Cetak 3D Silikon: Kelayakan, Teknik, dan Aplikasi
Silikon baru-baru ini mengalami kemajuan dalam pencetakan 3D, bukan karena kurangnya permintaan tetapi memiliki properti yang ideal untuk aplikasi yang tak terbatas. Silikon sangat viskuset, memengaruhi pencetakan 3D secara akurat sehingga penundaan dalam pencetakan 3D silikon.
Nah, pertanyaan tetap ada: Dapatkah Anda mencetak 3D silikon? Mari kita cari tahu!
Setelah proses pengendapan, objek silikon sebagai elastomer tidak dapat kembali ke keadaan cair seperti termoplastik dan bahan serbaguna lainnya.
Elastomer adalah polimer yang sangat viskuset dan elastis, dalam istilah sederhana karet. Sorotan properti karet adalah ia dapat diregangkan dan tetap mempertahankan bentuk aslinya setelah dilepas. Silikon sebagai karet sintetis membawa sejumlah properti menarik lainnya.
Pencetakan Bahan Silikon
Filamen silikon sebelumnya tidak bisa dicetak. Silikon memiliki stabilitas termal yang baik dan biocompatibilitas, menjadikannya idal dalam manufaktur aditif. Fleksibilitas dan ide pencetakan 3D, silikon menawarkan berbagai kemungkinan dalam kesehatan dan bidang lain.
Berbeda dengan termoplastik lainnya, silikon murni tidak dapat dilelehkan menjadi cair lalu mengeras kembali dengan teknik printer 3D. Produksi bahan silikon sebelumnya hanya mungkin melalui proses manufaktur tradisional seperti injeksi cetak.
Proses ini mahal untuk pembuatan prototipe silikon dan model bio karena cetakan yang mahal.
Elastisitas tinggi silikon membuatnya sulit untuk menyuntik teknik lain selain injeksi cetak, sehingga mahal untuk produksi volume rendah.
Beberapa perusahaan sedang mengembangkan sistem baru yang akan menggabungkan silikon dalam pencetakan 3D. Teknik baru menggunakan penyetoran kepala, sementara yang lain menghasilkan bagian yang mirip dengan bagian injeksi cetak melalui fotopolimerisasi.
Pencetakan 3D silikon lebih fleksibel, dan tidak seperti proses manufaktur tradisional, ia fleksibel, dan proses produksi tidak didorong oleh volume. Ini memungkinkan produksi volume rendah bagian yang dihasilkan tanpa proses yang sangat mahal.
Silikon cair memiliki viskositas tinggi yang telah memperlambat produksi karena berbeda dari polimer lain. Ia mengeras pada suhu tertentu yang sulit dicapai oleh printer 3D.
Kemajuan dalam teknologi pencetakan 3D dan permintaan yang meningkat untuk bagian silikon telah mendorong perkembangan pencetakan 3D silikon.
Properti Bagian Silikon
Silikon termasuk bahan silikon uretan melimpah yang ada dan pilihan yang diinginkan untuk industri yang menuntut, termasuk industri tekstil hingga otomotif. Ia banyak digunakan dalam rangkaian pesawat, biocompatible dalam aplikasi medis, dan robotika lunak.
Properti berkinerja tinggi memungkinkan silikon memiliki karakteristik yang formidable baik secara fisik maupun kimiawi.
Properti formidable dari silikon meliputi:
Properti-properti ini memungkinkan silikon untuk dinamis di industri termasuk energi, produksi makanan, otomotif, barang konsumsi, elektronik, dan bahkan pertanian.
Manufaktur Aditif
Manufaktur aditif juga populer dikenal sebagai pencetakan 3D. Ini melibatkan pembuatan item tiga dimensi menggunakan informasi digital alih-alih alat dan cetakan silikon dengan menambahkan bahan bertahap lapis demi lapis.
Teknologi bervariasi dalam berbagai bentuk untuk menumpuk lapisan tetapi semua bekerja pada prinsip yang sama dalam menciptakan objek akhir yang diinginkan.
Bagaimana Cara Kerja Pencetakan 3D Silikon. Dapatkah Anda Mencetak 3D Silikon?
