Manufaktur di Orbit Maju dengan Pencetakan 3D Logam

Teknik pencetakan logam 3D telah berkembang pesat selama lima tahun terakhir. Kemajuan ilmu material, metode penyaluran, dan otomatisasi membuat pencetakan 3D semakin banyak digunakan dalam perekonomian. Kini, pencetakan 3D siap melangkah ke luar atmosfer. Berikut hal yang perlu Anda ketahui.

Pencetakan 3D Merupakan Bisnis Besar

Industri pencetakan 3D terus memperluas operasinya. Peneliti BGC memperkirakan nilainya akan melampaui 95 miliar dolar pada 2032. Ini merupakan pertumbuhan besar dari 2022, ketika pasar bernilai 18 miliar dolar. Kini pasar siap berkembang lebih jauh ketika tim eksplorasi antariksa terkemuka dunia mencari solusi untuk tantangan perjalanan mereka.

Pencetakan Logam 3D

Saat ini terdapat banyak metode pencetakan 3D. Pencetakan logam 3D khususnya mengalami sejumlah peningkatan terpenting dalam beberapa tahun terakhir. Printer logam 3D bekerja dengan menambahkan lapisan logam panas secara berurutan mengikuti pola yang telah ditentukan, lalu membiarkannya mendingin menjadi bentuk yang diinginkan. Metode ini dapat menghasilkan benda kompleks yang ringan untuk digunakan dalam pesawat dan komponen medis.

Sumber – ESA

Pencetakan di Antariksa

Tim eksplorasi antariksa masa depan perlu menggunakan perangkat seperti ini untuk mengatasi keterbatasan sumber daya. Karena itu, upaya bersama telah dilakukan untuk mempelajari pencetakan 3D dalam kondisi atmosfer di luar Bumi. Peneliti ESA ingin mempelajari pengaruh berbagai gaya gravitasi terhadap material dan prosesnya.
Mencetak benda di antariksa berpotensi membawa upaya manusia ke tujuan baru. Perangkat ini membantu mengurangi limbah, meningkatkan fleksibilitas, dan menurunkan bobot. Namun, ada masalah yang harus diatasi sebelum pencetakan di antariksa mencapai potensi penuhnya. Khususnya, kurangnya tekanan dan gravitasi menyulitkan penumpukan lapisan material.

Pencetakan Logam 3D Pertama di Stasiun Antariksa

Bulan ini menjadi tonggak penting bagi pencetakan 3D di antariksa ketika ESA (Badan Antariksa Eropa) mengumumkan keberhasilan mencetak beberapa komponen logam 3D dalam kondisi mikrogravitasi untuk Stasiun Antariksa Internasional. Ini menandai salah satu langkah awal industri pencetakan 3D ke ranah antariksa. Saat ini Uni Eropa memimpin pasar ini, dengan penelitian terbaru yang berpotensi merevolusi industri.

Demonstrator Teknologi Printer Logam 3D

Tim penelitian ESA yang inovatif membuat printer logam 3D khusus yang dirancang untuk kondisi mikrogravitasi dalam pengujian ini. Perangkat berbobot 180 kg tersebut menggunakan kawat baja tahan karat untuk membentuk produk dan perkakas logam kaku dari lapisan-lapisan kecil yang ditambahkan berurutan. Laser kuat kemudian dipasang untuk memanaskan kawat. Laser itu mampu mencairkan logam, yang menetes ke kolam lelehan untuk memasok aplikator pencetakan.

Fitur Keselamatan

Beberapa fitur keselamatan utama printer ini dirancang khusus untuk perjalanan antariksa. Misalnya, perangkat sepenuhnya tertutup dalam kotak yang menyerap panas dan mencegahnya keluar ke kabin. Perlindungan ini juga mencegah asap menyebar ke wahana, yang dapat berakibat fatal bagi penjelajah antariksa jauh.

Pemantauan Jarak Jauh

Fitur menarik lainnya adalah otomatisasi penuh dan pengendalian dari pusat kendali di Bumi. Awak dapat beristirahat sementara tim darat menangani seluruh kebutuhan teknis. Astronaut hanya perlu membuka aliran gas nitrogen dan memastikan ventilasi yang tepat di wahana.
Salah satu alasan pentingnya metode pengendalian ini adalah kemampuannya mendukung perjalanan antariksa panjang meskipun peneliti tertentu tidak dapat melanjutkan tugas. Tim darat dapat menyediakan dukungan logistik dan material yang tepat bagi anggota awak yang tersisa saat diperlukan.

