Pengertian Filamen Pencetakan 3D Besi Magnetik:Bahan, Sifat, dan Aplikasi

Apa itu Pencetakan 3D Besi Magnetik?

Pencetakan 3D besi magnetik adalah penggunaan filamen plastik berisi besi untuk bagian cetakan 3D yang tampak metalik. Pencetakan dengan filamen ini dilakukan dengan proses yang sangat berbeda dibandingkan teknik yang digunakan untuk pencetakan bubuk logam, seperti DMLS dan SLM, yang melelehkan dan memadukan bubuk logam curah untuk membuat bagian logam. Sebaliknya, bagian akhir yang dicetak menggunakan filamen besi magnetis tetap berupa matriks plastik dengan pengisi logam. Meskipun komponen yang dicetak dengan filamen besi magnetis memiliki tampilan metalik, kekuatan dan daya tahannya hampir sama dengan polimer induk PLA. Bagian yang dicetak dengan filamen khusus ini mungkin lebih rapuh dibandingkan PLA standar. Penggunaan filamen ini untuk mencetak komponen akan menyebabkan komponen akhir menjadi feromagnetik, artinya bahan magnetis akan menempel padanya. Untuk informasi selengkapnya, lihat panduan pencetakan 3D kami.

Apa Komposisi Filamen Besi Magnetik?

Komposisi filamen pencetakan 3D besi magnetik tergantung pada produsen filamen. Namun secara umum persentase besi magnet dalam suatu filamen adalah sekitar 5-15% dari total volume atau berat filamen. Persentase volume atau berat yang tersisa terdiri dari bahan dasar termoplastik. Persentase besi yang lebih tinggi menghasilkan lapisan akhir yang lebih metalik dan sifat feromagnetik yang lebih kuat, namun akan mengakibatkan pekerjaan pencetakan lebih sulit dan komponen menjadi rapuh. Selain PLA, ABS dan Nilon, juga dapat diisi dengan serbuk besi untuk membuat filamen magnet.

Apa Sifat Filamen Besi Magnetik?

Meskipun memiliki tampilan metalik, komponen yang dicetak dengan filamen besi magnetis tidak memiliki banyak karakteristik yang sama dengan logam sebenarnya. Daftar di bawah ini menjelaskan beberapa sifat filamen besi magnetik:

1. Mereka menghasilkan komponen dengan kilau logam.
2. Mereka memiliki sifat feromagnetik (besi dan bahan magnetik lainnya  tertarik pada bagian yang dicetak dengan filamen pencetakan 3D besi magnetik).
3. Mereka memiliki kekuatan dan sifat (mekanik, termal, listrik, kimia, tingkat biodegradabilitas, dan daur ulang) yang lebih mirip dengan bahan matriks termoplastik primer dibandingkan dengan logam tambahan.
4. Kerapatannya sekitar 1,5x lebih tinggi dibandingkan bahan filamen polimer dasar.
5. Partikel serbuk logam bersifat abrasif, sehingga meningkatkan tingkat keausan pada nosel ekstrusi printer dibandingkan dengan filamen khusus plastik.
6. Kemampuan penghubung dan penyangga buruk karena peningkatan kepadatan filamen akibat serbuk besi.

Perbandingan Sifat Filamen Besi Magnetik

Tabel 1 di bawah menunjukkan perbandingan beberapa atribut berbagai filamen pencetakan 3D:

Tabel 1:Karakteristik PLA Berisi Besi Magnetik vs. PLA vs. ABS

Properti PLA Berisi Besi Magnetik PLA Standar ABS

Properti

Ketangguhan

PLA Berisi Besi Magnetik

Rendah

PLA Standar

Dasar

ABS

Tinggi

Properti

Fleksibilitas

PLA Berisi Besi Magnetik

Minimal

PLA Standar

Beberapa

ABS

Lebih lanjut

Properti

Kepadatan

PLA Berisi Besi Magnetik

Hingga 1,5 x filamen dasar

PLA Standar

Dasar

ABS

Rendah

Properti

Penampilan

PLA Berisi Besi Magnetik

Metalik

PLA Standar

Berkilau

ABS

Berkilau

Properti

Keausan Nosel Selama Pencetakan

PLA Berisi Besi Magnetik

Lebih tinggi

PLA Standar

Standar

ABS

Standar

Properti

Kemampuan Menjembatani dan Mendukung

PLA Berisi Besi Magnetik

Buruk

PLA Standar

Bagus

ABS

Bagus

Properti

Dapat terurai secara hayati?

