Kita semua pernah membangun istana pasir di pantai: tembok-tembok yang kokoh, menara-menara megah, parit-parit penuh hiu. Jika Anda seperti saya, Anda akan terkejut betapa kuatnya sedikit air dapat merekatkan istana pasir—setidaknya sampai kakak laki-laki Anda datang dan menendangnya dengan penuh kegembiraan yang merusak.
Pengusaha Dan Gelbart juga menggunakan air untuk merekatkan material, meskipun desainnya jauh lebih tahan lama daripada pertunjukan 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 pembuatan komponen yang menghilangkan langkah-langkah yang memakan waktu yang melekat pada teknologi pesaing sekaligus sangat menyederhanakan penghapusan penyangga.
Hal ini juga membuat proses penyambungan beberapa bagian menjadi tidak lebih sulit daripada sekadar merendamnya dalam sedikit air dan merekatkannya—bahkan untuk bagian-bagian yang dibuat dengan metode manufaktur tradisional.
Gelbart membahas beberapa perbedaan mendasar antara sistem berbasis air miliknya dan sistem yang menggunakan bubuk logam yang mengandung 20% ​​hingga 30% lilin dan polimer (berdasarkan volume). Printer 3D logam berkepala ganda Rapidia menghasilkan pasta dari bubuk logam, air, dan pengikat resin dalam jumlah mulai dari 0,3 hingga 0,4%.
Oleh karena itu, jelasnya, proses penghilangan pengikat yang dibutuhkan oleh teknologi pesaing, yang seringkali memakan waktu beberapa hari, dihilangkan dan bagian tersebut dapat langsung dikirim ke oven sinter.
Proses lainnya sebagian besar berada di industri pencetakan injeksi (MIM) yang sudah lama ada dan membutuhkan komponen yang belum disinter untuk mengandung proporsi polimer yang relatif tinggi guna mempermudah pelepasan dari cetakan,” kata Gelbart. “Namun, jumlah polimer yang dibutuhkan untuk merekatkan komponen untuk pencetakan 3D sebenarnya sangat kecil—sepersepuluh persen sudah cukup dalam kebanyakan kasus.”
Jadi mengapa minum air? Seperti contoh istana pasir kita yang digunakan untuk membuat pasta (pasta logam dalam kasus ini), polimer menyatukan bagian-bagian tersebut saat mengering. Hasilnya adalah bagian dengan konsistensi dan kekerasan seperti kapur tulis, cukup kuat untuk menahan pemesinan pasca-perakitan, pemesinan ringan (walaupun Gelbart merekomendasikan pemesinan pasca-sinter), perakitan dengan air bersama bagian-bagian lain yang belum selesai, dan dikirim ke oven.
Menghilangkan proses penghilangan lemak juga memungkinkan pencetakan komponen yang lebih besar dan berdinding lebih tebal karena ketika menggunakan bubuk logam yang diresapi polimer, polimer tidak dapat "terbakar" jika dinding komponen terlalu tebal.
Gelbart mengatakan bahwa salah satu produsen peralatan mensyaratkan ketebalan dinding 6 mm atau kurang. “Jadi, katakanlah Anda membuat komponen seukuran mouse komputer. Dalam hal ini, bagian dalamnya perlu berongga atau mungkin semacam jaring. Ini bagus untuk banyak aplikasi, bahkan keringanan pun menjadi tujuan. Tetapi jika kekuatan fisik diperlukan seperti baut atau komponen berkekuatan tinggi lainnya, maka [pencetakan injeksi bubuk logam] atau MIM biasanya tidak cocok.”
Foto manifold yang baru saja dicetak menunjukkan bagian internal yang kompleks yang dapat dihasilkan oleh printer Rapidia.
Gelbart menyoroti 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 setiap bahan yang tidak terpakai.
Berbagai macam 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 dalam pengembangan. Material pendukung – bahan rahasia dalam banyak printer logam – dirancang untuk mencetak substrat yang dapat dilepas atau "diuapkan" dengan tangan, membuka pintu untuk interior yang sebelumnya tidak dapat direproduksi.
Rapidia telah beroperasi selama empat tahun dan, memang, baru saja memulai. “Perusahaan ini meluangkan waktu untuk memperbaiki berbagai hal,” kata Gelbart.
Hingga saat ini, ia dan timnya telah memasang 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 sudah ada.
Ia mencatat bahwa kemampuan untuk "merekatkan dengan air" bagian-bagian mentah sebelum proses sintering memiliki potensi besar. Ia juga memahami 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 coba pertamanya adalah sesuatu yang mungkin terpikirkan oleh banyak dari kita: sebuah tongkat yang dicetak 3D.
“Hasilnya sempurna,” katanya sambil tersenyum. “Kami menyelesaikan bagian muka, mengebor lubang untuk poros, dan saya sedang menggunakannya sekarang. Kami terkesan dengan kualitas pekerjaan yang dilakukan dengan sistem baru ini. Seperti semua bagian yang disinter, ada sedikit penyusutan dan bahkan sedikit ketidaksejajaran, tetapi mesinnya memadai. Secara konsisten, kami dapat mengkompensasi masalah ini dalam desain.”
Laporan Aditif berfokus pada penggunaan teknologi manufaktur aditif dalam produksi nyata. Saat ini, para produsen menggunakan pencetakan 3D untuk membuat perkakas dan perlengkapan, dan beberapa bahkan menggunakan AM untuk produksi volume tinggi. Kisah mereka akan ditampilkan di sini.