5 Bubuk Logam Terbaik untuk Pencetakan 3D Lanjutan
Artikel ini akan memperkenalkan 5 bubuk logam untuk metal 3D printing. Mereka adalah aluminum alloys, magnesium alloys, stainless steel, high-temperature alloys, dan titanium alloys.
Apa itu Teknologi Pencetakan 3D?
Pencetakan 3D adalah suatu jenis teknologi rapid prototyping, yaitu teknologi yang menggunakan bahan baku untuk menumpuk lapis demi lapis untuk menyelesaikan pembuatan model padat tiga dimensi. Ini didasarkan pada file model digital dan menggunakan bahan yang dapat terikat (seperti plastik atau bubuk logam, dll.) untuk membangun objek tiga dimensi dengan pencetakan lapis demi lapis.
Aplikasi Teknologi Pencetakan 3D
Pencetakan 3D umumnya menggunakan printer material teknologi digital. Digunakan untuk membuat model dalam bidang pembuatan cetakan, desain industri, dan sebagainya. Seiring dengan perkembangan dan kematangan teknologi, secara bertahap digunakan dalam pembuatan langsung beberapa produk atau komponen. Teknologi pencetakan 3D sudah memainkan peran dalam sepatu, desain industri, perhiasan, medis, otomotif, penerbangan luar angkasa, pendidikan, arsitektur, teknik sipil, dan banyak lainnya.
Tentang Metal 3D Printing
Dalam beberapa tahun terakhir, metal 3D printing dianggap sebagai arah perkembangan utama industri manufaktur masa depan, dan kecepatan perkembangannya telah melebihi non-metal 3D printing. Sebagai dasar material metal printing, metal powder materials juga merupakan titik terobosan penting dalam mengembangkan teknologi pencetakan 3D. Untuk penelitian tentang jenis metal powder materials, saat ini ada lima metal powder materials: titanium alloy, aluminum alloy, magnesium alloy, superalloy, dan stainless steel.
1. Titanium Alloy
Titanium alloys memiliki keuntungan kekuatan tinggi, kekuatan termal tinggi, daya tahan korosi yang baik, daya tahan suhu rendah yang baik, dan aktivitas kimia tinggi, dan digunakan secara luas dalam peralatan olahraga, industri kimia, industri nuklir, peralatan medis, penerbangan luar angkasa, dan bidang lain. Saat ini, banyak negara telah menyadari pentingnya titanium alloy materials.
Titanium alloy adalah material struktural baru yang penting yang digunakan dalam industri penerbangan luar angkasa. Titanium alloy terutama digunakan untuk membuat komponen kompresor mesin pesawat, diikuti oleh roket, missile, dan bagian struktural pesawat cepat.
Bagian titanium alloy yang diproduksi dengan teknik forging dan casting tradisional telah digunakan secara luas dalam bidang high-tech.
Dalam proses pemotongan, deformation coefficient titanium alloy kecil, suhu pemotongan tinggi, alat mudah aus, dan gaya pemotongan per satuan luas besar. Gabungan dengan daya tahan aus yang buruk dan performa proses yang buruk dari titanium alloys, pemesinan titanium alloy sangat sulit, dan proses produksi rumit. Dan titanium alloys sangat mudah menyerap Impurities seperti hidrogen, oksigen, nitrogen, dan karbon selama hot working.
Oleh karena itu, jika metode forging dan casting tradisional digunakan untuk menghasilkan bagian titanium alloy, biaya tinggi, utilization rate material rendah, pemrosesan sulit, dan proses produksi rumit. Karena kesulitan ini, penerapan luas titanium alloys telah terhambat.
Seiring dengan perkembangan masyarakat, penggunaan teknologi metal 3D printing dapat menyelesaikan masalah di atas, jadi 3D technology telah menjadi teknologi baru untuk pembuatan langsung bagian titanium alloy dalam beberapa tahun terakhir.