PLA Berisi Besi Magnetik

Ya

PLA Standar

Ya

ABS

Tidak

Apa Keterbatasan Pencetakan 3D Dengan Besi Magnetik?

Filamen berisi logam terkenal sulit untuk dicetak, dan tidak ada bedanya dengan filamen besi magnetis. Keterbatasan pencetakan 3D dengan besi magnetis berkaitan dengan pengaturan pencetakan dan dampaknya terhadap kualitas bagian akhir. Salah satu tantangannya adalah partikel bubuk besi magnetis halus di dalam filamen mengikis ujung nosel, sehingga mempercepat keausan. 

Keterbatasan lainnya adalah buruknya kemampuan dukungan penghubung dan overhang dari filamen besi magnetik. Keterbatasan ini disebabkan oleh peningkatan kepadatan filamen akibat penambahan serbuk logam. 

Terakhir, fraksi serbuk logam dapat menyebabkan penyumbatan dan kemacetan selama pencetakan. Ini berarti bahwa pengaturan pencetakan seperti kecepatan dan pengumpanan pencetakan, ketebalan lapisan, dan jarak retraksi harus disesuaikan dan dioptimalkan untuk menemukan pengaturan terbaik untuk cetakan tertentu. Dibandingkan dengan filamen standar, seperti PLA, komponen cetakan filamen besi magnetik memerlukan perhatian yang lebih cermat terhadap detail proses untuk mendapatkan komponen dengan kualitas yang diinginkan.

Mengapa Besi Magnetik Digunakan dalam Pencetakan 3D?

Filamen pencetakan 3D besi magnetik digunakan dalam pencetakan 3D untuk membuat komponen yang memiliki tampilan logam tanpa memerlukan printer 3D logam yang mahal atau proses fabrikasi logam tradisional. Bagian dengan kilau logam yang realistis seperti patung, perhiasan, ornamen, alat peraga, dan replika adalah beberapa aplikasi paling umum dari filamen besi magnetik dalam pencetakan 3D. Selain bagian hias dan dekoratif, bagian yang dicetak dengan filamen ini semakin banyak digunakan di berbagai sensor dan aktuator, motor kecil, dan perangkat penyimpanan komputer. Meskipun penggunaan filamen pencetakan 3D besi magnetis dapat menghasilkan bagian yang terlihat seperti besi, bagian tersebut tidak memiliki karakteristik fisik atau kimia seperti besi. Bagian yang dicetak dengan filamen besi magnetis tidak boleh digunakan sebagai pengganti bagian logam kecuali bagian tersebut tidak menahan beban atau hanya untuk estetika. 

Bagaimana Cara Menggunakan Besi Magnetik dalam Pencetakan 3D?

Mencetak dengan filamen besi magnetis mungkin lebih menantang dibandingkan mencetak dengan filamen standar, namun hal ini bukan tidak mungkin. Di bawah ini tercantum beberapa praktik terbaik tentang cara menggunakan setrika magnetis dalam pencetakan 3D:

