Dasar-Dasar Cetak 3D Logam: Media Bubuk dan Proses Energi Tinggi
Cetak 3D logam telah matang dengan cepat, melampaui booming awal untuk menjadi metode produksi yang terukur dan andal. Kemampuannya untuk menghasilkan bagian kuat dan kompleks kini mendukung aplikasi industri yang beragam.
Semua teknik manufaktur aditif logam mengandalkan bahan baku berbasis bubuk dan langkah energi tinggi—baik selama build atau pemrosesan pasca—untuk mengubah bubuk menjadi logam padat.
Artikel ini membahas peran krusial bahan baku bubuk dan proses energi tinggi dalam cetak 3D logam.
Media Bubuk Logam
Bahan baku cetak 3D logam biasanya berisi bubuk logam, baik sebagai bubuk mentah atau dalam pengikat. Meskipun beberapa teknologi menggunakan bahan baku kawat, bubuk tetap menjadi bentuk dominan.
Mengapa printer logam memilih bubuk? Manufaktur aditif memerlukan penyetoran material yang presisi. Filament plastik dapat dipanaskan dan diekstrusi melalui nozel, tetapi sebagian besar logam memiliki titik leleh di atas 1.100 °C, membuat ekstrusi tidak praktis. Sedikit bahan yang dapat bertahan dalam kontak yang berkelanjutan dengan logam cair, yang akan membuat peralatan sulit diproduksi.
Printer logam yang diumpan kawat mengandalkan pemerkasan listrik untuk menyatukan bagian, menghasilkan permukaan yang sering memerlukan pemesinan dan memperkenalkan stres internal yang mengakibatkan kerucutan.
Proses berbasis bubuk melindungi komponen printer dari logam cair. Printer memberikan energi yang sangat terfokus dengan laser, atau menggunakan build energi rendah diikuti oleh langkah siniter energi tinggi dalam pelet.
Siniter secara bertahap meningkatkan suhu untuk menguapkan sisa pengikat. Seperti suhu mendekati titik leleh logam, partikel menyatu menjadi bagian padat yang kokoh.
Bubuk longgar vs terikat. Bubuk longgar umum dalam cetak 3D logam industri tetapi menimbulkan risiko keselamatan—kebocoran tinggi dan bahaya pernapasan—memerlukan lingkungan terkontrol dan PPE. Bubuk terikat, yang digunakan dalam metal FFF, lebih aman dan kurang mudah terbakar, menghilangkan kebutuhan akan PPE atau ruang khusus. Namun, bubuk terikat memerlukan langkah tambahan untuk menghilangkan pengikat dan menyinter bagian.
Peristiwa Energi Tinggi
Dalam manufaktur aditif logam, printer mengubah fase kimia bahan baku. Meskipun plastik meleleh antara 200 °C dan 400 °C, logam memerlukan 1.100 °C hingga 1.400 °C. Akibatnya, setiap proses cetak 3D logam mengandalkan langkah energi tinggi.
Timing dan aplikasi langkah energi tinggi bervariasi menurut teknologi:
Selama build—fusi terlokasi. Beberapa proses menggunakan laser atau sinar elektron untuk melelehkan lapisan logam di lokasi. Pengiriman energi yang presisi dan terisolasi ini menghasilkan stres internal yang biasanya memerlukan perlakuan panas setelah cetak.
Setelah build—siniter pelet. Sistem lain membangun bagian dengan input energi rendah dan kemudian memberikannya pada pelet energi tinggi untuk menyatukan bubuk. Pendekatan ini mengurangi stres internal tetapi menambahkan langkah siniter tambahan.
