Panduan Komprehensif untuk Bahan Cetak 3D: Plastik, Logam, Resin, dan Lainnya

Temukan berbagai macam bahan cetak 3D termasuk plastik, logam, resin, dan komposit. Pelajari tentang properti, aplikasi, dan teknik pencetakan terbaik untuk setiap bahan. Jelajahi proses FDM, SLA, dan SLS, serta temukan kiat untuk memilih dan menyimpan bahan agar berhasil Pencetakan 3D dalam Pembuatan Prototipe.

Menjelajahi Berbagai Macam Bahan yang Digunakan dalam Pencetakan 3D

Pencetakan 3D adalah alat produksi canggih yang telah membawa perubahan drastis dalam mendesain serta membuat produk. Karena kemampuannya untuk 'mencetak', pencetakan 3D juga memungkinkan para perancang dan insinyur dengan cepat menciptakan produk yang rumit. Karakteristik mendasar dari sistem yang sangat mudah beradaptasi ini terletak pada bahannya, yang digunakan printer untuk menerjemahkan file menjadi elemen berwujud lapisan demi lapisan yang mendetail.

Dalam upaya untuk membuat panduan ini selengkap mungkin, panduan ini akan menyajikan opsi yang tersedia dalam berbagai kelas bahan cetak 3D seperti plastik, logam, resin, serbuk, dan komposit. Setiap kategori mencakup berbagai jenis bahan untuk digunakan dalam teknik Pencetakan 3D yang sesuai untuk proses yang berbeda. Memahami sifat-sifat seperti kekuatan, fleksibilitas, ketahanan panas, dan kinerja yang dihasilkan dari komponen yang dicetak sangat penting untuk memilih bahan yang tepat.

Aspek utama seperti format filamen, peran pencetakan 3D teknik dan sifat material akan dibahas. Seiring berjalannya waktu, pemilihan filamen plastik, serbuk logam, dan jenis resin yang lebih baik akan dibahas. Secara umum, idenya adalah untuk menawarkan kepada para pembaca, pengenalan yang jelas dan komprehensif untuk berbagai macam bahan cetak 3D.

Bahan Cetak 3D

Pencetakan 3D mencakup beragam luas jenis bahan, masing-masing cocok untuk menghasilkan objek dengan karakteristik yang unik. Pemilihan bahan menentukan kemampuan dan performa komponen yang dicetak.

Bahan Plastik

Termoplastik seperti ABS, PLA, nilon dan TPU mendominasi bahan cetak 3D desktop karena kemudahannya untuk diekstrusi. Dapat dibentuk ketika dipanaskan sehingga memungkinkan untuk dibentuk ulang dan didaur ulang.

ABS menunjukkan ketahanan panas dan benturan yang tinggi, sementara PLA menawarkan biodegradabilitas. Nilon menggabungkan kekuatan dan fleksibilitas. TPU dan elastomer lainnya menghadirkan elastisitas. Pengembangan formulasi plastik baru yang sedang berlangsung terus memperluas kemungkinan aplikasi.

Bahan Logam

Berbagai proses seperti Sintering Laser Selektif, Peleburan Laser Selektif dan Sintering Laser Logam Langsung, secara selektif memadukan partikel serbuk logam dan menyimpannya selapis demi selapis. Sebelumnya, geometri semacam itu sulit dicapai, tetapi dengan bantuan logam berkekuatan tinggi, geometri tersebut dapat "dicetak".

Bahan logam yang populer termasuk baja tahan karat dan paduan titanium yang dihargai karena karakteristiknya seperti biokompatibilitas, ketahanan terhadap korosi, dan titik leleh yang tinggi yang cocok untuk aplikasi yang menuntut. Namun demikian, bahan cetak 3D logam masih relatif mahal dan terspesialisasi.

Bahan Resin

Resin menghasilkan detail mikroskopis melalui pengawetan di bawah cahaya yang terkendali. Resin ini memungkinkan aplikasi yang menuntut kejernihan optik, fleksibilitas dan permukaan yang halus melalui proses seperti litografi stereo (SLA).

Bahannya meniru plastik, silikon dan karet, sehingga memungkinkan pemasangan yang presisi. Varian memenuhi kebutuhan akan ketangguhan, transparansi, biokompatibilitas, dan ketahanan panas yang tinggi.

Material Komposit

Filamen komposit yang menjanjikan mengandung serat cacahan untuk memperkuat kekuatan matriks dasar. Hal ini memberikan sifat yang diinginkan di luar batas material individual, termasuk konduktivitas termal, kekuatan tarik, dan kekakuan. Namun, komposit juga mendorong biaya yang lebih tinggi.

