Bagaimana Pencetakan 3D Merevolusi Manufaktur Komposit
Menurut Market Watch 3D Science Valley, bahan komposit telah menemukan tempatnya dalam berbagai aplikasi. Mereka menyediakan bahan dan metode yang teruji untuk pembuatan berbagai komponen berharga, terutama komponen pesawat besar. Penerapan bahan komposit masih terus berkembang, dan saat ini, pencetakan 3D mempercepat perkembangan ini. Pengembangan teknologi manufaktur aditif memberikan cara untuk membuat bagian dari bahan komposit tanpa perlu cetakan, dan pada saat yang sama, manufaktur aditif memberikan opsi baru untuk metode pembuatan industri bahan komposit.
Pembuatan komposit yang lebih fleksibel
Tren perkembangan pencetakan 3D-manufaktur aditif menuju kedalaman multidimensi, menghadap aplikasi produksi massal, dan memperluas ke sisi aplikasi. Jalur perkembangan menuju industrialisasi adalah kombinasi bahan baru dan proses pembuatan baru.
“Komposit” umumnya merujuk pada materi matriks polimer termoset atau termoplastik yang diperkuat dengan serat kontinu atau tidak kontinu, biasanya serat karbon; serat kaca; atau serat alami seperti ijuk, len, aramid, atau serat basalt.
Di industri penerbangan, misalnya, pada tahun 1970 pesawat penumpang tidak memiliki bahan komposit, dan saat ini Boeing Dreamliner terdiri dari 80 persen komposit. Selain itu, di industri otomotif, misalnya, GE dapat mengganti banyak bagian baja tanpa stres pada mobil, seperti pencegah dan penampung filter udara, dengan bagian plastik pada tahun 1980-an. Partisi komposit serat karbon yang diproduksi secara aditif dapat dengan sukses mengganti banyak bagian yang ada dengan cara yang sama.
Bandarama industri penerbangan, peluang terawal untuk pencetakan 3D komposit serat karbon di bidang otomotif mungkin jatuh pada bagian seperti spoiler, steering wheel atau door handle, dan kemudian secara bertahap bergerak menuju penggantian komponen struktural besar.
Untuk penonton, pasar akhir yang paling berharga untuk komposit saat ini adalah penerbangan luar angkasa. Di penerbangan luar angkasa, komposit digunakan dalam berbagai bagian dan struktur, termasuk kulit fuselage, stringer, dan frame; struktur sayap, termasuk kulit sayap, spar, dan stringer; dan struktur ekor; dan komponen diskret lainnya, seperti di sekitar jendela, komponen interior, termasuk kompartemen penyimpanan bagasi dan partisi interior. Dinding di dalam pesawat juga sering terbuat dari bahan komposit.
Saat ini, pasar akhir lain berdasarkan volume materi meliputi industri tenaga angin, seperti palang angin terbuat dari bahan komposit.
Untuk pembuatan komposit, peran manufaktur aditif adalah untuk membuat bagian lebih efisien dan lebih cepat yang mungkin tidak mungkin dengan pembuatan komposit yang ada ketika mempertimbangkan bagian diskret atau produksi volume rendah. Manufaktur aditif membuat ini mungkin, dan melalui penggunaan serat kontinu dalam aditif, elemen kekuatan dan kekakuan akan diperkenalkan, yang membawa aspek aplikasi bagian ke tingkat berikutnya.
5 teknik untuk pencetakan 3D komposit
1. In-situ impregnation: Serat kering diumpankan ke dalam nozzle sementara materi matriks diinjeksi oleh satu atau lebih sarana aliran selama penyetoran melalui co-extrusion. Matriks diperkenalkan dan dipanaskan dan serat diimpregnasi in-situ sebelum penyetoran.
2. Co-extrusion with towering: Alih-alih serat kering, tep prepreg/thin prepreg diumpankan ke dalam nozzle, dipanaskan, dan co-extruded dengan materi matriks lain. Biasanya, matriks di keduanya sama dengan yang ada dalam co-extrusion. Anisoprint adalah pengecualian, di mana matriks prepreg adalah termoset sementara co-extrusion adalah termoplastik.
3. Towpreg extrusion: Input tow stock dipanaskan dan diekstrusi tanpa bahan lain.
4. In-situ consolidation: Proses ini mirip dengan versi kecil dari automated fiber placement (AFP) untuk termoplastik, di mana thermoplastic tow/prepreg tape yang masuk dikuringkan in-situ saat disetorkan. Dalam proses pengumpanan, bahan baku dipanaskan oleh sumber energi eksternal di nozzle, dan kemudian ditempatkan dan dikuringkan oleh roller tekanan selama proses penyetoran.
5. Inline impregnation: Mirip dengan 3D filament winding, serat diimpregnasi saat dikirimkan ke print head. Seperti extrusion tow, penyetoran terjadi melalui nozzle.
Pengembangan aplikasi pencetakan 3D komposit
Jadi bagian apa yang dapat dibuat dalam komposit sekarang, atau mungkin akan lebih mudah karena proses AM-Manufaktur Aditif?
Berbagai braket dan pengikat digunakan secara luas di industri penerbangan luar angkasa – terutama dalam beberapa struktur aeronautika. Misalnya, serangkaian frame dan stringer di dalam kulit fuselage. Dalam regime pembuatan saat ini, pengikat mekanis diperlukan untuk menghubungkan frame dan struktur ke kulit fuselage. Ini saat ini dilakukan menggunakan berbagai braket dan pengikat yang kompleks serta perangkat keras lainnya yang dibuat menggunakan pembuatan komposit tradisional (compression molding) dan dapat dilihat ini akan dilakukan lebih efisien melalui manufaktur aditif di masa depan tergantung pada kebutuhan volume dan materi untuk pekerjaan ini.
Tentu saja, tidak hanya dalam skenario aplikasi skala besar seperti pesawat, tetapi pencetakan 3D bahan komposit juga memiliki ruang aplikasi yang imajinatif dalam skenario kecil.
AM-Manufaktur Aditif membuat komposit semakin praktis untuk bagian yang lebih kecil, lebih kompleks, dan diproduksi dalam volume rendah. Produsen komposit Hexcel, misalnya, juga menggunakan proses manufaktur aditif komposit “HexAM” perusahaan untuk mencetak 3D komponen kendaraan udara tanpa pilot (UAV).
Tetapi ketika membicarakan bagian volume rendah yang cukup kompleks, bagian yang lebih dapat dibayangkan mungkin pengganti bagian logam yang diproses saat ini. Penggantian bagian logam dengan komposit telah menjadi cara kerja industri komposit selama sekitar 50 tahun. Namun, tantangan yang dihadapi bahan komposit yang diproduksi secara aditif untuk mengganti produk logam perlu diatasi.
Penyedia layanan pencetakan 3D
Saat ini ada banyak penyedia layanan pencetakan 3D di pasar. Kehadiran produsen ini telah menyebabkan orang merasa kewalahan saat memilih layanan pencetakan 3D. Di akhir artikel, saya akan merekomendasikan penyedia layanan pencetakan 3D profesional kepada Anda – JTR Machine. Ini adalah salah satu perusahaan pencetakan 3D terbaik di China. Mereka menyediakan solusi produk lengkap sesuai kebutuhan pelanggan, dan memilih untuk menggunakan pemrosesan pencetakan 3D atau pemrosesan CNC tradisional sesuai karakteristik produk. Selesaikan bagian dan produk dengan cara yang paling tepat. Jika Anda membutuhkan penyedia layanan pencetakan 3D profesional ini untuk menyelesaikan masalah produksi Anda, silakan hubungi kami.