Mari kita selami bagaimana silikon bekerja dalam pencetakan 3D.
1. Deposition
Printer 3D menggunakan print head untuk menyetorkan bahan dalam bentuk 2D, sebagian besar lapis demi lapis. Di sisi lain, Silikon tidak tersedia dalam bentuk cair, tetapi prosesnya melibatkan penyetoran juga.
Printer menggunakan print head yang menyetorkan titik air silikon secara individu, lalu menggabungkannya untuk membentuk permukaan halus.
2. Pengeringan dan Vulkanisasi
Getah silikon yang belum dikeringkan dalam bentuk cair atau gel, membuatnya lebih mudah untuk dilepaskan selama proses pencetakan 3D. Pengeringan adalah proses kimia di mana getah silikon cetak membentuk cross-link dalam rantai, bertahap lapis demi lapis.
Beberapa printer menggunakan cahaya UV atau panas sebagai alternatif untuk proses ini. Silikon yang vulkanisasi pada suhu ruang bereaksi dengan katalis dan zat lain mengeras dalam proses.
Dalam proses fotopolimerisasi, tahap pengeringan secara efektif menggantikan tahap penyetoran karena melibatkan sinar cahaya UV untuk menciptakan bentuk 2D untuk setiap lapisan.
3. Pengolahan Pasca
Vulkanisasi memungkinkan bagian silikon cetak untuk mengeras cukup baik untuk memungkinkan lapisan lain dicetak, dan ini tidak memperkuat seluruh struktur.
Setelah mencetak, cetakan dapat dijatuhkan ke oven, yang memicu reaksi kimia dan menghilangkan partikel yang tidak diinginkan. Pencucian juga mungkin diperlukan untuk menghilangkan bahan dukungan.
Manufaktur Aditif Cair
Ini adalah perluasan teknik aditif, yang melibatkan bahan yang sangat viskuset seperti silikon ke dalam platform bangunan untuk menciptakan objek yang diharapkan, yang kemudian dipanaskan untuk mengeraskannya sepenuhnya. Peluang untuk manufaktur aditif cair (LAM) disediakan oleh cairan fungsional yang digunakan untuk mengoptimalkan pencetakan 3D.
Bahan-bahan memiliki berbagai fungsi, terutama transparansi dan fleksibilitas, dan dapat digabungkan selama proses pencetakan. Pencetakan aditif silikon memastikan cetakan menunjukkan kekuatan setelah selesai.
Cairan fungsional pertama kali disetorkan lapis demi lapis pada suhu ruang. Cahaya UV digunakan untuk mengeringkan bahan lalu cross-linked dengan durometers.
LAM menawarkan alternatif untuk teknik pencetakan 3D lainnya, termasuk Fused Deposition Modeling dan Material Jetting. Komponen dan cetakan LAM berkinerja tinggi dan sangat cocok untuk otomotif dan elektronik untuk struktur isolasi api dan lainnya.
Manufaktur aditif cair menggunakan kecepatan proses tinggi dan menjamin cetakan tanpa distorsi dengan kebebasan tak terbatas sesuai keinginan Anda. Metode ini inovatif dan komprehensif untuk prototipe dan produksi kecil. Ini mendorong relevansi dan aplikasi proses di industri.
Keuntungan Manufaktur Aditif
-
Biaya masuk yang terjangkau
Biaya peralatan di industri manufaktur dan proses selalu menjadi hambatan yang dihadapi sebagian besar perusahaan. Mesin untuk manufaktur aditif, namun, terjangkau untuk sebagian besar perusahaan dan usaha kecil.
Dengan kemajuan inovasi dan teknologi, biaya masuk akan lebih murah, memotong biaya masuk. Untuk unit produksi kecil, ini meningkatkan laba dan profitabilitas.
-
Mudah untuk merancang produk akhir
Manufaktur aditif lebih dari sekadar mendapatkan cetakan Anda. Ini melibatkan desain dan inovasi pada tingkat terbaiknya. Sebagai kreator, seseorang dapat memiliki kebebasan tanpa waktu dan biaya ketika datang ke manufaktur aditif.
