Kita semua pernah membina istana pasir di pantai: tembok yang kukuh, menara yang megah, parit yang penuh dengan jerung. Jika anda seperti saya, anda akan terkejut betapa baiknya sedikit air melekat bersama—sekurang-kurangnya sehingga abang anda muncul dan menendangnya dalam ledakan kegembiraan yang merosakkan.
Usahawan Dan Gelbart juga menggunakan air untuk mengikat bahan, walaupun reka bentuknya jauh lebih tahan lama daripada tontonan pantai hujung minggu.
Sebagai presiden dan pengasas Rapidia Tech Inc., pembekal sistem percetakan 3D logam di Vancouver, British Columbia dan Libertyville, Illinois, Gelbart telah membangunkan kaedah pembuatan bahagian yang menghapuskan langkah-langkah memakan masa yang wujud dalam teknologi pesaing sambil memudahkan penyingkiran sokongan.
Ia juga menjadikan penyambungan berbilang bahagian tidak lebih sukar daripada hanya merendamnya dalam sedikit air dan melekatkannya bersama—walaupun untuk bahagian yang dibuat dengan kaedah pembuatan tradisional.
Gelbart membincangkan beberapa perbezaan asas antara sistem berasaskan airnya dan sistem yang menggunakan serbuk logam yang mengandungi 20% hingga 30% lilin dan polimer (mengikut isipadu). Pencetak 3D logam berkepala dua Rapidia menghasilkan pes daripada serbuk logam, air dan pengikat resin dalam jumlah antara 0.3 hingga 0.4%.
Oleh kerana itu, jelasnya, proses penyahikat yang diperlukan oleh teknologi pesaing, yang selalunya mengambil masa beberapa hari, dihapuskan dan bahagian tersebut boleh dihantar terus ke ketuhar pensinteran.
Proses-proses lain kebanyakannya dalam “industri pengacuan suntikan (MIM) yang telah lama wujud yang memerlukan bahagian-bahagian yang tidak disinter mengandungi perkadaran polimer yang agak tinggi untuk memudahkan pembebasannya daripada acuan,” kata Gelbart. “Walau bagaimanapun, jumlah polimer yang diperlukan untuk mengikat bahagian-bahagian untuk pencetakan 3D sebenarnya sangat kecil—satu persepuluh peratus sudah mencukupi dalam kebanyakan kes.”
Jadi mengapa perlu minum air? Seperti contoh istana pasir yang digunakan untuk membuat pes (pes logam dalam kes ini), polimer akan menyatukan kepingan-kepingan tersebut semasa ia kering. Hasilnya ialah bahagian yang mempunyai konsistensi dan kekerasan seperti kapur laluan pejalan kaki, cukup kuat untuk menahan pemesinan pasca pemasangan, pemesinan lembut (walaupun Gelbart mengesyorkan pemesinan pasca sinter), pemasangan dengan air dengan bahagian lain yang belum siap, dan dihantar ke ketuhar.
Menghapuskan penyahgris juga membolehkan bahagian yang lebih besar dan berdinding lebih tebal dicetak kerana apabila menggunakan serbuk logam yang diresapi dengan polimer, polimer tidak boleh "terbakar" jika dinding bahagian terlalu tebal.
Gelbart berkata bahawa satu pengeluar peralatan memerlukan ketebalan dinding 6mm atau kurang. “Jadi katakan anda membina bahagian yang seukuran tetikus komputer. Dalam kes itu, bahagian dalamnya perlu sama ada berongga atau mungkin sejenis jaringan. Ini bagus untuk banyak aplikasi, malah ringan adalah matlamatnya. Tetapi jika kekuatan fizikal diperlukan seperti bolt atau bahagian berkekuatan tinggi yang lain, maka [suntikan serbuk logam] atau MIM biasanya tidak sesuai.”
Foto manifold yang baru dicetak menunjukkan bahagian dalaman kompleks yang boleh dihasilkan oleh pencetak Rapidia.
Gelbart menunjukkan beberapa ciri lain pencetak ini. Kartrij yang mengandungi pes logam boleh diisi semula dan pengguna yang mengembalikannya ke Rapidia untuk diisi semula akan menerima mata untuk sebarang bahan yang tidak digunakan.
Pelbagai bahan boleh didapati, termasuk keluli tahan karat 316 dan 17-4PH, INCONEL 625, seramik dan zirkonia, serta kuprum, tungsten karbida dan beberapa bahan lain yang sedang dibangunkan. Bahan sokongan – bahan rahsia dalam banyak pencetak logam – direka bentuk untuk mencetak substrat yang boleh ditanggalkan atau "disejat" dengan tangan, membuka pintu kepada bahagian dalaman yang sebaliknya tidak boleh dihasilkan semula.
Rapidia telah menjalankan perniagaan selama empat tahun dan, diakui, baru sahaja bermula. “Syarikat itu sedang mengambil masa untuk memperbaiki keadaan,” kata Gelbart.
Sehingga kini, beliau dan pasukannya telah menggunakan lima sistem, termasuk satu di Pusat Akses Teknologi Selkirk (STAC) di British Columbia. Penyelidik Jason Taylor telah menggunakan mesin tersebut sejak akhir Januari dan telah melihat banyak kelebihan berbanding beberapa pencetak 3D STAC sedia ada.
Beliau menyatakan bahawa keupayaan untuk "melekatkan bersama dengan air" bahagian mentah sebelum pensinteran mempunyai potensi yang besar. Beliau juga berpengetahuan tentang isu-isu yang berkaitan dengan penyahgris, termasuk penggunaan dan pelupusan bahan kimia. Walaupun perjanjian tanpa pendedahan menghalang Taylor daripada berkongsi butiran sebahagian besar kerjanya di sana, projek ujian pertamanya adalah sesuatu yang mungkin difikirkan oleh ramai antara kita: kayu cetak 3D.
“Ia ternyata sempurna,” katanya sambil tersenyum. “Kami telah menyiapkan permukaannya, menggerudi lubang untuk aci, dan saya sedang menggunakannya sekarang. Kami kagum dengan kualiti kerja yang dilakukan dengan sistem baharu ini. Seperti semua bahagian yang disinter, terdapat sedikit pengecutan dan juga sedikit ketidaksejajaran, tetapi mesin ini mencukupi. Secara konsisten, kami dapat mengimbangi masalah reka bentuk ini.
Laporan Aditif memberi tumpuan kepada penggunaan teknologi pembuatan aditif dalam pengeluaran sebenar. Pengilang hari ini menggunakan percetakan 3D untuk mencipta alatan dan lekapan, dan ada juga yang menggunakan AM untuk pengeluaran volum tinggi. Kisah mereka akan dipaparkan di sini.