Pencetakan 3D fleksibel adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan proses pencetakan 3D yang menggunakan filamen fleksibel yang terbuat dari TPE untuk membuat bagian lapis demi lapis. Beberapa jenis filamen fleksibel dapat digunakan dalam pencetakan 3D dan masing-masing jenis memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Filamen pencetakan 3D fleksibel yang paling umum adalah poliuretan termoplastik (TPU). Namun, kopoliester termoplastik (TPC), poliamida termoplastik (TPA), dan “asam polilaktat lunak (PLA)” juga umum digunakan.
Menurut artikel penelitian yang diterbitkan oleh SVOA Materials Science and Technology, pemrosesan TPE membutuhkan energi 25-40% lebih sedikit dibandingkan karet vulkanisasi termoset. Selain itu, beberapa filamen pencetakan 3D yang fleksibel dapat diproses dan didaur ulang berkali-kali, membantu mengurangi limbah dan polusi serta melestarikan sumber daya minyak bumi. Pencetakan 3D fleksibel telah muncul sebagai metode produksi alternatif yang baik untuk komponen elastomer karena pelanggan menginginkan produk yang lebih terspesialisasi dan dipesan lebih dahulu. Untuk informasi lebih lanjut, lihat panduan kami tentang pencetakan 3D.
Filamen pencetakan 3D fleksibel terbuat dari TPE sehingga memiliki karakteristik elastisitas yang mirip dengan karet ikatan silang namun tetap mempertahankan karakteristik pemrosesan termoplastik. Filamen fleksibel yang berbeda dimungkinkan oleh bahan plastik berbeda yang dihasilkan saat minyak disuling. Selama proses pemurnian, nafta dikombinasikan dengan katalis dan bahan kimia lainnya dalam reaktor polimerisasi untuk menghasilkan plastik yang diinginkan. Prosesnya menghasilkan pelet plastik yang terdiri dari TPE seperti TPU, TPC, TPA, dan PLA lunak (tergantung bahan kimia yang digunakan selama polimerisasi). Pelet TPE ini kemudian dicairkan dan diekstrusi untuk membentuk filamen fleksibel untuk digunakan dalam pencetakan 3D FDM.
Sifat filamen fleksibel bervariasi tergantung pada bahan spesifiknya. Beberapa filamen, seperti TPU, lebih elastis dibandingkan yang lain, seperti TPC. Sifat umum filamen fleksibel seperti TPU, TPC, TPA, dan PLA lunak dijelaskan dalam daftar di bawah:
Perbandingan properti antara filamen fleksibel dan filamen ABS yang lebih konvensional ditunjukkan pada Tabel 1 di bawah:
Properti | TPU (Filamen Fleksibel) | TPA (Filamen Fleksibel) | ABS (Filamen Konvensional) |
Properti
Kekuatan
TPU (Filamen Fleksibel)
Bagus
TPA (Filamen Fleksibel)
Bagus
ABS (Filamen Konvensional)
Terbaik
Properti
Daya tahan
TPU (Filamen Fleksibel)
Tinggi
TPA (Filamen Fleksibel)
Tinggi
ABS (Filamen Konvensional)
Tinggi
Properti
Fleksibilitas
TPU (Filamen Fleksibel)
Tinggi
TPA (Filamen Fleksibel)
Tinggi
ABS (Filamen Konvensional)
Minimal
Properti
Dapat terurai secara hayati
TPU (Filamen Fleksibel)
Ya
TPA (Filamen Fleksibel)
Ya
ABS (Filamen Konvensional)
Tidak
Properti
Dapat didaur ulang
TPU (Filamen Fleksibel)
Ya
TPA (Filamen Fleksibel)
Tidak
ABS (Filamen Konvensional)
Ya
Properti
Higroskopis
TPU (Filamen Fleksibel)
Ya
TPA (Filamen Fleksibel)
Ya
ABS (Filamen Konvensional)
Ya
Apa Batasan Pencetakan 3D dengan Flex?
Meskipun memiliki banyak keuntungan, salah satu keterbatasan terbesar pencetakan 3D dengan filamen fleksibel adalah sulitnya mencetak komponen. Filamen fleksibel cenderung macet atau menyumbat nozel cetak. Selain itu, pencabutan selama pencetakan mungkin tidak mencukupi, sehingga menyebabkan komponen merangkai dan terkadang salah dimensi. Selain itu, sifat elastis dari filamen ini dapat menyebabkannya tertekuk atau tergelincir saat menggunakan ekstruder Bowden. Dibandingkan dengan filamen konvensional seperti ABS atau PLA, cetakan yang menggunakan filamen pencetakan 3D fleksibel memerlukan penyesuaian dan optimalisasi yang lebih baik pada tahap desain.
Mengapa Flex Digunakan dalam Pencetakan 3D?
