritim: rangkaian cincin aus stainless steel martensit.
Awal tahun ini, AML3D juga mengungkapkan bahwa persiapan pengiriman printer 3D WAM pertamanya, disebut Arcemy, kepada ST Engineering, pemimpin di penerbangan dan pertahanan. Sistem Arcemy menggabungkan pengelasan, desain perangkat lunak CAD, dan teknologi robotika, untuk menghasilkan bagian logam padat penuh, skala besar, dan kualitas industri.
AML3D berharap teknologi pencetakan 3D mereka akan memberikan manfaat pada sektor maritim, di antaranya, membantu mengurangi waktu tunggu dan memfasilitasi pembuatan dan perbaikan kapal.
6. Big Metal Additive
Ide untuk mendorong pencetakan 3D skala besar ke depan telah juga menginspirasi pendirian Big Metal Additive (BMA). Start-up ini telah mengembangkan metode AM berbasis kawat dan arc untuk menciptakan struktur desain kompleks dan besar dari aluminium.
Dengan volume bangunan lebih dari 15 kubik ft dan tingkat depositasi hingga 5 lbs (sekitar 2,27 kg) per jam, mesin BMA dioptimalkan untuk membuat truss, chassis mobil, pelapis, alat dan fixtures, balok, dan elemen arsitektur.
Faktor pembeda lain untuk sistem BMA adalah bahan. Sebagian besar printer 3D logam hanya bekerja dengan aloi khusus yang meleleh dan mengkonsolidasikan dengan mudah. Big Metal menggunakan delapan aloi pengelasan arc komersial aluminium, yang jauh lebih murah. Perusahaan juga berencana untuk menambahkan stainless dan tool steel, superaloi, dan titan di masa depan.
“Kami ingin proses yang kami rancang menjadi luas. Kami menginginkannya di mana saja, dari bengkel hot rod hingga pemeliharaan hingga bengkel desain prototipe,” ujar pendiri dan presiden perusahaan, Slade Gardner, dalam wawancara dengan ASME.
Rencana perusahaan tampak benar-benar ambisius, namun cukup wajar bagi perusahaan yang ingin mendorong AM logam ke dalam realm manufaktur skala besar.
7. CHIRON Group
Beberapa bulan lalu, CHIRON GROUP, produsen peralatan CNC global, melangkah ke dunia AM, dengan pengembangan printer 3D DED pertamanya, AM Cube.
Namun apa yang mendorong langkah besar ke dalam arena pencetakan 3D pada awalnya?
Dengan menambahkan teknologi AM ke dalam portofolio produknya, CHIRON bertujuan untuk menyediakan paket lengkap solusi manufaktur. Berfokus pada komponen besar dan kompleks, AM Cube memperluas kompetensi inti yang ada dari perusahaan yang berfokus pada pemesinan logam dan otomatisasi.
Melayani aplikasi di penerbangan, energi, pembuatan alat, dan industri lainnya, sistem ini mencetak 3D bagian near net shape tetapi juga mampu melapisi dan memperbaiki komponen.
Salah satu fitur menarik dari AM Cube adalah modularitasnya. Printer 3D ini telah dirancang sehingga hingga tiga print head dapat diganti selama proses pencetakan atau pelapisan yang aktif.
Selain itu, Chiron telah memastikan untuk mengaktifkan penggunaan kawat dan bubuk untuk meningkatkan fleksibilitas mesin. Itu karena pelapisan dengan bubuk adalah proses yang sering digunakan di banyak pengaturan industri, sedangkan DED berbasis kawat memberikan karakteristik keamanan yang lebih baik dan pengurangan limbah.
Sekarang CHIRON sedang membuat fasilitas, tempat akan menggunakan printer 3D baru mereka untuk memproduksi komponen yang lebih besar, dengan waktu procurement yang lama dan harga bahan yang tinggi.
8. Formalloy
Formalloy telah ada sejak awal tahun 2016, tetapi dalam 4 tahun ini, perusahaan pencetakan 3D logam DED ini telah membuat nama yang cukup baik bagi dirinya.
Teknologi yang memenangkan penghargaan Formalloy dikatakan mampu mencetak dengan salah satu daftar aloi logam paling komprehensif di pasar. Selain itu, sistem DED-nya dilengkapi dengan teknologi laser cahaya biru, untuk menciptakan bagian near-net-shape dengan diameter 1 mm hingga 1 m, pada tingkat depositasi hingga 15 lbs per jam.
Sistem X-series terbaru perusahaan juga memiliki Formfeed powder feeders yang memungkinkan pencetakan 3D dengan struktur bimetalik/gradient.
Dengan tren yang tumbuh terhadap pemantauan dalam proses, Formalloy telah mengimplementasikan teknologi kontrol closed-loop ke dalam X-series, memungkinkan sistem memantau kualitas dan akurasi bangunan secara real time.