1. Serbuk besi kecil yang terdapat dalam filamen dapat mengikis dan cepat merusak nosel kuningan. Gunakan nosel tahan aus yang terbuat dari baja keras atau baja tahan karat untuk filamen berisi logam. Periksa secara rutin kondisi keausan nozel Anda.
2. Nozel standar memiliki lubang berdiameter 0,4 mm. Partikel logam cenderung menggumpal di sekitar lubang dan mencegah filamen masuk. Untuk mencegah penggumpalan di sekitar lubang, gunakan nozel dengan lubang yang lebih besar (0,5-0,6 mm).
3. Karena filamen berisi logam lebih padat dibandingkan filamen polimer standar, maka filamen tersebut lebih berat untuk ukuran filamen tertentu. Peningkatan berat ini dapat menyebabkan filamen terkulai atau rusak ketika instruksi pencetakan memerlukan menjembatani celah atau mencetak overhang. Jika bisa dibantu, hindari mencetak bagian yang jembatan atau menjorok saat menggunakan filamen pencetakan 3D besi magnetis.
4. Karena filamen berisi logam rapuh, filamen mudah patah atau retak. Masalah ini dapat terjadi jika jalur pencetakan filamen memiliki terlalu banyak sudut tajam antara spul dan ekstruder. Untuk mengatasi masalah ini, minimalkan jarak antara spul dan ekstruder - semakin dekat keduanya, semakin baik. 
5. Serbuk logam dalam filamen menyulitkan ekstruder untuk menarik kembali bahan cair ke dalam nosel saat mencetak. Penarikan ini menyebabkan gumpalan material di awal dan akhir segmen cetakan tertentu. Optimalkan pengaturan pencabutan untuk menghindari pencabutan.

Apa Pengaturan Konfigurasi Terbaik untuk Pencetakan 3D Besi Magnetik?

Protoplant, Inc. memproduksi filamen berisi besi magnetik yang populer dengan nama merek Protopasta. Meskipun pengaturan printer untuk filamen berisi logam akan berbeda berdasarkan produsennya, pengaturan yang direkomendasikan Protopasta untuk filamen PLA berisi besi magnetik dapat dianggap tipikal, dan tercantum dalam Tabel 2 di bawah:

Tabel 2. Pengaturan Printer 3D Besi Magnetik

Pengaturan Printer Nilai

Pengaturan Pencetak

Suhu tempat tidur

Nilai

Ambien hingga 60 ℃

Pengaturan Pencetak

Suhu nosel

Nilai

185-215 ℃

Pengaturan Pencetak

Kecepatan cetak

Nilai

10- 20 mm/s (lapisan pertama); 20-80 mm/s (bagian lainnya)

Pengaturan Pencetak

Kecepatan kipas ekstruder

Nilai

10-20% dari RPM maks

Pengaturan Pencetak

Pencabutan

Nilai

Minimal

Pengaturan Pencetak

Tinggi lapisan

Nilai

0,15-0,20mm

Pengaturan Pencetak

Cetak tempat tidur

Nilai

Oleskan lem yang hilang, selotip pelukis, atau PEI

Berapa Kecepatan Cetak 3D Besi Magnetik Terbaik?

Kecepatan cetak 3D terbaik untuk filamen berisi besi magnetik adalah 10-20 mm/s untuk lapisan pertama dan 20-80 mm/s untuk semua lapisan berikutnya. Gunakan kecepatan cetak yang lebih lambat di awal pencetakan untuk memastikan daya rekat pada alas cetak. Setelah lapisan pertama selesai, kecepatan cetak harus ditingkatkan untuk mencegah penyumbatan dan kemacetan di nosel.

Berapa Suhu Lebur Filamen Besi Magnetik?

Suhu leleh filamen pencetakan 3D besi magnetik kira-kira sama dengan PLA standar (180-190 ℃) untuk filamen Protopasta karena hanya plastiknya yang benar-benar meleleh - bukan bubuk logamnya. Namun, karena filamen yang diisi logam lebih rapuh dibandingkan filamen yang tidak diisi, suhu yang sedikit lebih tinggi mungkin perlu digunakan untuk mengurangi kerapuhan. 

Apakah Tempat Tidur Pencetakan Berpemanas Diperlukan Saat Mencetak Dengan Setrika Magnetik?