Filamen fleksibel merupakan hal yang umum karena printer 3D dapat membuat komponen jauh lebih cepat dibandingkan metode pembuatan TPE lainnya. Secara tradisional, suku cadang berbasis TPE dibuat melalui cetakan injeksi dan ekstrusi. Meskipun proses ini dapat menghasilkan komponen dalam jumlah besar secara berurutan, biaya peralatannya mahal dan sering kali memerlukan waktu tunggu berbulan-bulan. Printer 3D dapat dengan cepat membuat prototipe yang fleksibel dengan biaya perkakas yang lebih murah. Kemampuan ini membuka jalan bagi pembuatan suku cadang yang lengkap dan dipesan lebih dahulu secara signifikan lebih cepat dibandingkan dengan metode fabrikasi tradisional.
Cara Menggunakan Flex dalam pencetakan 3D
Menggunakan filamen pencetakan 3D fleksibel adalah cara terbaik untuk membuat komponen elastis dengan cepat. Namun, sifat fleksibel dari filamen ini mengharuskan pengguna untuk memperhatikan pengaturan konfigurasi printer mereka. Pengaturan optimal untuk pekerjaan pencetakan tertentu dengan filamen fleksibel bergantung pada bahan TPE dan penerapan komponen tersebut. Di bawah ini tercantum beberapa prasyarat umum untuk mencetak filamen TPE:
- Setel suhu lapisan berdasarkan rekomendasi produsen bahan.
- Gunakan lem, selotip, atau hairspray untuk merekatkan tempat tidur.
- Gunakan ekstruder penggerak langsung, bukan ekstruder Bowden.
- Gunakan kipas pendingin selama mencetak.
Meskipun item yang tercantum di atas adalah seperangkat prinsip umum untuk mencetak dengan filamen fleksibel, setiap bahan sedikit berbeda. Beberapa proyek mungkin mengharuskan Anda menyimpang dari rekomendasi standar.
Apa Pengaturan Konfigurasi Terbaik untuk Pencetakan 3D Fleksibel?
Secara umum, pengguna harus menyeimbangkan kecepatan pencetakan dan pengaturan retraksi dengan suhu ekstruder dan alas untuk memastikan bagian yang dihasilkan memiliki dimensi yang tepat. Pada Tabel 2 di bawah, pengaturan printer yang direkomendasikan ditampilkan untuk berbagai bahan TPE:
Tabel 2:Pengaturan Printer 3D Filamen Fleksibel
Pengaturan Printer | TPU | TPC | TPA | PLA Lunak |
Setelan Pencetak
Suhu ekstruder
TPU
210-230 ℃
TPC
220-260 ℃
TPA
220-230 ℃
PLA Lunak
220-235 ℃
Setelan Pencetak
Suhu tempat tidur
TPU
Ambien-60 ℃
TPC
60-110 ℃
TPA
30-60 ℃
PLA Lunak
100 ℃
Setelan Pencetak
Kecepatan cetak
TPU
5-30 mm/dtk
TPC
5-30 mm/dtk
TPA
5-30 mm/dtk
PLA Lunak
10-30 mm/dtk
Mencetak lapisan pertama suatu pekerjaan sering kali merupakan titik paling kritis dalam suatu pencetakan. Saat mencetak dengan filamen fleksibel, gunakan selotip Kapton, selotip pelukis, Magigoo, DimaFix, atau perekat lainnya untuk memastikan daya rekat alas yang baik sejak awal pencetakan. Setelah lapisan pertama selesai, pengguna dapat menyempurnakan pengaturan retraksi untuk membantu mencegah air liur keluar dari ujung ekstruder yang panas. Untuk menemukan pengaturan retraksi yang optimal, pengguna harus terlebih dahulu menonaktifkan retraksi untuk menemukan kecepatan ideal, kemudian meningkatkan jarak retraksi secara bertahap untuk menemukan pengaturan ideal. Berhati-hatilah untuk tidak mencetak terlalu cepat karena bahannya dapat dengan mudah menyumbat nosel.
Berapa Kecepatan Cetak 3D Fleksibel Terbaik?
Karena filamen fleksibel rentan tertekuk, macet, dan tertekuk saat dimasukkan ke dalam ekstruder, kecepatan pencetakan yang lebih lambat dapat menjadi solusi Anda. Masalah ini dapat menyebabkan penundaan yang tidak perlu pada pekerjaan pencetakan dan dapat merugikan keakuratan dan kualitas dimensi komponen. Kompromi terbaik antara kecepatan dan kualitas biasanya antara 30-40 mm/s. Namun, kecepatan pencetakan optimal akan bergantung pada filamen yang digunakan. Lihat pedoman produsen filamen untuk mengetahui gambaran umum tentang tempat menyetel kecepatan awal.
