Bahan Apa yang Digunakan dalam Pencetakan 3D?
Dengan penemuan teknologi yang konstan, lebih banyak bahan yang digunakan untuk pencetakan 3D. Pasar pencetakan 3D tidak lagi terbatas pada polimer karena ada berbagai bahan untuk dimanfaatkan.
Plastik, logam, dan keramik dapat menghasilkan beragam produk yang sesuai dengan aplikasi yang berbeda. Tahukah Anda bahwa minyak kedelai, cokelat, dan kertas basah juga dapat membuat cetakan 3D? Baca terus untuk mengetahui cara memilih bahan ini dan mana yang tidak dapat Anda gunakan.
Bahan Apa yang Digunakan dalam Pencetakan 3D?
Mari kita lihat karakteristik dan kelemahan penting dari berbagai bahan yang digunakan dalam pencetakan 3D.
Nilon
Nylon adalah poliamida termoplastik sintetis dan merupakan bahan plastik paling populer yang digunakan untuk pencetakan 3D. Apa yang menjadikannya pilihan ideal untuk cetakan 3D adalah fleksibilitasnya, gesekan rendah, dan daya tahannya. Bahan ini juga merupakan pilihan umum untuk tekstil dan aksesoris pembuatan.
Filamen nilon (lihat di Amazon) adalah pilihan ideal untuk geometri yang rumit atau rumit. Ini terutama digunakan sebagai bahan filamen dalam Fabrikasi Filamen Fused atau printer 3D Pemodelan Deposisi Fused. Ini murah dan salah satu bahan plastik paling kokoh.
Pro
- Ini adalah bahan yang tahan lama.
- Ini memiliki rasio kekuatan-ke-fleksibilitas yang baik.
- Memiliki sedikit lengkungan.
- Mudah untuk mewarnai atau mewarnai.
Kontra
- Higroskopis sehingga perlu dijaga agar tetap kering.
- Ini memiliki umur simpan satu tahun.
- Ini mungkin menyusut selama pendinginan, membuat cetakan kurang presisi.
- Tidak kompatibel dengan semua printer.
Plastik ABS
Bahan filamen termoplastik ini menjadi pilihan utama untuk digunakan sebagai filamen printer 3D. ABS juga merupakan salah satu bahan yang paling umum digunakan untuk pencetakan 3D rumah tangga dan pribadi.
ABS adalah pilihan yang baik untuk insinyur dan produsen yang membutuhkan produk prototipe berkualitas tinggi.
Pro
- ABS mudah diakses.
- Harganya terjangkau (lihat di Amazon).
- Tersedia dalam berbagai warna.
- Lebih tahan lama daripada nilon.
Kontra
- Dibutuhkan tempat tidur berpemanas saat mencetak.
- Cenderung melengkung jika didinginkan saat mencetak karena titik lelehnya yang tinggi.
- Tidak dapat terurai secara hayati.
- Mengeluarkan asap beracun dan berbau busuk pada suhu tinggi.
Polistirena Berdampak Tinggi (HIPS)
Bahan ini digunakan pada printer FDM sebagai struktur pendukung. Kemudahan penggunaannya bisa disamakan dengan ABS. Namun, keduanya berbeda dalam kapasitas mereka untuk larut. Misalnya, HIPS benar-benar larut dalam limonene.
Pro
- Mudah dipotong.
- Dapat membuat model yang rumit dan sebagai bahan pendukung.
- Ringan dan halus.
- Ini tahan benturan dan tahan air.
- Terjangkau (lihat harga di Amazon).
Kontra
- Ini dapat menyumbat tabung pengiriman dan nozel printer Anda tanpa aliran panas yang tepat.
- Menghasilkan asap yang berbau tidak sedap.
Resin
Berikut adalah pilihan umum lainnya untuk pencetakan 3D. Bahan resin biasanya digunakan dalam teknologi DLP, SLA, CLIP, dan Multijet. Beberapa jenis kompatibel dengan pencetakan 3D, termasuk resin keras, resin yang dapat dicetak, resin fleksibel, dan banyak lagi.
Pro
- Resin dapat digunakan di berbagai aplikasi.
- Resin memiliki penyusutan yang rendah.
- Ini sangat tahan bahan kimia.
Kontra
- Resin cukup mahal (lihat harga di Amazon).
- Resin kedaluwarsa.
- Reaktivitas foto tinggi, oleh karena itu perlu penyimpanan yang tepat.
- Dapat berpolimerisasi sebelum waktunya jika terkena panas.
Asam Polilaktat (PLA)
PLA berasal dari sumber daya terbarukan seperti tepung jagung dan tebu. Ini adalah pilihan khas di lembaga pembelajaran karena kemudahan pencetakan dan keamanannya. Selain itu, PLA dapat diterapkan pada pencetakan desktop FDM.
