Kebutuhan teknologi industri medis terus mendorong pengembangan teknik medis dan kemampuan manufaktur modern. Semakin banyak teknologi canggih digunakan untuk mengubah desain yang mengubah hidup menjadi produk yang siap konsumen. Salah satu teknologi ini adalah Carbon Digital Light Synthesis (DLS), teknologi 3D printing yang memungkinkan produksi bagian terbuat dari elastomer teknik yang sangat mengungguli bahan kompetitif dalam stereolithography (SLA) atau digital light processing (DLP). Artikel ini akan menjelaskan manfaat beralih ke 3D printing carbon di industri medis.
Apa itu Carbon DLS?
Carbon DLS menggunakan proses CLIP, yang singkatan dari Continuous Liquid Interface Production. CLIP terdiri dari 2 langkah seperti yang dijelaskan di bawah:
Langkah 1 – Pencetakan
Pencetakan Carbon DLS mirip dengan pencetakan SLA karena keduanya melibatkan penggunaan reservoar resin dan sistem proyeksi cahaya untuk menghasilkan bagian padat. Namun, di sinilah kesamaan di antaranya berakhir. Dalam Carbon DLS, layar permeabel digunakan yang memungkinkan molekul oksigen melewati tetapi menjaga polimer cair di dalam wadah. Oksigen membentuk lapisan batas mikroskopik antara layar dan antarmuka cair yang dikenal sebagai dead zone. Lapisan oksigen ini mencegah resin mengeras secara langsung pada tingkat layar memungkinkannya mengalir secara kontinu ke dalam dead zone dan menghasilkan properti isotropik yang dikenal dari bagian yang dicetak dengan teknologi Carbon DLS.
Langkah 2 – Pengeringan
Saat proses pembentukan selesai dan bagian dikeluarkan dari mesin, bagian yang terbuat dari beberapa bahan canggih belum sepenuhnya dirawat. Bagian semacam ini perlu melalui pengeringan termal lebih lanjut dalam oven sebelum dapat memperoleh properti mekanik lengkapnya. Panas mempercepat cross-linking rantai polimer, menghasilkan bagian yang sangat tahan dan kuat.
Bahan Carbon DLS
Untuk sangat mengapresiasi manfaat yang diberikan oleh 3D printing Carbon DLS di industri medis, kita perlu terlebih dahulu mengklarifikasi perbedaan antara anisotropi dan isotropi.
Anisotropi
Properti mekanik bagian/bahan anisotropik bervariasi saat diukur pada bidang yang berbeda. Bagian 3D printing biasanya bersifat anisotropik karena pembangunannya lapis demi lapis. Contoh adalah bagian yang dicetak FDM yang dibangun dengan menumpuk lapisan di sumbu z. Antarmuka antara lapisan berurutan adalah titik lemah di mana retakan cenderung berkembang dan kegagalan pada akhirnya terjadi jika bagian dibebani pada sumbu z. Pada sumbu x dan y, di sisi lain, titik lemah ini tidak ada, dan beban pada sumbu ini tidak menghasilkan masalah apa pun.
Oleh karena itu, bagian ini secara mekanik lebih lemah pada sumbu z-nya, dibandingkan dengan sumbu x dan y-nya. Anisotropi bukanlah properti yang cocok untuk bagian yang dirancang untuk industri medis karena bagian-bagian ini umumnya digunakan dalam aplikasi kompleks di mana beban dapat terjadi dalam arah mana pun.
Isotropi
Bagian/bahan isotropik, tidak seperti rekanan anisotropiknya, memiliki properti yang sama saat diukur di semua arah. Propertinya sama terlepas dari arah beban diterapkan dan properti yang diukur. Perilaku bahan/bagian ini sangat penting dalam produk yang menerima beban multi-arah yang kompleks. Banyak proses 3D printing tidak mampu menciptakan bagian isotropik. Teknologi unik di balik Carbon DLS menjadikannya salah satu dari tidak banyak proses 3D printing yang dapat menghasilkan bagian isotropik.
Apa Bahan yang Tersedia?
Carbon DLS adalah proses unik karena dapat mencetak bahan elastomer dengan kekuatan dan daya tahan seperti karet. Beberapa tercantum di bawah ini.
Urethane Methacrylate (UMA 90) – Bahan ini mirip dengan resin SLA standar karena tidak memerlukan pengeringan termal setelah pencetakan.
Rigid Polyurethane (RPU 70) – Karena ketahanan, kekuatan, dan resistensi panasnya, bahan ini sangat baik untuk bagian produksi.
Flexible Polyurethane (FPU 50) – Bahan ini adalah varian fleksibel dari rentang resin poliuretana. Ia menyediakan resistensi fatigue tambahan dan ketahanan.
