Pencetakan 3D Logam vs. Cetak Injeksi Logam: Memilih Proses yang Tepat untuk Proyek Anda

Pembangunan pencetakan 3D komersial telah menghasilkan sejumlah kesalahpahaman umum tentang proses ini. Misalnya, banyak orang percaya bahwa proses manufaktur aditif hanya dapat menggunakan plastik. Dalam kenyataan, insinyur juga dapat membuat bagian cetak 3D menggunakan logam.

Untuk proyek yang melibatkan logam, insinyur harus mempelajari keuntungan dan kerugian baik cetak injeksi logam (MIM) maupun pencetakan 3D logam. Tinjauan lebih dekat terhadap dua proses ini menunjukkan bahwa pencetakan 3D logam menawarkan rentang manfaat yang mengejutkan. Inilah perbedaan utama — plus pertimbangan kunci — bagi insinyur.

Cetak Injeksi Logam (MIM)

Cetak injeksi logam (MIM) menggabungkan cetak injeksi plastik dengan metalurgi bubuk dan memerlukan empat tahap — persiapan feedstock, cetakan, debinding, dan sintering.

Pertama, bubuk logam halus digabungkan dengan material termoplastik dan perekat lilin kemudian diberas menjadi pelet kecil. Pelet ini kemudian dipanaskan dan diinjeksi ke dalam rongga cetakan. Setelah cetakan, perekat dihapus dari bubuk logam, menghasilkan “bagian cokelat,” yang pindah ke tahap sintering. Siklus pech biasanya melibatkan sejumlah tahap. Bagian cokelat dipanaskan pada suhu relatif rendah untuk membakar sisa perekat, kemudian disinter pada suhu dekat titik leleh logam. Bubuk logam menjadi padat untuk menghasilkan produk akhir.

Aplikasi

Insinyur beralih ke MIM ketika mereka perlu memproduksi bagian — khususnya yang kecil atau kompleks — yang tidak dapat diproduksi secara efisien dengan proses lainnya. Karena hanya satu cetakan yang diperlukan untuk membuat bagian dengan MIM, proses ini juga sangat dapat diulang dan menghasilkan bagian yang seragam dalam ukuran, bentuk, dan kekuatan.

Bagian MIM memiliki berbagai aplikasi di sektor komersial dan industri utama, dari otomotif hingga penerbangan dan antariksa. Aplikasi umum meliputi selang pada komponen kacamata, casing jam, selang laptop, dan alat medis presisi.

Manfaat

MIM adalah metode yang efisien untuk memproduksi volume tinggi bagian kecil dan kompleks. Bagian yang selesai memiliki permukaan yang halus dan relatif kuat untuk ukurannya, sering menghasilkan di atas 95% densitas. MIM kompatibel dengan berbagai macam material yang dapat diurai menjadi bentuk bubuk dan cocok untuk sintering. Ini sebagian besar baja.

Keterbatasan

Sayangnya, cetak injeksi logam datang dengan banyak keterbatasan, terutama karena cetakan yang diperlukan untuk memproduksi bagian MIM. Cetakan MIM dapat berkisar dari $50.000 hingga $100.000, yang dapat terlalu mahal untuk produksi volume rendah. Seringkali, MIM berkeuntungan secara keuangan untuk volume tahunan di atas 50 ribu dengan siklus produksi yang panjang.

Selanjutnya, cetak injeksi logam menantang tantangan desain yang besar bagi insinyur. Desain cetakan tidak mudah diubah dan masih ada keterbatasan signifikan dalam hal bentuk. Misalnya, bagian tidak dapat memiliki overhang besar, karena harus dikeluarkan dari rongga. Ketebalan dinding menampilkan tantangan desain lainnya karena debinding. Jika dinding bagian terlalu tebal, mungkin mustahil untuk mengekstrak lilin dari tengah. Desainer dan manajer proyek harus mempertimbangkan hal ini jika mereka berencana menggunakan cetak injeksi logam untuk proyek mereka. Jika tidak, mereka mungkin terpaksa melakukan penyesuaian yang mahal nanti dalam proses manufaktur.