Pro
- Kelengkungan rendah, sehingga mudah untuk mencetak.
- PLA dapat dicetak pada permukaan yang dingin.
- PLA cocok untuk mencetak fitur dan sudut yang lebih tajam daripada ABS.
- PLA tersedia dalam berbagai warna (lihat di Amazon).
Kontra
- PLA tidak terlalu kokoh.
- Dapat berubah bentuk dengan paparan panas yang ekstrem.
Emas dan Perak
Filamen logam ini diproses dalam bentuk bubuk dan merupakan beberapa yang paling kuat untuk digunakan dalam pencetakan 3D. Mereka sebagian besar digunakan untuk membuat perhiasan. Proses pencetakan yang digunakan dengan filamen logam ini meliputi Sintering Laser Logam Langsung dan Peleburan Laser Selektif.
Pro
- Konduktivitas listrik tinggi.
- Tahan panas dan tahan lama.
Kontra
- Sangat mahal.
- Memakan waktu dan melelahkan untuk menyempurnakan.
- Reflektifitas tinggi dan konduktivitas termal, membuatnya sulit untuk digunakan.
- Memerlukan suhu yang sangat tinggi sehingga tidak cocok untuk mencetak pada printer 3D FDM biasa.
Baja Tahan Karat
Fusion dan laser sintering (lihat printer 3D) adalah metode yang digunakan saat mencetak dengan baja tahan karat. Bahan ini bekerja dengan dua jenis teknologi:DMLS dan SLM. Mengingat baja tahan karat baik untuk membangun material yang kokoh dan pekerjaan yang mendetail, baja tahan karat sangat ideal untuk hal-hal seperti gantungan kunci, baut, dan miniatur, antara lain.
Pro
- Dapat diolah dengan panas untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan.
- Ideal untuk aplikasi berkekuatan tinggi.
- Ini sangat tahan korosi.
- Memiliki keuletan yang tinggi.
Kontra
- Membutuhkan waktu untuk mencetak.
- Tidak sesuai anggaran.
- Ukuran pencetakan terbatas.
Titanium
Ini adalah bahan cetak 3D paling ringan dan kuat dan memiliki kekasaran permukaan sedang. Titanium dicetak melalui Sintering Laser Logam Langsung. Aplikasi utama filamen titanium adalah di bidang teknologi tinggi seperti kedokteran, eksplorasi ruang angkasa, dan industri kedirgantaraan.
Pro
- Ini menawarkan lebih banyak resolusi dan kompleksitas dalam desain.
- Cocok untuk aplikasi presisi tinggi.
- Ini tahan korosi dan biokompatibel.
Con
Keramik
Keramik dapat menahan tekanan dan suhu ekstrim tanpa melengkung atau pecah. Kecil kemungkinannya berkarat dan tidak mudah aus. Oleh karena itu, ini lebih tahan lama daripada logam dan plastik.
Keramik biasanya digunakan dengan teknologi Binder Jetting, Stereolithography, dan DLP (Digital Light Processing).
Pro
- Cocok untuk pekerjaan presisi tinggi.
- Mereka memberikan hasil akhir yang halus dan mengkilap.
- Mereka sangat tahan terhadap panas, asam, dan alkali.
- Mereka datang dalam berbagai warna.
Kontra
- Keramik membutuhkan suhu yang sangat tinggi untuk meleleh.
- Mereka tidak ideal untuk proses glazing dan kilning.
- Mereka rapuh, sehingga tidak cocok untuk komponen yang saling mengunci dan tertutup.
- Tidak bagus untuk prosedur perakitan bagian.
Polietilena tereftalat (PET/PETG)
PET adalah bahan plastik lain yang sering digunakan untuk cetakan 3D yang digunakan dalam proses thermoforming. Itu juga dapat membuat resin rekayasa bila dikombinasikan dengan zat lain seperti serat kaca.
Dalam pencetakan 3D, PETG lebih umum daripada PET karena yang pertama mengandung glikol yang dimodifikasi. Hasilnya, lebih jernih, tidak rapuh, dan tidak terlalu berat untuk digunakan dibandingkan PET. Filamen (lihat di Amazon) bekerja dengan teknologi FFF dan FDM.
Pro
- Bahannya awet.
- Dapat didaur ulang dan tahan benturan.
- Bisa disterilkan.
- Ini memiliki sifat adhesi yang sangat baik.
- Sangat tahan suhu dan kokoh.
- Sangat mudah untuk mencetak.
Kontra
- Terdegradasi di bawah sinar UV.
- Permukaan cenderung tergores.
