Panduan Ahli Bahan Pencetakan 3D Logam: Baja, Superaloi, Titanium, Tembaga, dan Aluminium
Baja
Baja tetap menjadi tulang punggung manufaktur aditif logam, menawarkan kekuatan, serbaguna, dan kemampuan perawatan panas yang tak tertandingi. Sementara hampir semua baja dapat dicetak, baja tahan karat dan baja gerinda mendominasi pasar karena performa mereka yang superior dalam aplikasi bernilai tinggi.
Kekuatan utama:
Kekuatan regangan dan kekakuan tinggi
Spektrum luas properti mekanis
Dapat dirawat panas untuk kekerasan yang disesuaikan
Baja tahan karat menggabungkan resistensi korosi dengan kemampuan pemesinan. Dua sub-grup utama yang umum:
Austenitic (misalnya, 316L) – resistensi korosi yang sangat baik, cocok untuk pemesinan dan pengelasan, meski tidak dapat dirawat panas.
Martensitic (misalnya, 17-4 PH) – kekerasan lebih tinggi, dapat dirawat panas untuk berbagai properti, tetapi lebih rapuh.
Baja gerinta mengandung karbida untuk resistensi aus ekstrim dan performa suhu tinggi. Seri yang paling sering dicetak adalah A, D, dan H:
Seri A (misalnya, A2) – seimbang resistensi aus dan keawetan, ideal untuk pukulan, cetakan, dan alat umum.
Seri D (misalnya, D2) – sangat keras, sangat baik untuk alat potong dingin, tetapi keawetan terbatas.
Seri H (misalnya, H13) – dirancang untuk penggunaan suhu tinggi, menawarkan campuran kekuatan, resistensi aus, dan stabilitas termal.
Superaloi
Superaloi memungkinkan bagian yang harus menahan panas ekstrem, lingkungan korosif, atau keduanya. Manufaktur aditif mengurangi biaya dan memungkinkan geometri kompleks yang pemesinan tradisional tidak dapat mencapai.
Manfaat:
Performa mekanis ekstrional pada suhu tinggi
Resistensi korosi yang superior
Finishing permukaan yang baik dan stabilitas dimensi
Biocompatibility (hanya Cobalt-Chrome)
Inconel – keluarga aloi berbasis nikel yang dihargai untuk komponen turbin, seal mesin, dan roket. Grade yang paling sering dicetak adalah Inconel 718 (tough, kekuatan tinggi) dan Inconel 625 (resistensi panas yang sangat baik).
Cobalt-Chrome – dikenal untuk biocompatibility dan rasio kekuatan-berat tinggi. Digunakan di lingkungan industri yang antagonis dan dalam implantasi medis seperti alat ortopedi dan peralatan gigi.
Titanium
Aloi titanium menggabungkan densitas rendah dengan kekuatan tinggi, menjadikannya ideal untuk aplikasi penerbangan, otomotif, dan medis. Sementara titanium murni (CP Ti) menawarkan biocompatibility yang luar biasa, aloi titanium memberikan performa mekanis yang superior.
Atribut utama:
Rasio kekuatan-berat tinggi
Resistensi panas dan kimia yang baik
Biocompatibility (tergantung pada aloi)
Aloi umum:
Ti-6Al-4V (Ti-64) – 40% lebih ringan dari 17-4 PH stainless sambil mempertahankan kekuatan yang serempak; disukai untuk pesawat dan komponen performa tinggi.
Commercially Pure Titanium (CP Ti) – kekuatan lebih rendah tetapi biocompatibility yang superior, digunakan untuk implantasi ortopedi dan bagian medis serupa.
Tembaga
Nilai unik tembaga terletak pada konduktivitas listrik dan termalnya. Manufaktur aditif memungkinkan penciptaan sink panas, bus bar, dan komponen lain yang akan terlalu mahal dengan metode tradisional.
Manfaat utama:
Konduktivitas listrik tinggi
Konduktivitas termal yang sangat baik
Resistensi korosi yang baik
Duktil
Opsi pencetakan:
Tembaga murni – konduktivitas terbaik tetapi memerlukan Bound Powder Extrusion karena reflectansi laser.
Tembaga aloi (misalnya, C18150 dengan Cr/Zn) – dapat dicetak pada sistem Powder Bed Fusion tertentu; konduktivitas sedikit lebih rendah.
Aluminium
Aluminium belum dimanfaatkan sepenuhnya dalam pencetakan 3D logam karena printability yang terbatas dan keuntungan biaya yang lebih rendah dibandingkan metode konvensional. Sebagian besar sistem aditif mencetak aloi grade cetak (misalnya, 12% Si) daripada aloi performa tinggi seperti 6061 atau 7075.
Sifat utama:
Densitas rendah
Daya tahan yang baik
Duktil
Alternatif untuk Aluminium dalam Manufaktur Aditif
Saat proposisi nilai aluminium marginil, pertimbangkan titanium atau baja untuk rasio kekuatan-berat yang serupa, atau komposit serat kontinu untuk bagian kuat dan hemat biaya. Printer Serat Karbon Markforged dapat mencocokkan kekuatan aluminium 6061-T6 sambil memberikan kekakuan, resistensi benturan, dan toleransi panas yang superior.