Bahan-bahan lain

Selain plastik, logam, dan komposit, bahan yang muncul termasuk kayu- Filamen alami, batu pasir, tanah liat, dan lilin yang menambah keragaman estetika dan fungsional.

Jenis Printer 3D

Bahan cetak 3D memanfaatkan berbagai teknologi yang menentukan kompatibilitas dengan bahan yang berbeda. Proses utama meliputi pemodelan deposisi fusi (FDM), sintering laser selektif (SLS), litografi stereo (SLA), dan lainnya.

Pemodelan Deposisi Fusi (FFF/FDM)

Sebagai salah satu metode yang paling menonjol dan terjangkau, printer FFF/FDM menyimpan filamen termoplastik melalui nosel yang dipanaskan. Bahan yang tersedia dalam gulungan menyederhanakan pemuatan dan beragam bahan membuatnya mudah diakses.

Namun demikian, resolusi dan akurasi yang lebih rendah membatasi desain yang rumit atau fitur yang rumit. Tetapi FFF industri mengatasi masalah dengan penyangga dan komposit yang dapat larut, meskipun jauh lebih mahal.

FFF sesuai dengan prototipe, model, dan komponen dasar yang umum; printer yang lebih besar menghasilkan komponen fungsional. ABS, PLA, nilon dan filamen fleksibel cocok untuk ekstrusi.

Litografi stereo (SLA)

Teknik utama yang menggunakan resin reaktif cahaya, SLA lapisan yang diawetkan dengan laser menjadi bagian yang isotropik. Proses ini menghasilkan resolusi dan kualitas permukaan tertinggi, yang diinginkan untuk panduan bedah, model gigi, prototipe yang rumit, dan perhiasan.

SLA menawarkan spektrum material yang paling luas, dari standar hingga resin yang dapat dicetak, fleksibel, bersuhu tinggi, dan resin gigi. Resin membuat geometri yang kompleks dan menggantung menjadi mungkin dengan sedikit penyangga.

Selective Laser Sintering (SLS)

Dengan memadukan nilon atau serbuk komposit dengan laser bertenaga tinggi, SLS menghasilkan komponen yang secara struktural menyerupai desain cetakan injeksi. Mencetak geometri yang kompleks tanpa penyangga, sehingga mengurangi limbah.

Termoplastik seperti nilon dan poliamida memiliki kekuatan yang memenuhi kebutuhan produksi. SLS logam, kaca, dan paduan memperluas aplikasi pembuatan prototipe dan manufaktur fungsional.

Teknik Lainnya

Fusi unggun serbuk, pengaliran pengikat, pengaliran material, dan deposisi energi terarah menggunakan pendekatan berbasis serbuk alternatif. Jet PolyJet mengawetkan beberapa resin. Bahan laminasi LOT dan LOM. Teknologi yang muncul memperluas kebebasan desain.

Desain untuk pencetakan 3D

Proses desain merupakan prasyarat penting untuk bahan cetak 3D. Beberapa faktor yang berkaitan dengan perangkat lunak dan desain komponen memengaruhi proses pencetakan dan hasil akhir

Perangkat Lunak Pemodelan 3D

Perangkat lunak CAD yang tersedia secara bebas atau komersial memungkinkan pemodelan 3D. pemula dapat menggunakan antarmuka sederhana Tinker Cad sementara desainer tingkat lanjut menggunakan alat canggih di Fusion 360, SolidWorks atau Blender. File STL mempertahankan permukaan untuk interpretasi printer 3D.

Faktor-Faktor untuk Keberhasilan Cetak 3D

Orientasi desain, penskalaan, dan persiapan model mengoptimalkan bahan cetak 3D. Ketebalan dinding, arah ekstrusi material, dan dukungan yang diperlukan menentukan keberhasilan. Desain uji mensimulasikan tekanan untuk mendeteksi risiko kegagalan sebelum panduan untuk pencetakan 3D.

Skala Optimal

Ukuran dunia nyata membebani printer. Memperbesar/memperkecil skala secara proporsional untuk mempertahankan dimensi. Bagian yang besar mungkin memerlukan segmentasi menjadi bagian yang dapat dicetak. Model yang terlalu besar dapat menyebabkan ekstruder macet atau mengelupas di tengah pencetakan.