Cyanate Ester (DLS CE 221) – Ini adalah polimer yang keras dengan resistensi luar biasa terhadap suhu tinggi. Ia juga memiliki kekuatan dan kekakuan yang tinggi.
Epoxy (DLS EPX 82) – Epoxy yang keras ini memiliki properti mekanik luar biasa dan sangat bagus untuk mencetak komponen struktural.
Silicone (SIL 30) – Satu properti yang membuat silicone urethane lunak ini sangat dicari di industri medis adalah biocompatibilitasnya. Ia juga memiliki resistensi retakan yang baik.
Elastomeric Polyurethane (EPU 40) – Bahan ini sangat baik untuk aplikasi penyerapan kejutan dan demam getaran.
Bahan di atas menyediakan berbagai kisaran kekuatan tarik, ketahanan, resistensi fatigue, resistensi aus, dan banyak properti yang diinginkan lainnya. Apa pun aplikasi, satu atau lebih di antaranya akan cocok. Setiap properti ini diinginkan untuk aplikasi medis di mana bagian biasanya melalui beban siklus yang tinggi atau diharapkan memberikan akurasi tinggi saat digunakan untuk persiapan bedah atau sebagai panduan pengujian.
Aplikasi 3D Printing Carbon DLS di Industri Medis
Aplikasi #1 – Panduan/Alat
Carbon DLS dapat mencetak bagian yang membantu bedah menempatkan bor dan alat bedah lain dengan akurat. Kecepatan tinggi dan biaya rendah dari metode pencetakan ini memungkinkan panduan khusus pasien dicetak berdasarkan MRI atau scan 3D yang diambil. Dengan cara ini, setiap bagian dibuat khusus sesuai fisik pasien yang tepat, sehingga meningkatkan akurasi bedah dan mengurangi risiko.
Aplikasi #2 – Persiapan Bedah
Untuk mempersiapkan bedah kompleks, bedah sering menganalisis data pasien seperti MRI atau CT scan. Pencetakan carbon 3D modern telah memungkinkan bedah untuk mempelajari pasien dengan jauh lebih baik sebelum bedah dengan mencetak representasi skala penuh organ pasien berdasarkan scan tersebut.
Aplikasi #3 – Prostetik
Pembuatan prostetik khusus dan umum adalah salah satu aplikasi yang paling umum dari pencetakan carbon 3D di industri medis. Prostetik khusus biasanya cukup mahal untuk dibuat menggunakan metode manufaktur tradisional. Di sisi lain, FDM dan teknologi pencetakan berbasis lapis lainnya tidak mampu menghasilkan bagian yang mechanically sound. Namun, dengan teknologi pencetakan Carbon DLS, prostetik sekarang dapat diproduksi secara terjangkau dari bahan teknik berkualitas tinggi yang memiliki properti yang tepat untuk meningkatkan kinerjanya.
Aplikasi #4 – Alat Dengar
Alat dengar adalah teknologi medis lain yang mendapat manfaat yang besar dari fleksibilitas Carbon DLS. Alat dengar perlu cocok sempurna dengan bentuk telinga pasien untuk bekerja dengan benar. Carbon DLS mampu menghasilkan cetakan yang sangat akurat yang pas di telinga pasien. Juga, alat dengar dan perlengkapan pelindung pendengaran lainnya dapat dibuat dari elastomer yang lebih lunak dan nyaman yang hanya dapat dicetak menggunakan teknologi carbon DLS.
Aplikasi #5 – Prototiping
Teknik medis bergantung pada siklus riset dan pengembangan yang ketat untuk mengembangkan produk. Beberapa prototipe perlu dibuat untuk menguji secara menyeluruh kesesuaian, bentuk, dan fungsionalitas sebuah desain. Dengan Carbon DLS, Anda dapat menggunakan bahan yang cocok dan lebih murah untuk dengan cepat memproduksi prototipe fungsional. Proses yang sama kemudian dapat digunakan untuk membuat produk akhir.
Baca lebih lanjut tentang penggunaan bagian 3D Printed Carbon DSL di industri medis.
Kesimpulan
Seiring berjalannya waktu industri medis terus menghasilkan inovasi yang canggih, peralatan manufaktur yang sama canggih diperlukan untuk membawa inovasi ini ke pasar dengan cepat dan murah tanpa mengorbankan kualitas dan fungsionalitas. Untuk mempelajari lebih lanjut cara memanfaatkan 3D printing carbon DLS di industri medis, gunakan alat penawaran instan Xometry untuk mendapatkan estimasi biaya yang akurat untuk perangkat medis Anda.