- Ini memerlukan pengujian tambahan dengan parameter pencetakan 3D.
Apa Bahan Cetakan 3D Yang Paling Umum?
Dari semua bahan cetak 3D yang digunakan, plastik adalah yang paling populer . Ini disukai untuk berbagai aplikasi, termasuk pembuatan perlengkapan rumah tangga, mainan cetak 3D, peralatan meja, figur aksi, dan vas.
Plastik tersedia dalam warna transparan dan cerah, dengan warna hijau limau dan merah yang paling umum. Filamen ini dikemas dalam gulungan dan mungkin memiliki hasil akhir matte atau mengkilap.
Mengingat ketegasan, kehalusan, fleksibilitas, dan warnanya yang cemerlang, popularitasnya mudah dipahami. Belum lagi, ini adalah pilihan yang relatif terjangkau dibandingkan dengan bahan cetak 3D lainnya.
Produk konsumen plastik biasanya menggunakan printer FDM. Prosesnya melibatkan peleburan dan pencetakan filamen termoplastik menjadi berbagai bentuk secara berurutan. Jenis plastik yang paling umum untuk pencetakan 3D meliputi:
- PLA , yang merupakan salah satu bahan paling ramah lingkungan yang digunakan dalam printer 3D. Ini tersedia dalam bentuk keras dan lunak. Kerajinan plastik dari asam polilaktat kemungkinan akan menjadi yang paling disukai dalam pencetakan 3D di tahun-tahun mendatang.
- Filamen ABS tersedia dalam berbagai warna dan populer dalam pembuatan stiker dan mainan. Ini juga digunakan untuk vas dan perhiasan.
- Plastik Polivinil Alkohol: ini adalah pilihan khas untuk printer rumahan yang terjangkau. Meskipun tidak ideal untuk produk yang membutuhkan kekuatan tinggi, ini adalah pilihan yang baik untuk produk penggunaan sementara.
- Polikarbonat: ini adalah plastik yang paling jarang digunakan dalam pencetakan 3D. Ini hanya bekerja di printer 3D yang beroperasi pada suhu tinggi dan dengan nozel. Ini digunakan untuk membuat baki cetakan dan pengencang plastik yang terjangkau, antara lain.
Benda plastik yang dibuat dengan printer 3D hadir dalam berbagai bentuk dan konsistensi, dari datar dan bulat hingga beralur dan menyatu.
Material Apa yang Tidak Dapat Dicetak 3D?
Anda tidak dapat mencetak bahan yang tidak dapat meleleh menjadi keadaan semi-cair yang dapat diekstrusi. Ambil pengoperasian printer 3D FDM, misalnya. Printer ini melelehkan zat termoplastik dari gulungan, dengan toleransi ketat ± 0,05 atau lebih rendah.
Bahan yang terbakar pada suhu tinggi dan tidak meleleh sulit dikeluarkan melalui nozzle.
Kita dapat menggunakan Selective Laser Sintering untuk mengikat logam bubuk menjadi model padat.
Asalkan Anda dapat memenuhi toleransi dan keadaan semi-cair, itu harus memungkinkan untuk mencetak zat itu. Berikut adalah beberapa bahan yang tidak dapat Anda gunakan untuk pencetakan 3D:
- Kayu polos atau produk kayu (Namun, Anda dapat menggabungkan butiran kayu dengan PLA dan menggunakannya untuk pencetakan 3D).
- Kain/ Pakaian.
- Kertas kering.
- Batu dan tanah- meskipun Anda dapat melelehkan batuan vulkanik menjadi cair.
- Kulit dan produk hewani.
Memilih Bahan Cetak 3D yang Tepat
Saat mencetak model 3D, Anda harus terlebih dahulu mempertimbangkan jenis bahan Anda. Kami telah melihat kelebihan, kekurangan, dan aplikasi berbagai bahan cetak 3D di atas.
Mari kita periksa lebih dalam untuk melihat apa yang harus dicari di dalamnya.
Ini mengacu pada ketahanan material Anda terhadap patah di bawah tekanan. Ini tidak hanya menunjukkan keuletan material tetapi juga dapat menunjukkan kekuatannya. Beberapa zat pecah dengan tajam sementara yang lebih ulet, seperti logam dan plastik, mengalami deformasi sebelum patah.
Komponen mekanis, struktural, dan statis membutuhkan bahan dengan tarikan tinggi karena kerusakan tidak dapat diterima. Contoh sektor yang membutuhkan material tarik tinggi adalah konstruksi, penerbangan, dan otomotif. Saat ini, pencetakan 3D menghadirkan model tarik yang serupa atau bahkan lebih tinggi daripada plastik cetakan injeksi sebelumnya seperti ABS dan polipropilena.
