Teknologi Cetak 3D Lanjutan: Bagian 2 – Menjelajahi Manufaktur Lapis demi Lapis

Bagian Dua: Teknologi Cetak 3D

Cetak 3D—juga dikenal sebagai additive manufacturing (AM)—menawarkan berbagai teknologi cetak yang berbeda untuk dipilih. Meskipun perbedaan signifikan mungkin ada antara setiap metode, semua teknik cetak 3D beroperasi pada prinsip dasar yang sama: Teknologi manufaktur aditif membangun workpiece lapis demi lapis atau melalui depositasi sepanjang jalur yang diprogram.

Berdasarkan metode pembuatan lapisan, teknologi cetak 3D terutama terbagi menjadi tujuh kategori:

1. Metal Extrusion

A nozzle atau lubang lain secara selektif mencairkan material. Setelah lapisan selesai, platform bangunan bergerak ke bawah atau extrusion head bergerak ke atas, dan lapisan berikutnya di-ekstrusi dan menempel pada lapisan sebelumnya. Teknologi ini terutama menangani material seperti:

• Thermoplastics
• Eutectic metals
• Ceramics
• Composites
• Modeling clay
• Metal-filled clays
• Concrete
• Food
• Living cells

Teknologi ini mencakup dua subkategori: fused deposition modeling (FDM) atau fused filament fabrication (FFF). Penyedia utama teknologi ini meliputi Stratasys, Arbur, Aleph Objects, Beijing Tiertime, MarkerBot Industries, dan Ultimaker. Metal extrusion technology mewakili basis instalasi terbesar dari mesin AM. Proses ini diperkenalkan oleh Stratasys.

2. Material Jetting

Satu atau lebih inkjet printing heads deposit tetes kecil dari building material saat mereka bergerak di seluruh powder bed. Karena beberapa print heads dapat digunakan, masing-masing dapat mencetak material berbeda. Teknologi ini juga dapat mengadopsi “direct-write” technology, yang mengatomkan nanoparticle-sized print materials dan menggabungkannya dengan inert carrier gas menjadi aerosol, lalu mendorong aerosol ke permukaan.

Teknologi ini menangani material seperti:

• Photopolymers
• Wax-like materials
• Metals/non-metals
• Conductors
• Dielectrics

Penyedia utama meliputi 3D Systems, Stratasys, Solidscape, dan Keyence. Teknologi ini dapat menghasilkan investment casting patterns.

3. Binder Jetting

Binder jetting fastidiously deposits liquid binding agent menggunakan inkjet print head nozzles untuk menggabungkan powder materials. Tidak seperti material jetting, material yang dielusir melalui nozzle bukan raw building material melainkan liquefied binding material yang di deposit pada bed of powder untuk memegang powder dalam bentuk yang diinginkan.

Teknologi ini bekerja dengan:

• Acrylic polymer
• Metal
• Sand
• Ceramic

Penyedia utama teknologi ini meliputi 3D Systems, ExOne Company, Voxeljet Technology GmbH, Microjet Technology, Digital Metal, dan HP. Metode ini dapat digunakan untuk membangun sand patterns untuk sand casting process.

4. Sheet Lamination

Sheet lamination bonds lapisan sheet material untuk mewujudkan desain. Sheet materials akan berupa papers treated with adhesive yang membentuk solid mirip plywood saat dilaminasi menjadi fully formed object, atau metal foils dan tapes yang sebaliknya menciptakan metal parts. Sheet lamination juga disebut Laminated Object Manufacturing (LOM).

Penyedia utama teknologi ini meliputi Helisys, Micro Technologies, dan Fabrisonic.

5. Vat Photopolymerization

Liquid photopolymer dalam vat secara selektif diobati menggunakan light-activated polymerization. Teknologi ini hanya bekerja dengan photopolymers. Ada dua jenis vat photopolymerization technologies saat ini di pasar.

• Stereolithography (SLA) menggunakan ultraviolet laser dan X-Y scanning mirrors mounted on computer-guided galvanometers untuk mengobati top layer dari liquid photopolymer di vat. Setiap titik yang disentuh laser kemudian diobati. SL adalah undisputed leading process di tahun-tahun awal AM.

 

• Vat polymerization telah diperluas untuk juga mencakup digital light processing (DLP). Sebaliknya menggunakan laser sebagai light source untuk curing, DLP AM printers memiliki digital light projector screen untuk memproyeksikan dan mengobati seluruh layer image sekaligus.

Penyedia utama teknologi ini meliputi 3D Systems, Envisiontec, DWS, Asiga, dan Rapid Shape, di antara lainnya.

6. Power Bed Fusion

Thermal energy secara selektif menggabungkan regions dari powder bed. Thermal energy melelehkan powder material, yang kemudian berubah menjadi solid phase saat mendingin. Energy source yang digunakan dalam teknologi ini dapat berupa laser atau electron beam.

Proses ini juga dikenal sebagai:

• Laser Sintering
• Direct Metal Laser Sintering
• Selective Laser Sintering
• Electron Beam Melting
• Selective Laser Melting

Laser-based technology menghasilkan better surface finishes dan finer details daripada electron beam set ups. Electron beams lebih mahal di awal, tetapi juga lebih cepat dan menghasilkan bagian dengan lower levels of residual stress.

Sebagian besar metal AM systems menggunakan powder bed fusion process. EOS adalah well-established metal AM process dengan largest installed base. High energy powder bed fusion (PBF) processes mengancam untuk mengambil market share dari traditional investment casting industry meskipun biayanya tinggi. PBF processes dapat menghasilkan complex 3D shapes dari alloys yang hampir sama kualitas metalurginya dengan investment castings. SLM adalah most mature AM method dan memerintah lebih dari 70% metal printing market.

Teknologi ini bekerja dengan polymers, metal, dan sand. Penyedia utama meliputi 3D systems, EOS, Arcam, SLM Solutions, Realizer, Concept Laser, Aconity3D, Proto Labs, dan lebih banyak.

7. Directed Energy Deposition

Thermal energy digunakan untuk menggabungkan materials saat material sedang di-deposit. Dalam sebagian besar kasus, laser adalah source of energy, dan material adalah type of metal powder. 4- atau 5-axis motion system digunakan untuk memosisikan deposition head. Teknologi ini hanya bekerja dengan metal materials, tetapi lebih dari satu type metal material dapat digunakan sekaligus.

Penyedia utama Directed Energy Deposition (DED) technology meliputi Optomec, POM Group, BeAM, Trumpf, RPM dan Innovations. DED juga dikenal sebagai Blown Powder AM dan Laser Cladding. Ini adalah suitable method untuk menambahkan material existing workpieces, menjadikannya optimal untuk repair atau modifikasi bagian.

Tetap Terkini dengan Impro

Di Impro, kami berusaha untuk tetap up to date dengan latest manufacturing technologies dan bagaimana mereka dapat memberi manfaat bagi pelanggan kami. Jika Anda ingin mengetahui lebih lanjut tentang 3D printing dan bagaimana perbandingannya dengan more traditional manufacturing methods, silakan unduh eBook gratis kami.

 

Untuk menemukan lebih banyak tentang masa depan 3D Printing, tetaplah menunggu Part 3 dari three-part series kami tentang topik ini, yang akan berfokus pada inspection dan testing. Anda juga dapat mengunduh eBook gratis kami— “3D Printing vs. Conventional Manufacturing”— hari ini!