Berapa Suhu Lebur Filamen Fleksibel?
Suhu leleh akan bervariasi berdasarkan bahannya. Namun secara umum suhu leleh filamen fleksibel berkisar antara 210-260 °C. Terlalu banyak memanaskan filamen fleksibel dapat menyebabkannya tersangkut dan keluar dari nosel selama pencetakan. Merangkai ini menyebabkan suku cadang di luar spesifikasi dan kualitasnya buruk.
Apakah Tempat Tidur Cetak Berpemanas Diperlukan saat Mencetak dengan Fleksibel?
Ya, tempat tidur berpemanas biasanya diperlukan, tetapi suhunya bergantung pada bahan dan bagian tertentu. Beberapa filamen pencetakan 3D fleksibel, seperti TPC, TPA, dan PLA lunak memerlukan alas berpemanas sementara TPU dapat dicetak dengan atau tanpa alas berpemanas.
Berapa Ketebalan Dinding yang Baik untuk Pencetakan 3D Fleksibel?
Filamen fleksibel biasanya memerlukan dinding bagian yang lebih tebal dibandingkan plastik biasa. Misalnya, bagian dinding yang terbuat dari TPU biasanya harus memiliki ketebalan minimal 2,0 mm. Rancang dinding tebal pada bagian-bagian Anda jika Anda berencana menggunakan filamen pencetakan 3D yang fleksibel.
Berapa Kepadatan Dinding yang Baik untuk Pencetakan 3D Fleksibel?
Dinding pada bagian cetakan 3D memiliki dua bagian utama:cangkang dan pengisi. Cangkangnya adalah dinding luar yang kokoh, sedangkan pengisinya terdiri dari apa yang ada di antara permukaan luarnya. Pengisi sering kali dibuat sebagai kisi untuk menyeimbangkan kekuatan struktural terhadap berat dan penggunaan material. Kepadatan pengisi bisa serendah 0% (berongga) atau setinggi 100% (padat). Filamen fleksibel dapat berfungsi dengan kepadatan apa pun, meskipun kepadatan pengisi yang lebih tinggi akan mengurangi fleksibilitas komponen secara keseluruhan.
Pertanyaan Umum Tentang Pencetakan 3D Fleksibel
Apakah Filamen Fleksibel Dapat Terurai Secara Hayati?
Ya dan tidak. Beberapa filamen fleksibel, seperti TPU dan PLA lunak, dapat terurai secara hayati dan terurai dalam beberapa tahun. Lainnya, seperti TPC dan TPA, tidak terurai dan memerlukan waktu berabad-abad.
Apakah Filamen Fleksibel Dapat Didaur Ulang?
Ya dan tidak. Beberapa filamen fleksibel, seperti TPU dan PLA lunak, dapat didaur ulang dan digunakan kembali berkali-kali. Lainnya, seperti TPC dan TPA, hanya dapat diproses satu kali oleh printer 3D.
Apakah Filamen Fleksibel bersifat Higroskopis?
Ya, filamen fleksibel bersifat higroskopis. Semua TPE memiliki tingkat higroskopis yang tinggi dan akan meletus serta mendesis saat dipanaskan jika menyerap terlalu banyak kelembapan. Oleh karena itu, filamen fleksibel harus disimpan dengan benar atau dikeringkan sebelum digunakan.
Apa Perbedaan Antara Flex dan PLA dalam Pencetakan 3D?
Filamen fleksibel terdiri dari TPE yang memiliki tingkat elastisitas tinggi dan sifat mekanik, termal, listrik, dan lingkungan yang sangat baik. PLA adalah plastik kaku dan berkekuatan tinggi yang berasal dari sumber alami seperti tebu dan jagung. PLA dapat dibuat menjadi “PLA lunak” yang fleksibel dengan menggabungkan polimer PLA dengan komponen TPE.
Apa Perbedaan Antara Flex dan ABS dalam Pencetakan 3D?
Filamen pencetakan 3D fleksibel terbuat dari TPE yang sangat fleksibel dan memiliki sifat mekanik, termal, listrik, dan lingkungan yang luar biasa. ABS adalah plastik berbahan dasar minyak bumi yang memiliki sifat mekanik yang sangat baik, sedikit lebih fleksibel dan ulet dibandingkan PLA, dan merupakan salah satu filamen termurah di pasaran.
Dekan McClements
Dean McClements adalah lulusan B.Eng Honors di bidang Teknik Mesin dengan pengalaman lebih dari dua dekade di industri manufaktur. Perjalanan profesionalnya mencakup peran penting di perusahaan terkemuka seperti Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace, dan Hyster-Yale, tempat ia mengembangkan pemahaman mendalam tentang proses teknik dan inovasi.
Baca lebih banyak artikel oleh Dean McClements