Ini menunjukkan ketahanan material terhadap perubahan panjang di bawah tegangan tarik. Bahan kaku memiliki modulus Young yang tinggi dan lebih tahan terhadap perubahan. Saat memilih bahan untuk komponen struktural dan mekanik, modulus Young yang tinggi sangat penting.
Perpanjangan adalah tingkat peregangan material tepat pada titik putusnya. Bahan kaku, seperti plastik rapuh-keras, biasanya memiliki elongasi yang rendah, sedangkan bahan yang lembut dan elastis meregang beberapa kali sebelum putus.
Perpanjangan diperlukan untuk arsitektur dan konstruksi, di mana struktur perlu berubah bentuk secara nyata daripada tiba-tiba patah.
Kekuatan lentur juga merupakan ketahanan material terhadap kerusakan di bawah beban, seperti kekuatan tarik. Namun, beban berbeda dengan kekuatan lentur meliputi lentur. Oleh karena itu, ini mencerminkan kekuatan tarik dan kompresi material.
Sebagian besar plastik memiliki kekuatan tarik dan lentur yang selaras. Beberapa bahan dengan struktur homogen memiliki kekuatan tarik dan lentur yang sama. SLA bersifat homogen, yang merupakan keunggulan dibandingkan teknologi pencetakan 3D lainnya. Ini karena komponen memiliki kekuatan analog terlepas dari orientasinya.
Ini mengacu pada ketahanan material terhadap tekukan. Bahan kaku memiliki modulus tinggi, sedangkan bahan elastis memiliki modulus rendah. Modulus lentur dan Young juga memiliki hubungan yang erat.
Modulus lentur sangat penting saat membangun pegas baja, terutama pegas daun, dan pada bagian struktural atau balok penyangga.
Bahan memiliki respons yang berbeda terhadap beban statis dan benturan mendadak. Kekuatan impak sangat mempengaruhi ketangguhan material. Bahan rapuh memiliki ketangguhan minimal karena deformasi terbatas yang dapat mereka tahan. Suhu juga memengaruhi ketangguhan, dengan tingkat panas yang rendah mengurangi ketangguhan material.
Faktor ini sangat penting dalam berbagai aplikasi, seperti membuat kacamata pengaman dan pelindung.
Bahan plastik menyerap sebagian air dalam kondisi lembab atau jika terendam. Meskipun beberapa plastik memiliki higroskopi yang lebih tinggi daripada yang lain, perbedaan minimal mungkin tidak relevan dalam produk plastik jadi. Namun, ini merupakan pertimbangan penting untuk ketahanan panas pada komponen plastik dan pemrosesan bahan mentah.
Ketika bahan plastik dipanaskan di atas sekitar 150 ° C, adanya uap air menghasilkan hidrolisis. Hal ini kemudian menyebabkan retaknya molekul rantai panjang menjadi rantai pendek, sehingga melemahkan material. Jika ini terjadi sebelum pencetakan 3D, itu melemahkan material, menghasilkan produk berkualitas buruk. Oleh karena itu, Anda harus menyimpan bahan baku yang memiliki daya serap air yang tinggi dalam kondisi kering.
Bahan Pencetakan 3D Inovatif Baru
Printer 3D tidak lagi mengambil jurusan plastik. Beberapa printer 3D terbaru kompatibel dengan bahan daur ulang.
Misalnya, seorang desainer mengembangkan printer 3D yang dapat menggunakan serat kertas basah . Ini kokoh, tahan lama, dan menawarkan solusi yang baik untuk bahan plastik. Selain itu, ia menyediakan sistem siklus yang efisien karena dapat mendaur ulang produk jadi setelah tua.
Industri makanan memiliki beberapa inovasi terbaru dalam pencetakan 3D. Company Universal Favorite mengembangkan cetakan cetak 3D untuk membuat garis cokelat yang unik.
Polimer baru untuk pencetakan 3D implan medis sedang meningkat. Misalnya, Evonik , merek bahan kimia khusus, meluncurkan filamen PEEK tingkat implan. Menurut mereka, bahan baru ini merupakan pionir filamen berbasis PEEK yang dapat digunakan dalam bedah maksilofasial dan ortopedi.
Kesimpulan
Panduan bahan cetak 3D di atas akan memudahkan Anda memilih bahan yang tepat untuk tugas Anda. Dengan diversifikasi industri pencetakan 3D dan dunia, filamen tambahan akan tersedia untuk digunakan.
Memilih bahan yang tepat sangat penting untuk pencetakan 3D yang efisien. Dengan pemahaman yang baik tentang berbagai bahan yang tersedia untuk pencetakan 3D, operasi dapat dilakukan dengan cepat dan menghasilkan produk berkualitas tinggi.