Berkat kemampuannya untuk memproduksi komponen besar dan memperbaiki bagian, printer 3D Formalloy telah diadopsi oleh NASA dalam serangkaian proyek R&D untuk menyelidiki skalabilitas AM skala besar.
Dengan mengembangkan solusi yang bertujuan untuk pengurangan biaya dan fleksibilitas bahan, Formalloy berupaya untuk meraih bagian dari pasar DED yang baru saja menjadi kategori teknologi yang semakin ramai.
Metal photopolymerisation
9. Incus
Incus GmbH, spin-off dari vendor printer 3D keramik Austria, Lithoz, memperkenalkan proses pencetakan 3D logam photopolymerisasi barunya di Formnext pada tahun 2019.
Teknologi di balik printer 3D barunya didasari pada teknik vat polymerisation, seperti SLA dan DLP, yang menggunakan bahan resin cair. Incus, di sisi lain, telah mengembangkan proses yang memungkinkan penyulingan bahan reaktif foto yang terisi logam, menggunakan proyektor cahaya yang kuat. Bagian yang dicetak 3D menggunakan teknologi ini harus melalui proses debinding dan sintering untuk mencapai properti akhir.
Keuntungan potensial proses ini dibandingkan dengan teknik AM logam lainnya termasuk kemampuan untuk bekerja dengan logam ‘tidak dapat dielas’ baru, keamanan yang lebih tinggi (karena menghindari bubuk udara), akurasi yang lebih tinggi, dan, karena berbasis cahaya, kecepatan pembangunan yang lebih cepat.
Teknologi ini diperkenalkan ke pasar pada akhir tahun 2019 di bawah seri printer 3D Hammer dan sekarang beroperasi untuk beberapa pelanggan beta. Incus terus menyempurnakan teknologinya dan berupaya untuk membuka lebih banyak aplikasi di sektor medis, otomotif, penerbangan, dan perhiasan.
Material Jetting
10. Tritone
Hampir semua proses pencetakan 3D difokuskan pada pencetakan objek aktual, dengan satu pengecuali yaitu pencetakan 3D cetakan untuk pencetakan.
Start-up asal Israel, Tritone, telah mengembangkan teknologi MoldJet unik yang memutar gagasan proses pencetakan 3D biasa: alih-alih mencetak 3D objek yang diinginkan, printer 3D Tritone membuat cetakan terlebih dahulu dan kemudian mengisinya dengan pasta logam atau keramik, sementara blis presisi menghapus material berlebih untuk meninggalkan lapisan yang halus.
Material kemudian melalui tahap pemanasan untuk mengerasnya, diikuti oleh inspeksi untuk menganalisis kualitas lapisan. Setelah selesai, bagian diambil dari talas dan dimasukkan ke dalam kolam ultrason yang melarutkan material cetakan untuk meninggalkan bagian green yang kokoh, siap untuk tahap sintering akhir.
Salah satu keuntungan utama penggunaan MoldJet dibandingkan proses pencetakan 3D lainnya adalah kemampuan untuk menggunakan bubuk Metal Injection Moulding (MIM) standar, yang dapat menurunkan biaya material. Bahan MIM serbaguna dan umum tersedia di mana saja, pada tingkat harga komoditas.
Selain itu, Tritone mengatakan bagian dapat memberikan densitas hingga 99 persen, dengan kualitas yang mirip dengan bagian MIM.
Saat ini, Tritone berfokus pada pengembangan dan pengujian lebih lanjut mesin yang didukung oleh teknologi MoldJet. Akan menarik untuk melihat bagaimana teknologi baru ini akan diterima di pasar, ketika perusahaan meluncurkan printer 3D logamnya, dengan peluncuran yang direncanakan pada akhir tahun ini.
Advancing metal 3D printing hardware
Pencetakan 3D logam adalah salah satu teknologi yang tumbuh paling cepat saat ini, dan satu alasan pertumbuhan ini adalah evolusi yang berkelanjutan.
Produsen hardware baru yang bergabung dengan industri AM adalah salah satu daya di balik evolusi ini, karena mereka bertujuan untuk mengembangkan proses yang mengatasi tantangan mesin yang sudah ada.
Kompetisi yang tumbuh di pasar pencetakan 3D logam mendorong inovasi. Namun, untuk memanfaatkan hardware AM logam inovatif sebaik mungkin, juga harus didukung oleh kemajuan di bidang lain, seperti pengembangan material dan perangkat lunak.
Hanya dengan menciptakan ekosistem yang mendukung penggunaan pencetakan 3D logam yang andal dan dapat diulang, baik start-up maupun perusahaan yang sudah terbukti dapat menjadikan AM logam sebagai solusi manufaktur yang berharga.
Tetap diperbarui untuk artikel kami selanjutnya yang akan melihat bintang-bintang naik di bahan pencetakan 3D logam.