Tidak, tempat tidur berpemanas tidak diperlukan saat mencetak dengan filamen berisi besi magnetis. Tapi mereka bisa memberikan manfaat yang luar biasa. Temperatur lapisan yang lebih tinggi dapat membantu daya rekat lapisan, membantu mengurangi tegangan sisa pada komponen yang dicetak, dan membantu mencegah kelengkungan. Tempat tidur dapat memiliki suhu yang sesuai dengan suhu lingkungan atau mencapai 60 ℃. 

Berapa Ketebalan Dinding yang Baik untuk Besi Magnetik Pencetakan 3D?

Ketebalan dinding yang baik untuk bagian yang dicetak dengan filamen besi magnetis serupa dengan ketebalan dinding untuk plastik dasar utamanya. Untuk PLA berisi besi magnet, ketebalan dinding direkomendasikan sebesar 1,5 mm, dengan minimum absolut 0,8 mm.

Berapa Kepadatan Dinding yang Baik untuk Besi Magnetik Pencetakan 3D?

Kepadatan pengisi yang “baik” untuk pencetakan 3D dengan besi magnetis bergantung pada sifat yang diinginkan dari bagian cetakan akhir. Ada korelasi antara kepadatan dinding, atau pengisi, dan kekuatan bagian cetakan 3D yang dihasilkan. Jika mempertahankan kecepatan cetak yang tinggi merupakan hal yang perlu diperhatikan, pertimbangkan untuk menggunakan kepadatan pengisian yang lebih rendah (15-50%). Menurunkan kepadatan pengisi akan menyebabkan komponen mudah bengkok dan patah karena rapuhnya filamen berisi logam, namun pencetakan dengan kecepatan tinggi dapat digunakan untuk memverifikasi geometri dan estetika komponen dengan cepat. Pertimbangkan untuk menggunakan pengisi yang lebih padat (50-80%) untuk komponen yang fungsional dan tahan lama.

Apa Perbedaan Antara Besi Magnetik dan PLA dalam Pencetakan 3D?

Perbedaan terbesar antara filamen pencetakan PLA murni dan filamen PLA berisi besi magnetik adalah bahwa PLA berisi besi magnetik bersifat magnetis. Serbuk logam ini menyebabkan komponen menjadi lebih rapuh dan pekerjaan pencetakan memerlukan lebih banyak penyesuaian dan perhatian dibandingkan komponen PLA standar. Komponen cetakan besi magnetik mungkin memiliki tampilan logam dan menunjukkan sifat magnetis, namun tetap memiliki banyak karakteristik dan sifat yang sama dengan PLA standar.

Ringkasan

Artikel ini menyajikan filamen pencetakan 3D besi magnetis, menjelaskan apa itu, dan membahas berbagai faktor yang perlu dipertimbangkan saat menggunakannya dalam pencetakan 3D. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang filamen pencetakan 3D besi magnetik, hubungi perwakilan Xometry.

Xometry menyediakan berbagai kemampuan manufaktur, termasuk pencetakan 3D dan layanan bernilai tambah lainnya untuk semua kebutuhan pembuatan prototipe dan produksi Anda. Kunjungi situs web kami untuk mempelajari lebih lanjut atau meminta penawaran gratis tanpa kewajiban.

Penafian

Konten yang muncul di halaman web ini hanya untuk tujuan informasi. Xometry tidak membuat pernyataan atau jaminan apa pun, baik tersurat maupun tersirat, mengenai keakuratan, kelengkapan, atau validitas informasi. Parameter kinerja apa pun, toleransi geometrik, fitur desain spesifik, kualitas dan jenis bahan, atau proses tidak boleh dianggap mewakili apa yang akan dikirimkan oleh pemasok atau produsen pihak ketiga melalui jaringan Xometry. Pembeli yang mencari penawaran suku cadang bertanggung jawab untuk menentukan persyaratan khusus untuk suku cadang tersebut. Silakan lihat syarat dan ketentuan kami untuk informasi lebih lanjut.

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