Kita semua pernah membangun istana pasir di pantai: tembok yang kokoh, menara yang megah, parit yang penuh dengan hiu. Jika Anda seperti saya, Anda akan terkejut betapa kuatnya sejumlah kecil air saling menempel—setidaknya sampai kakak Anda muncul dan menendangnya dengan ledakan kegembiraan yang merusak.
Pengusaha Dan Gelbart juga menggunakan air untuk mengikat material, meskipun desainnya jauh lebih tahan lama daripada tontonan pantai akhir pekan.
Sebagai presiden dan pendiri Rapidia Tech Inc., pemasok sistem pencetakan 3D logam di Vancouver, British Columbia, dan Libertyville, Illinois, Gelbart telah mengembangkan metode produksi komponen yang menghilangkan langkah-langkah memakan waktu yang melekat pada teknologi pesaing sekaligus sangat menyederhanakan pelepasan dukungan.
Hal ini juga membuat penyambungan beberapa bagian tidak lebih sulit daripada hanya merendamnya dalam sedikit air dan merekatkannya—bahkan untuk bagian yang dibuat dengan metode produksi tradisional.
Gelbart membahas beberapa perbedaan mendasar antara sistem berbasis airnya dan sistem yang menggunakan serbuk logam yang mengandung 20% ​​hingga 30% lilin dan polimer (berdasarkan volume). Printer 3D logam berkepala ganda Rapidia menghasilkan pasta dari serbuk logam, air, dan pengikat resin dalam jumlah berkisar antara 0,3 hingga 0,4%.
Oleh karena itu, jelasnya, proses pelepasan ikatan yang dibutuhkan oleh teknologi pesaing, yang sering kali memerlukan waktu beberapa hari, dihilangkan dan komponen dapat langsung dikirim ke oven sintering.
Proses lainnya sebagian besar berada dalam "industri cetak injeksi (MIM) yang sudah lama ada yang mengharuskan komponen yang belum disinter mengandung proporsi polimer yang relatif tinggi untuk memudahkan pelepasannya dari cetakan," kata Gelbart. "Namun, jumlah polimer yang dibutuhkan untuk mengikat komponen untuk pencetakan 3D sebenarnya sangat kecil—sepersepuluh persen sudah cukup dalam sebagian besar kasus."
Jadi, mengapa harus minum air? Seperti contoh istana pasir yang digunakan untuk membuat pasta (dalam hal ini pasta logam), polimer menahan potongan-potongan tersebut saat mengering. Hasilnya adalah bagian dengan konsistensi dan kekerasan kapur trotoar, cukup kuat untuk menahan pemesinan pasca-perakitan, pemesinan yang lembut (meskipun Gelbart merekomendasikan pemesinan pasca-sinter), perakitan dengan air bersama bagian-bagian lain yang belum selesai, dan dikirim ke oven.
Menghilangkan proses degreasing juga memungkinkan komponen yang lebih besar dan berdinding tebal untuk dicetak karena saat menggunakan serbuk logam yang diresapi dengan polimer, polimer tidak dapat “terbakar habis” jika dinding komponen terlalu tebal.
Gelbart mengatakan bahwa salah satu produsen peralatan mensyaratkan ketebalan dinding 6 mm atau kurang. “Jadi, katakanlah Anda sedang membuat komponen seukuran tetikus komputer. Dalam kasus tersebut, bagian dalamnya harus berongga atau mungkin semacam jaring. Ini bagus untuk banyak aplikasi, bahkan ringan pun menjadi tujuannya. Namun, jika kekuatan fisik dibutuhkan seperti baut atau komponen berkekuatan tinggi lainnya, maka [injeksi serbuk logam] atau MIM biasanya tidak cocok.”
Foto manifold yang baru dicetak menunjukkan bagian dalam rumit yang dapat dihasilkan oleh printer Rapidia.
Gelbart menunjukkan beberapa fitur lain dari printer tersebut. Kartrid yang berisi pasta logam dapat diisi ulang dan pengguna yang mengembalikannya ke Rapidia untuk diisi ulang akan menerima poin untuk bahan yang tidak digunakan.
Berbagai material tersedia, termasuk baja tahan karat 316 dan 17-4PH, INCONEL 625, keramik dan zirkonia, serta tembaga, tungsten karbida, dan beberapa material lain yang sedang dikembangkan. Material pendukung – bahan rahasia dalam banyak printer logam – dirancang untuk mencetak substrat yang dapat dilepas atau “diuapkan” dengan tangan, sehingga membuka pintu ke bagian dalam yang tidak dapat direproduksi.
Rapidia telah beroperasi selama empat tahun dan, harus diakui, baru saja dimulai. "Perusahaan ini membutuhkan waktu untuk memperbaiki keadaan," kata Gelbart.
Hingga saat ini, ia dan timnya telah menerapkan lima sistem, termasuk satu di Selkirk Technology Access Center (STAC) di British Columbia. Peneliti Jason Taylor telah menggunakan mesin tersebut sejak akhir Januari dan telah melihat banyak keunggulan dibandingkan beberapa printer 3D STAC yang ada.
Ia mencatat bahwa kemampuan untuk "menyatukan dengan air" bagian-bagian mentah sebelum sintering memiliki potensi besar. Ia juga berpengetahuan luas tentang berbagai masalah yang terkait dengan penghilangan lemak, termasuk penggunaan dan pembuangan bahan kimia. Meskipun perjanjian kerahasiaan mencegah Taylor untuk membagikan detail sebagian besar pekerjaannya di sana, proyek uji pertamanya adalah sesuatu yang mungkin terpikir oleh banyak dari kita: sebuah stik cetak 3D.
"Hasilnya sempurna," katanya sambil tersenyum. "Kami menyelesaikan bagian muka, mengebor lubang untuk poros, dan sekarang saya menggunakannya. Kami terkesan dengan kualitas kerja yang dilakukan dengan sistem baru ini. Seperti halnya semua komponen sinter, ada beberapa penyusutan dan bahkan sedikit ketidaksejajaran, tetapi mesinnya memadai. Secara konsisten, kami dapat mengimbangi masalah ini dalam desain.
Laporan Aditif berfokus pada penggunaan teknologi manufaktur aditif dalam produksi nyata. Produsen saat ini menggunakan pencetakan 3D untuk membuat peralatan dan perlengkapan, dan beberapa bahkan menggunakan AM untuk produksi bervolume tinggi. Kisah mereka akan ditampilkan di sini.