Pencetakan 3D Logam

Pencetakan 3D logam menawarkan banyak keuntungan yang proses lain, termasuk MIM, tidak dapat cocokkan. Salah satu jenis pencetakan 3D logam adalah laser-powder bed fusion (L-PBF), kadang dikenal sebagai DMLS, yang merupakan proses pencetakan yang menghasilkan bagian dari bubuk logam.

Selama proses ini, kamar dipersiapkan dengan gas iners seperti argon untuk meminimalkan oksidasi. Lapisan tipis bubuk logam ditebar di atas platform build dan kemudian laser melelehkan bubuk bersama dalam bagian kecil; proses diulang hingga bagian selesai dibangun. Bubuk berlebih dihapus setelah bagian pendingin. Dari sana, bagian di-relieve stres, dilepaskan dari plate build, dan kemudian di-heat-treat jika perlu.

Aplikasi

Bagian yang dibuat dari proses L-PBF ideal untuk aplikasi industri dan bagian teknik akhir berkinerja tinggi. Kasus penggunaan umum meliputi mesin jet, blader turbin, alat medis, dan generator daya. Proses ini kompatibel dengan daftar yang terus bertambah dari alloy logam dan bahkan beberapa logam mulia seperti emas dan platinum. Ada juga proses pencetakan 3D logam lain yang lebih cocok untuk aplikasi dengan regulasi dan persyaratan performa kritis yang lebih sedikit, seperti metal binder jetting dan metal extrusion.

Manfaat

Insinyur beralih ke pencetakan 3D logam ketika mereka perlu menciptakan bagian spesial yang membutuhkan kekuatan dan daya tahan tinggi, resistensi kimia, dan akses ke fitur desain unik. Tidak seperti cetak injeksi logam, pencetakan 3D logam memberikan insinyur kebebasan desain yang besar. Pencetakan 3D logam tidak menggunakan cetakan, jadi insinyur tidak terikat pada keterbatasan bentuk tertentu, dan mengubah desain bagian setara dengan memperbarui desain di komputer. Membuat desain lebih kompleks tidak akan berkontribusi pada biaya produksi tambahan.

Keterbatasan

Dikatakan, pencetakan 3D logam memiliki tantangan sendiri. Ukuran build terbatas karena kondisi manufaktur yang ketat dan kontrol proses yang diperlukan. Juga, biaya awal pencetakan 3D logam untuk mesin kelas industri dapat meroket menjadi jutaan — sebelum menghitung biaya material. Namun, harga yang tinggi bisa menjadi investasi yang layak bagi insinyur yang ingin fleksibilitas desain yang tak tertandingi dan kekuatan mekanis yang bagus.

Mulai dengan Pencetakan 3D Logam

Cetak injeksi logam cocok untuk membuat bagian kecil dan kompleks yang kuat secara mengejutkan untuk ukurannya. Namun, pencetakan 3D logam melebihi proses ini di banyak area kunci. Pencetakan 3D logam menawarkan fleksibilitas desain yang lebih besar dan bagian yang dibuat dengan proses ini dapat dioptimalkan untuk kekuatan tinggi, daya tahan, dan resistensi kimia.

Di Fast Radius, kami mahir dalam manufaktur aditif dengan berbagai macam material. Baik bagian Anda memerlukan plastik atau logam, tim ahli kami akan membantu Anda memulai dan memandu Anda setiap langkahnya. Belum terlalu awal untuk mulai bekerja menuju visi Anda — hubungi kami hari ini.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang serangkaian layanan manufaktur yang ditawarkan oleh Fast Radius, baca kemampuan kami dan beberapa artikel terbaru kami.

Siap membuat bagian Anda dengan Fast Radius?

Mulai penawaran Anda