Orientasi Bagian

Bangunan yang berdiri tegak menghadapi lebih sedikit masalah daripada cetakan datar horizontal. Bagian horizontal membutuhkan lebih banyak penyangga untuk mengangkat area yang menjorok. Berputar pada sudut kecil dapat memudahkan menjembatani zona masalah.

Struktur Pendukung

Bagian dinding yang menggantung dan tipis akan melemah tanpa penyangga sementara yang menjembatani setiap lapisan. Mendukung penempelan pada platform rakitan atau cetakan. Bahan yang larut dalam air mudah terlepas dalam SLS sementara filamen yang dapat dipisahkan melekat erat.

Kompleksitas Model

Rongga bagian dalam yang rumit atau dinding yang terlalu tipis menimbulkan tantangan bahan cetak 3D. Sederhanakan model jika memungkinkan dengan menghilangkan detail yang tidak perlu. Gabungkan dinding sementara yang ditempatkan secara strategis untuk meningkatkan kekuatan jika diperlukan.

Konversi Jenis File Terbaik

Jenis file STL berbagi geometri sebagai segitiga saat perangkat lunak pengiris menafsirkan. Perbaikan memastikan validitas STL sebelumnya. Format lain mungkin menawarkan manfaat untuk aplikasi tertentu.

Kiat pemula

Kalibrasi dan cetakan uji

Pengguna pemula harus melakukan kalibrasi untuk mendapatkan performa yang optimal. Perataan alas, kalibrasi suhu dan konfigurasi retraksi untuk lapisan yang rapi. Contoh cetakan memvalidasi konsistensi pengaturan, memberikan umpan balik masalah awal sebelum melakukan cetakan yang rumit.

Pemilihan dan penyimpanan filamen

Pertimbangkan properti seperti bahan, kekuatan, penampilan, biaya dan kompatibilitas bahan cetak 3D. Evaluasi PLA, ABS, nilon, dll. Simpan untuk mencegah lengkungan dan kerusakan dengan area yang kering dan sejuk yang terlindung dari cahaya dan udara. Sensor kelembapan melindungi filamen higroskopis.

Masalah dan solusi umum

Menguji pengeritingan, delaminasi, penyusutan, atau akurasi. Mengevaluasi suhu, retraksi, pendinginan bagian, dan daya rekat alas seperti pinggiran/perlengkapan. Higroskopi memeriksa kekeringan bahan. Memastikan adhesi dan pelepasan penyangga yang tepat. Pembaruan firmware mengoptimalkan fitur. Iterasi kalibrasi terus meningkatkan hasil.

Komunitas pencetakan 3D

Diskusi rekan sejawat membantu para pemula melewati rintangan melalui papan diskusi dan media sosial. Para pembuat memperkaya bidang ini melalui inovasi, pemecahan masalah, dan tutorial yang terus-menerus. Sumber daya pelatihan gratis dan premium memperluas keterampilan. Para ahli yang murah hati dengan bebas berbagi keahlian, menumbuhkan basis kolaboratif untuk memajukan desain.

Aplikasi Pencetakan 3D

Pembuatan Prototipe Cepat

Bahan cetak 3D mempercepat siklus pengembangan produk melalui iterasi yang cepat. Desainer membuat prototipe yang berfungsi penuh dalam hitungan jam daripada mengalihdayakan pemesinan selama berminggu-minggu. Para insinyur memverifikasi bentuk, kesesuaian, dan fungsi melalui pengujian dunia nyata terhadap komponen yang dicetak.

Pendidikan

Printer 3D memberdayakan pembelajaran STEAM secara langsung. Siswa membuat model interaktif dari bahan cetak 3D untuk memvisualisasikan ide-ide abstrak. Mereka membuat model yang dipersonalisasi untuk meningkatkan pemahaman. Cetakan 3D anatomi meningkatkan pembelajaran biologi dan medis.

Kesehatan

Dari prostetik hingga panduan bedah, bahan cetak 3D merampingkan perawatan kesehatan. Prostetik yang disesuaikan dengan kebutuhan meningkatkan mobilitas pasien dengan menggunakan bahan yang biokompatibel. Implan yang disesuaikan mempersingkat pemulihan melalui prosedur invasif minimal. Model anatomi mempercepat operasi yang kompleks.

Manufaktur Industri

Pembuatan prototipe lebih cepat, memungkinkan evaluasi yang cepat. Fitur internal yang kompleks memungkinkan desain baru. Kustomisasi massal menangani pasar yang beragam. Komponen menjadi lebih kuat melalui pengoptimalan topologi. Manufaktur terdistribusi memungkinkan produksi jarak jauh melalui bahan cetak 3D sesuai permintaan.