Secara tradisional, modifikasi cetakan menyebabkan lonjakan biaya dan keterlambatan waktu setelah garis produksi diubah. Insinyur dapat menghasilkan beberapa versi dari satu desain, secara hemat biaya, jauh dari metode statis menggunakan manufaktur aditif.
-
Program pelatihan tersedia di semua tingkat
Mendapatkan mesin dan peralatan adalah satu hal; memiliki keterampilan dan tenaga kerja untuk menjalankan dan mengoperasikan peralatan secara efisien adalah hal lain. Melatih staf dan karyawan Anda untuk merancang menggunakan manufaktur aditif secara profesional cenderung menunda operasi bisnis.
Namun, ada berbagai program pelatihan untuk desainer dan produsen yang tersedia di berbagai tingkat. Pelatihan dasar adalah untuk staf yang telah memiliki pengalaman dalam teknologi.
Pelatihan teknis bertujuan untuk mendidik pengambil keputusan untuk memaksimalkan dengan benar, sedangkan pelatihan lanjut terutama untuk pengolahan pasca produksi dan bahan.
-
Mengurangi pemborosan selama produksi
Prinsip manufaktur aditif dalam proses produksi berbeda sangat dari metode manufaktur tradisional. Beberapa mesin bekerja dengan menghapus bahan dari blok yang lebih besar dari produk yang dimaksudkan.
Bahan yang terpotong dalam bentuk kerikil tidak dapat digunakan sehingga menjadi pemborosan. Manufaktur aditif, sebaliknya, bekerja dengan menambahkan bahan lapis demi lapis sehingga hanya yang diperlukan yang digunakan. Manufaktur aditif membantu mengurangi biaya bahan hingga 90%.
Manufaktur aditif secara signifikan mengurangi penggunaan energi karena mengurangi bahan yang digunakan dan memotong langkah dalam proses produksi dibandingkan proses manufaktur tradisional.
Remanufaktur bagian yang didukung oleh manufaktur aditif menghidupkan kembali akhir hidup produk ke kondisi baru menggunakan energi yang berkisar antara 2-25 % dari energi yang sebaliknya diperlukan untuk membangun bagian baru seutuhnya.
Keterbatasan Silikon Cetak 3D
-
Ketersediaan hardware dan bahan
Keterbatasan utama silikon 3D adalah aksesnya. Beberapa perusahaan menawarkan cetakan silikon 3D yang resmi; ini berarti biaya meningkat, dan ada pilihan bahan yang terbatas.
Perusahaan pencetakan 3D telah muncul selama bertahun-tahun, tetapi bahan produksi masih belum ramah aditif. Printer silikon 3D struktural memiliki satu kepala, artinya akan hanya membuat objek sederhana dengan sedikit detail.
Printer yang menggunakan teknologi berbasis stereolithography menghindari masalah ini, namun, masih, resin termasuk pengeringan UV. Printer silikon 3D terbaik memiliki area bangunan yang relatif kecil yang tidak dapat mencetak struktur dukungan untuk cetakan.
-
Kebutuhan akan agen pengering
Hampir tidak ada perusahaan yang dapat mencetak 3D silikon murni dalam proses produksi mereka. Sebagian besar mereka memanfaatkan penggunaan agen pengeringan UV; ini cenderung melemahkan bahan dan mengurangi kualitas produk akhir.
Namun, ini tetap mempertahankan properti positif bahkan setelah cetakan injeksi silikon dan tersedia untuk berbagai macam aplikasi.
Kesimpulan
Masih ada jauh yang harus ditempuh untuk pencetakan 3D silikon. Dengan laju pertumbuhan teknologi yang lambat, tingkat adopsi relatif lebih rendah. Sebagian besar perusahaan tidak peduli dan tidak mengetahui apa yang ditawarkan teknologi atau ragu untuk mengadopsi karena tidak sering digunakan.
Dengan pengembangan dan perbaikan yang sedang berlanjut dari perusahaan baru yang bergerak ke pencetakan 3D silikon, ini tetap menjadi alternatif yang layak untuk industri produsen silikon.
Permintaan untuk bagian silikon cetak 3D dan cetakan silikon terus meningkat dan menunjuk pada teknologi masa depan yang menarik.