Pengujian

Empat benda dirancang dan datanya dikirim dari Bumi ke printer stasiun antariksa sebagai bagian dari pengujian. Proses pencetakan 3D skala penuh berhasil dimulai, dikendalikan, dipantau, dan ditinjau oleh tim kendali darat. Benda-benda hasil cetak kini menuju pengujian lebih lanjut.
Secara khusus, dua dari empat benda akan dikirim ke Pusat Astronaut Eropa dan Universitas Teknik Denmark, DTU. Dua lainnya akan diuji di Laboratorium Material dan Komponen Listrik ESTEC di Belanda. Di sana, hasilnya akan dibandingkan dengan versi cetakan di Bumi untuk mencari perbedaan kualitas, daya tahan, keseragaman, atau faktor lain yang dapat membahayakan misi masa depan.

Pemasangan Printer 3D

Aspek menarik lain dari printer logam 3D canggih ini adalah sifat modularnya. Printer dirancang agar langsung pas pada European Draw Rack Mark II di modul Columbus. Pendekatan ini membuatnya siap digunakan oleh semua badan antariksa yang kompatibel. Astronaut ESA Andreas Mogensen ditugaskan memasangnya.

Stasiun Antariksa Internasional

Diluncurkan pada November 2000, ISS (Stasiun Antariksa Internasional) menjadi simbol kerja sama internasional. Wahana raksasa berbobot 460 ton ini memiliki enam ruang tidur dan pusat kebugaran lengkap, dengan panjang sekitar 100 yard. Laboratorium pengujian ini mengorbit Bumi 16 kali sehari dengan kecepatan luar biasa, 28.800 km/jam. Artinya, penumpang menyaksikan 16 matahari terbit setiap 24 jam. Mereka juga dapat menikmati pemandangan menakjubkan itu dari jendela besar dengan pandangan 360 derajat.

Kegiatan Penelitian Ilmiah

Saat ini ISS merupakan bagian penting dalam penelitian dan pengujian teknologi baru di antariksa. Laboratorium terapung ini menyediakan lokasi unik untuk menguji benda dalam mikrogravitasi berkepanjangan. Ribuan eksperimen dan pengujian telah dilakukan sejak peluncurannya, dan ISS tetap menjadi salah satu dari sedikit tempat untuk mengalami mikrogravitasi dalam waktu yang benar-benar lama.

Memeriksa Kualitas dalam Gravitasi Rendah

Pengujian ini penting bagi eksplorasi masa depan karena peneliti memiliki data terbatas tentang cara pencetakan logam 3D bekerja di antariksa. Dalam gravitasi normal, perangkat dapat dengan mudah menumpuk lapisan material komposit. Proses ini menjadi lebih sulit dalam mikrogravitasi, turbulensi, dan kondisi lainnya.
Salah satu aspek utama yang ingin diuji adalah daya tahan benda hasil cetak dibandingkan dengan versi buatan di Bumi. Peneliti ingin mengetahui apakah mikrogravitasi dapat berdampak negatif terhadap material logam, terutama selama proses pelapisan. Karena itu, peninjauan akhir benda-benda cetakan ini sangat dinantikan.

Keunggulan Printer Logam 3D di Antariksa

Kenyataan bahwa printer logam 3D sudah beroperasi di antariksa membuka wawasan baru. Manfaatnya sangat besar sehingga badan antariksa dan perusahaan pencetakan 3D telah bekerja sama selama bertahun-tahun untuk memecahkan kompleksitas pembuatan benda dalam gravitasi minimal.
Salah satu keunggulan utama pencetakan 3D adalah kemampuan membuat benda yang dibutuhkan di lokasi. Bagi penjelajah antariksa, ini akan menjadi pilihan terbaik. Berbeda dengan serial televisi eksplorasi antariksa, kemungkinan awak berteleportasi ke planet untuk mengisi persediaan sangat kecil. Biasanya astronaut harus membuat kebutuhan mereka dari bahan yang tersedia di wahana. Berikut manfaat lainnya.

Bobot dan Biaya Lebih Rendah

Biaya membawa satu pon muatan ke antariksa mencapai ribuan dolar. Karena itu, anggaran untuk perkakas perbaikan sederhana seperti kunci pas, obeng, dan perangkat lain yang penting tetapi tidak selalu digunakan sangat terbatas. Pencetakan 3D menawarkan alternatif yang lebih cepat dan murah daripada mengirim roket pembawa persediaan ke orbit.

Desain Perkakas Baru

Keuntungan penting lainnya adalah kemampuan membuat jenis perkakas dan instrumen baru begitu ditemukan. Penjelajah masa depan mungkin memerlukan perkakas khusus untuk lingkungan langka dan tak terbayangkan. Printer logam 3D memungkinkan awak tetap fleksibel dan beradaptasi untuk memenuhi kebutuhan misi.

Mengurangi Limbah

Ironisnya, pembuangan sampah merupakan salah satu bagian terpenting dari operasi perjalanan antariksa masa depan. Berbeda dengan Bumi, tempat orang mungkin membuang sampah di tepi jalan dan berharap sampah itu perlahan terurai, sampah antariksa dapat menyebabkan masalah serius bagi penjelajah berikutnya.

