Manufaktur Aditif Logam:Yang Perlu Anda Ketahui

Manufaktur aditif telah mengubah industri manufaktur sejak awal komersialnya pada akhir abad ke-20. Karena proses aditif terus menggemparkan industri, Metal AM dan berbagai aplikasi proses bergerak ke garis depan manufaktur untuk produksi.

Didukung oleh rilis mesin Metal AM baru dengan platform material terbuka dan kecepatan pencetakan yang lebih cepat, penjualan sistem Metal AM sedang berkembang dengan segmen yang diharapkan dapat menciptakan peluang pendapatan hampir 4 miliar pada tahun 2024. Seiring kemajuan dalam manufaktur aditif logam berlanjut, ini penting untuk mengetahui manfaat Metal AM dan bagaimana berbagai aplikasi proses mengubah wajah manufaktur.

Tautan Cepat:

• Sejarah Pembuatan Aditif Logam
• Proses Pembuatan Aditif Logam/ Proses Pencetakan 3D
• Teknik Pembuatan Aditif Logam
• Keuntungan Teknologi AM Metal
• Manfaatkan Manufaktur Aditif Di Fasilitas California Anda Dengan CMTC

Sejarah Manufaktur Aditif Logam

Proses manufaktur aditif dapat melacak akarnya ke pertengahan 1980-an sebagai metode pengembangan produk yang lebih cepat sedang diperkenalkan. Awalnya disebut prototipe cepat, proses ini mampu menghasilkan model dimensi untuk membuat prototipe lebih cepat untuk menguji kecocokan dan fungsi model.

Pada tahun 1987, teknik pemrosesan plastik baru yang dikenal sebagai Stereolithography (SLA) dikomersialkan, menjadi paten pertama dalam manufaktur aditif. Dengan SLA, produsen dapat memperkuat polimer cair peka cahaya UV dengan laser, menghasilkan model 3-D lebih cepat dari sebelumnya. Tonggak sejarah dalam proses aditif ini menawarkan peluang baru bagi produsen, insinyur, dan desainer untuk menciptakan produk dengan lebih efisien daripada sebelumnya.

Pada awal 1990-an, proses manufaktur aditif berbasis polimer lainnya menjadi tersedia secara komersial. Pada tahun 1992, Selective Laser Sintering (SLS), yang memadukan bahan bubuk menjadi padat menggunakan laser, menjadi tersedia. Tidak lama kemudian, manufaktur aditif logam dipatenkan dan tersedia di pasar. Seperti proses manufaktur aditif lainnya, teknologi ini memungkinkan produksi prototipe, produk, dan peralatan logam dengan cepat. Sementara pengenalan proses manufaktur aditif logam memungkinkan pembuatan bagian logam dengan sintering bubuk logam pilihan, hasil akhirnya adalah bahan lebih sebanding dengan komposit daripada paduan karena bahan dengan titik leleh rendah sekarang dapat dikombinasikan dengan logam resistensi tinggi, seperti sebagai baja tahan karat.

Proses Manufaktur Aditif Logam &Proses Pencetakan 3D

Proses manufaktur aditif menciptakan objek dengan menambahkan bahan lapis demi lapis baik logam, plastik, atau keramik. Manufaktur aditif dapat menambah, dan dalam beberapa kasus, menggantikan metode tradisional untuk membuat objek melalui pemesinan, pemotongan, pembubutan, pembentukan, penggilingan, dan proses manufaktur "subtraktif" lainnya.

Untuk membuat suatu objek dengan menggunakan additive manufacturing maka dibuatlah suatu desain dengan menggunakan software CAD (Computer-Aided Design) atau dengan melakukan scan terhadap objek yang akan dicetak. Perangkat lunak ini dapat menerjemahkan pemindaian ke dalam kerangka kerja yang tepat untuk mesin cetak 3D untuk mengikuti lapisan demi lapisan.

Manufaktur aditif logam, juga dikenal sebagai pencetakan 3D logam, mengambil proses manufaktur aditif dan menerapkannya pada logam secara eksklusif. Dengan melapisi serbuk logam, baik dengan sumber energi atau bahan pengikat, objek yang tepat dapat dirancang dan dibangun. Karena kemajuan dalam mesin manufaktur aditif, benda-benda yang tidak pernah bisa dibuat bahkan beberapa tahun yang lalu sekarang dapat diproduksi dengan kekuatan dan standar baru menggunakan berbagai bahan.

Berbagai macam serbuk logam yang tersedia untuk teknik pembuatan aditif terus berkembang. Beberapa bahan logam yang paling umum termasuk nilai stainless steel, nikel, kobalt-krom, paduan titanium, dan aluminium. Kisaran bahan bangunan yang terus meningkat ini memungkinkan produsen untuk memilih bahan yang tepat untuk spesifikasi dan ekspektasi objek yang tepat.