2. Aluminum Alloy
Aluminum alloy memiliki properti fisik, kimia, dan mekanik yang luar biasa, seperti specific strength tinggi, ringan, fluidity yang baik, kemampuan pengecoran yang kuat, daya tahan korosi yang baik, titik leleh rendah, properti casting yang baik, dan plastic workability. Digunakan secara luas dalam penerbangan luar angkasa, industri laut, industri kimia, kemasan logam, konstruksi, elektromekanik dan industri kebutuhan sehari-hari.
Namun, dalam selective laser melting, karakteristik aluminum alloy itu sendiri membuat pembuatan lebih sulit. Saat ini, dalam selective laser melting, masih ada masalah seperti oksidasi, residual stress, pori defect, dan density dalam aluminum alloy.
3. Magnesium Alloy
Magnesium alloys ditandai dengan densitas rendah, dissipasi panas yang baik, kekuatan tinggi, elastic modulus tinggi, absorsi getaran yang baik, kapasitas beban dampak yang lebih besar dari aluminium alloy, dan daya tahan korosi yang baik terhadap organik dan basa. Utama digunakan dalam penerbangan, penerbangan luar angkasa, transportasi, industri kimia, roket, dan bidang lain. Selain itu, di banyak bidang aplikasi, magnesium alloys memiliki potensi untuk mengganti steel dan aluminium alloy.
Dalam selective laser melting, forming magnesium alloys memiliki kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi dari casting.
4. Stainless Steel
Karena daya tahan korosi yang baik dari stainless steel itu sendiri, stainless steel masih dapat mempertahankan properti fisik dan mekanik yang luar biasa pada suhu tinggi. Selain itu, bubuk memiliki formability yang baik, proses persiapan sederhana, dan biaya rendah. Oleh karena itu, dalam bidang pencetakan 3D, stainless steel juga digunakan secara luas.
Saat ini, penelitian tentang selective laser melting stainless steel terutama berfokus pada meningkatkan kekuatan dan mengurangi porosity.
5. High-temperature Alloys
High-temperature alloys merujuk pada kelas bahan logam yang didasarkan pada besi, nikel, dan kobalt yang dapat bekerja lama pada suhu tinggi di atas 600 °C dan di bawah stres tertentu. Memiliki kekuatan suhu tinggi yang luar biasa, daya tahan oksidasi dan hot corrosion yang baik, properti fatigue yang baik, fracture toughness, dan properti lainnya. Utama digunakan dalam penerbangan luar angkasa, energi, dan sebagainya.
Integritas permukaan yang diproses dari high-temperature alloys memainkan peran yang sangat penting dalam performanya. Namun, high-temperature alloys adalah bahan yang sulit diproses, dan masalah seperti kualitas permukaan yang diproses rendah dan patah alat yang parah sering terjadi selama proses pemesinan. Ini disebabkan oleh kekerasan tinggi dari item mikro-strengthened, work hardening yang parah, resistensi stres geseran tinggi dan konduktivitas termal rendah, dan gaya pemotongan serta suhu pemotongan tinggi di area pemotongan.
Seiring dengan perkembangan masyarakat, pencetakan 3D technology telah menjadi metode baru untuk menyelesaikan bottleneck teknis dalam forming high-temperature alloys.
Kesimpulan
Metal powder 3D printing technology telah mencapai hasil tertentu, tetapi keterbatasan bahan pencetakan akan mempengaruhi perkembangan teknologi pencetakan 3D. Meskipun banyak jenis metal 3D printing materials cocok untuk penggunaan industri saat ini, hanya specialized metal powder materials yang dapat memenuhi persyaratan produksi.
Sehubungan dengan perkembangan 3D printing metal materials, juga diperlukan untuk memperkuat penelitian tentang hubungan antara struktur material dan properti berdasarkan bahan yang ada, mengoptimalkan parameter proses sesuai properti bahan, meningkatkan kecepatan pencetakan dan mengurangi porosity serta kandungan oksigen, dan meningkatkan kualitas permukaan. Pada saat yang sama, bahan baru perlu dikembangkan untuk membuatnya cocok untuk pencetakan 3D.