Potongan sampah antariksa terkecil pun bergerak cukup cepat untuk merusak satelit, wahana antariksa, dan objek rentan lainnya, termasuk membahayakan astronaut. Sayangnya, orbit rendah Bumi sudah dipenuhi sampah antariksa. Pencetakan 3D dapat membantu mengurangi limbah, yang pada gilirannya membantu mencegah terbentuknya sampah antariksa.

Printer logam 3D canggih dapat digunakan untuk melebur benda yang sudah dibuat dan memakai kembali materialnya untuk perangkat lain. Bayangkan astronaut menggunakan kunci pas lalu meleburkannya kembali dan mencetak perkakas lain yang diperlukan. Gagasan ini menghilangkan limbah yang tidak perlu dan membuka jalan bagi perjalanan antariksa yang lebih aman.

Peneliti

Peneliti ESA, termasuk Rob Postema, Sébastien Girault, dan insinyur terkemuka lainnya, melakukan pengujian ini untuk menemukan aspek utama yang perlu diperbaiki dalam pencetakan logam 3D di antariksa. Proyek ini dimungkinkan oleh pendanaan Airbus. Airbus merupakan salah satu perusahaan berkinerja terbaik di dunia dan pesaing utama di Uni Eropa.

Masa Depan Pencetakan Logam 3D

Masa depan pencetakan logam 3D tampak cerah. Kemajuan terbaru, bersama integrasi AI yang lebih luas, terus menurunkan hambatan teknis dan finansial. Beberapa peneliti bahkan membayangkan masa depan ketika rumah, perkakas, suku cadang, dan organ manusia dapat dicetak.

Perusahaan Pelopor Pencetakan 3D

Industri pencetakan 3D mencakup lebih dari sekadar produsen printer. Banyak perusahaan mengkhususkan diri dalam produk pencetakan 3D canggih. Ada pemasok bahan filamen, perancang, pengembang perangkat lunak, dan banyak lagi. Semuanya bekerja bersama untuk mendorong integrasi pencetakan 3D. Berikut perusahaan yang dapat memperoleh manfaat dari penelitian terbaru tentang pencetakan 3D di antariksa.

1. Desktop Metal

Desktop Metal adalah salah satu penyedia perangkat keras pencetakan 3D terkemuka dunia. Perusahaan ini didirikan pada 2015 untuk menyatukan berbagai komponen industri pencetakan 3D saat itu. Perusahaan memperoleh pendanaan 438 juta dolar dari investor ternama, termasuk Google Ventures, BMW, dan Ford Motor Company (F ).

Produsen yang berbasis di Massachusetts ini merancang printer 3D logam maupun serat karbon untuk pelanggan industri. Saat ini, pelanggannya mencakup berbagai perusahaan otomotif dan dirgantara besar. Perusahaan ini telah mendapat pengakuan luas, termasuk masuk dalam daftar 50 Perusahaan Tercerdas MIT Technology Review serta menerima dukungan dari Forum Ekonomi Dunia.

Saham DM dianggap menarik untuk dibeli karena posisi perusahaan di pasar dan berkembangnya sektor pencetakan logam 3D. Faktor-faktor ini, ditambah dukungan kuat bagi proyek, menjadikan Desktop Metal tambahan portofolio yang berpotensi baik.

2. Eastman Chemical Company

EMN Grafik Harga

Eastman Chemical Company (EMN ) menyediakan bahan kimia dan material lain yang diperlukan untuk pencetakan 3D. Sejak didirikan oleh George Eastman pada 1920, perusahaan dikenal memberikan layanan dan produk berkualitas kepada pelanggan industri. Saat ini, perusahaan tetap menjadi pelopor di pasar.
Eastman Chemical Company telah menerima sejumlah penghargaan atas pencapaiannya. Misalnya, pada 2013 American Chemistry Council (ACC) memberikan penghargaan bergengsi «Responsible Care Company of the Year». Faktor-faktor tersebut menjadikan Eastman Chemical Company tambahan yang baik bagi portofolio seimbang.

Pencetakan Logam 3D Canggih — Teknologi yang Siap Digunakan

Ada banyak alasan mengapa pencetakan logam 3D merupakan pilihan ideal bagi penjelajah antariksa dan mereka yang berada di lokasi sulit dijangkau. Kemampuan membuat rancangan yang hampir tak terbatas menjadikan perangkat ini aset berharga bagi berbagai operasi. Ke depan, harga printer 3D akan terus turun berkat peningkatan material dan proses. Karena itu, mengikuti perkembangan industri pencetakan 3D dapat membantu menemukan peluang masa depan.

Pelajari teknologi manufaktur menarik lainnya di sini