Teknik Pembuatan Aditif Logam

Metode pembuatan aditif logam dapat diklasifikasikan ke dalam proses apa yang digunakan untuk menggabungkan logam, yang meliputi pengikat, nosel yang dipanaskan, atau laser. Di bawah ini adalah beberapa teknik manufaktur aditif logam yang paling umum. Tergantung pada teknik yang digunakan, bagian cetakan yang dihasilkan mungkin berbentuk jaring atau hampir berbentuk jaring.

Bahan Aditif Bedak Berbasis Laser

Metode powder bed fusion (PBF) menggunakan penggunaan sinar laser atau elektron untuk melelehkan dan menggabungkan bubuk logam menjadi padatan. Teknik ini mencakup metode pembuatan aditif logam berikut:Peleburan berkas elektron (EBM), sintering laser logam langsung (DMLS), sintering panas selektif (SHS), dan peleburan laser selektif (SLM). Selektif laser sintering (SLS) adalah teknik tambahan yang menggunakan laser sebagai sumber daya untuk sinter bahan bubuk, meskipun polimer, bukan logam, biasanya digunakan di SLS.

Terlepas dari metodenya, semua teknik bedak berbasis laser memerlukan penyebaran bubuk logam di atas lapisan sebelumnya, baik melalui roller atau pisau. Logam yang paling umum digunakan dalam proses aditif ini adalah baja tahan karat, titanium, aluminium, baja, dan kobalt krom, dan tembaga.

Pengaliran Pengikat Logam

Metode pembuatan aditif logam ini mirip dengan printer ink jet dua dimensi. Serbuk logam disemprotkan ke platform build untuk mencetak objek menggunakan pendekatan kontinu atau drop on demand (DOD). Pengikat cair diterapkan untuk menggabungkan bubuk lapis demi lapis, membangun objek yang diinginkan. Bagian yang baru saja dicetak pada awalnya rapuh dan membutuhkan sintering dan infiltrasi pasca-pemrosesan untuk diperkuat. Hasil akhirnya dapat melalui proses finishing opsional di mana bagian tersebut dipoles atau dilapisi dengan nikel atau emas.

Salah satu manfaat unik dari binder jetting adalah menghilangkan setiap lelehan serbuk logam, yang dapat menyebabkan timbulnya tegangan sisa. Ini juga salah satu teknik pembuatan aditif logam yang paling murah.

Laminasi Lembar

Metode ini menggabungkan lembaran material lapis demi lapis melalui ikatan, pengelasan ultrasonik, atau mematri untuk membangun suatu objek. Metode laminasi lembaran adalah proses suhu rendah dan dapat merekatkan bahan yang berbeda menjadi satu. Biasanya, metode laminasi lembaran adalah untuk model visual dan estetika daripada untuk penggunaan struktural.

Deposisi Energi Terarah

Proses pencetakan 3D yang lebih kompleks, metode ini beroperasi seperti namanya — sumber energi terfokus, seperti laser atau berkas elektron, diarahkan ke bahan bangunan untuk melelehkannya sementara bahan tersebut secara bersamaan disimpan lapis demi lapis. Teknik ini biasa digunakan untuk memperbaiki atau menambah material tambahan pada struktur yang ada. Directed Energy Deposition (DED) menggunakan nozzle yang dipanaskan untuk menyimpan material yang meleleh - biasanya titanium atau kobalt chrome - ke permukaan yang ditentukan di mana material tersebut mengeras.

Keunggulan Teknologi Metal AM

Dalam beberapa dekade terakhir keberadaannya, teknologi manufaktur aditif memiliki dampak revolusioner pada sektor manufaktur secara keseluruhan. Kemampuan untuk menyatukan rakitan ini - mencetak bagian sebagai satu unit, bukan beberapa bagian yang harus disambung atau diikat - mengurangi limbah material dan biasanya meningkatkan kualitas dan kinerja produk secara keseluruhan. Selain keuntungan penghematan limbah ini, metode AM logam menawarkan manfaat unik yang meliputi:

Kompleksitas adalah “Gratis”

Saat menggunakan proses manufaktur subtraktif tradisional, peningkatan kompleksitas dalam desain bagian menghasilkan biaya yang semakin tinggi karena semakin banyak operasi penggilingan, pembentukan kontur, dan penyelesaian subtraktif yang diperlukan. Saat menggunakan Aditif, kerumitan desain menambah sedikit biaya dan seringkali mengurangi biaya suku cadang. Misalnya, jika bagian tersebut adalah bagian prismatik - blok persegi panjang yang solid - penggilingan dari billet bentuk dekat-jaring sederhana dan memerlukan sedikit lintasan pada penggilingan dan karenanya biaya rendah. Mencetak blok menggunakan Aditif akan membutuhkan banyak lintasan pada mesin untuk menyimpan jumlah material yang diperlukan untuk membangun bentuk sehingga menghasilkan biaya yang jauh lebih tinggi. Namun, jika bagian tersebut adalah bentuk organik - pikirkan penjepit yang terlihat seperti struktur akar pohon - penggilingan kemungkinan akan memerlukan perlengkapan penahan khusus dan banyak lintasan mesin, seringkali dengan beberapa perubahan pahat, dan pengkodean jalur pahat ekstensif yang semuanya mengarah pada biaya tinggi . Untuk mencetak bentuk organik dengan Aditif, jalur pahat dibuat secara otomatis menggunakan perangkat lunak dan jumlah lintasan serta jumlah material yang disimpan sangat berkurang sehingga menghasilkan biaya yang lebih rendah untuk bagian ini.