Barang Konsumsi

Pengembang produk membuat perangkat pintar yang disesuaikan melalui bahan cetak 3D. Prototipe cepat menguji desain baru. Manufaktur terdistribusi memasok pasar khusus yang sebelumnya tidak dapat diakses melalui produksi massal konvensional.

Kesimpulan

Teknologi perancangan dan pembuatan produk ini telah menghasilkan fabrikasi digital melalui pencetakan 3D. Teknologi ini belum sepenuhnya berkembang dan fungsionalitas sistem ini meningkat dengan kecepatan tinggi. Edisi baru dan canggih dari printer 3D hadir di pasar dan menawarkan fitur kualitas industri untuk para profesional serta para penghobi.

Dengan kemajuan teknologi, jenis material baru mulai bermunculan yang memberikan berbagai peluang. Polimer dengan performa tinggi, komposit dengan bahan yang lentur, dan resin spesifik adalah kategori teratas yang dibawa oleh bahan cetak 3D canggih ke tingkat yang lebih tinggi. Pada tingkat yang sama, bahkan produk yang paling sensitif seperti makanan pun tidak ketinggalan dalam eksperimen.

Gagasan tentang manufaktur terdistribusi mengarah pada keadaan di mana saluran pasokan secara global didistribusikan. Saat ini produk perangkat lunak dapat diunduh secara universal dan produk fisik suatu hari nanti dapat diperoleh dengan mudah. Kustomisasi massal dapat berarti bahwa produk yang dibuat sesuai pesanan, apakah itu mobil, gaun, atau jas, benar-benar sesuai dengan kebutuhan pelanggan.

Secara keseluruhan, bahan cetak 3D adalah salah satu teknologi revolusioner dan inovatif yang memberikan berbagai kemungkinan bagi semua orang. Dengan demikian, teknologi ini menerjemahkan byte menjadi benda padat, sehingga memberikan kekuatan produksi kepada manusia. Dengan demikian, teknologi progresif ini akan menjadi lebih kuat karena peningkatan alat dan bahan yang tersedia di dunia modern. Potensi yang ditawarkan oleh pencetakan 3D tidak dapat dibayangkan.

Pertanyaan Umum

Apa filamen pencetakan 3D terkuat?

Kekuatannya bergantung pada berbagai hal, namun filamen rekayasa khusus seperti ABS), nilon dan PEEK adalah yang terkuat.

Apakah mungkin bagi seseorang untuk mencetak logam secara 3D?

Ya, dengan menggunakan metode powder bed yang disempurnakan yang mencakup metode DMLS dan SLM di mana laser memadukan serbuk logam kecil menjadi bagian-bagian rumit yang diperlukan. Mengenai logam biasa, logam tersebut adalah baja tahan karat dan titanium.

Filamen pencetakan 3D mana yang ideal untuk digunakan?

Beberapa faktor yang perlu diperhatikan saat memilih bahan termasuk yang dibahas di atas seperti fleksibilitas, kekuatan, ketahanan panas, dan lainnya dan terlebih lagi kebutuhan yang akan Anda miliki dalam proyek, kompatibilitas bahan dengan printer yang ingin Anda gunakan untuk proyek tersebut. Kaji pilihan populer seperti PLA, Acrylonitrile Butadiene Styrene yang lebih sering disebut sebagai ABS, Polyethylene Terephthalate atau yang lebih sering disebut dengan singkatannya PETG.

Apakah resin atau filamen lebih baik?

Masing-masing memiliki kelebihan resin memberikan detail dan kualitas permukaan yang luar biasa sementara filamen menawarkan lebih banyak pilihan bahan dengan harga yang lebih rendah. Pertimbangkan kebutuhan, anggaran dan printer Anda ketika memilih.

Mana yang lebih baik untuk resin atau filamen miniatur?

Miniatur resin memiliki detail halus yang tak tertandingi, tetapi perlu dibersihkan. Sebagian filamen juga dapat menghasilkan detail yang bagus dengan biaya yang lebih rendah dan tanpa pasca-pemrosesan.

Bagaimana cara menyimpan filamen dengan benar?

Untuk penyimpanan jangka panjang, lindungi filamen dari fluktuasi kelembapan, cahaya dan panas dengan menggunakan wadah kedap udara bersama dengan paket pengering di dalamnya. Penyimpanan yang tepat mencegah pembengkokan dan kerusakan.