Menghilangkan Biaya Tambahan

Proses aditif logam mengurangi limbah material dibandingkan dengan metode tradisional. Karena bahan mentah dibuat secara presisi lapis demi lapis, tidak ada kebutuhan untuk mengurangi atau mencukur potongan benda padat. Hanya bahan yang dibutuhkan yang digunakan dan ditempatkan tepat di tempat yang dibutuhkan, membuat teknologi AM logam menjadi hemat sumber daya.

Selain itu, manufaktur aditif logam mengurangi limbah dengan menghilangkan kebutuhan akan perkakas yang mahal, menghemat uang dan waktu bisnis Anda. Dengan memilih proses manufaktur aditif logam yang tepat, Anda dapat mengakses berbagai macam bahan untuk memenuhi kebutuhan produksi spesifik Anda.

Berbagai Bahan

Sifat material dan kinerja keseluruhan ditentukan oleh komposisi kimianya, keadaan kristal, dan arsitektur mikro yang mendasarinya. Karakteristik ini memaksa para insinyur untuk menerima pertukaran tertentu ketika memilih bahan untuk aplikasi tertentu. Namun, konsesi ini mungkin akan segera berlalu karena kemajuan teknologi pencetakan 3D.

Padahal sebelum produsen terbatas pada bahan yang digunakan dalam logam AM, ada semakin banyak variasi serbuk logam yang dapat digunakan. Beberapa bahan logam yang lebih umum tersedia meliputi:

• Baja tahan karat
• Baja
• Titanium
• Aluminium
• Tembaga
• Krom Cobalt
• Paduan titanium
• Paduan Nikel
• Emas
• Perak
• Platinum
• Palladium

Seiring kemajuan dalam pembuatan aditif, daftar serbuk logam yang dapat digunakan akan terus bertambah.

Peningkatan Kemampuan Desain &Optimasi Topologi

Dengan manufaktur aditif logam, struktur unik dan kompleks dapat dibuat yang jika tidak, akan membutuhkan waktu dan bagian tambahan. Dengan menggabungkan rakitan, objek sekarang dapat diproduksi sebagai satu unit untuk kekuatan dan efisiensi yang lebih besar, bukan beberapa bagian yang harus digabungkan atau diikat setelah produksi.

Selain itu, kemajuan terbaru dalam desain otomatis telah memungkinkan produksi produk untuk banyak aplikasi. Perangkat lunak Optimasi Topologi memungkinkan desainer untuk menentukan parameter bagian dan memungkinkan perangkat lunak untuk menentukan arsitekturnya berdasarkan struktural, fungsional, termal, atau properti lainnya yang diinginkan. Hasil akhirnya adalah desain yang dapat dibuat lebih kuat, lebih ringan, lebih tangguh, dan lebih tahan terhadap kekuatan alam dan kondisi eksternal.

Pengurangan Waktu Produksi

Salah satu keuntungan yang terkenal dari manufaktur aditif logam adalah pengurangan waktu yang dibutuhkan produk untuk transisi dari tahap desain ke produksi akhir jika dibandingkan dengan pemesinan tradisional. Karena ada sedikit kebutuhan untuk mesin dan alat khusus untuk memproses objek setelah dicetak 3D, AM logam dapat membuat bagian dalam beberapa hari, bukan berminggu-minggu.

Manfaatkan Manufaktur Aditif di Fasilitas California Anda Dengan CMTC

Apakah manufaktur aditif logam terdengar seperti teknologi yang dapat dimanfaatkan oleh bisnis manufaktur Anda? Seperti teknologi baru lainnya, selalu ada sedikit kurva pembelajaran. Itulah sebabnya dalam panduan kami Jenis Proses Manufaktur Aditif Logam, kami mempelajari cara kerja semua proses yang disebutkan di atas, bahan yang digunakan, dan pro dan kontra dari masing-masing proses.

Tetap ketahui dan ikuti perkembangan orang lain di industri ini dengan mengunduh panduan gratis hari ini. Sementara itu, jika Anda memiliki pertanyaan tambahan tentang pembuatan aditif, hubungi pakar di CMTC. Kami di sini dan dengan senang hati membantu!