Manufaktur aditif

Peningkatan Komunikasi 6G Pasif dengan Panel Cetak 3D

mm
Diterbitkan

Ilmu material adalah bidang yang memahami material pada tingkat mikroskopik, sering kali atomik, untuk meningkatkan mereka. Tujuan paling umum adalah membuat material menjadi lebih kuat dibandingkan bentuk klasiknya, baik itu baja, kaca, atau keramik.

Metamaterial melangkah lebih jauh dengan mengubah struktur material, memberikan karakteristik yang berbeda dari sifat bahan dasar yang menyusunnya. Hal ini biasanya dicapai dengan membuat pola berulang dengan bentuk, geometri, ukuran, orientasi, dll yang tepat.

Metamaterial semacam itu dapat digunakan untuk mengkodekan data, membuat sumber cahaya kuantum yang dapat diskalakan, membuat struktur yang dapat merakit sendiri dengan DNA, dan bahkan dapat dicetak laser 3D

Sebagian besar metasurface pasif hanya berfungsi baik untuk satu polarisasi, pita frekuensi, atau sudut datang, yang membatasi penggunaan praktisnya.

Desain baru yang disebut metacrystal, dibuat dengan bentuk pencetakan 3D, kini diusulkan oleh peneliti di Aalto University (Finlandia) dan Stanford University (AS), yang dapat “memungkinkan respons multiplexed yang sangat kompleks terhadap banyak gelombang datang secara simultan dan independen”.

It was published in Nature Communications1, under the title “Metacrystals: panel cerdas cetak 3D yang dirancang secara terbalik untuk komunikasi 6G”. Penemuan ini dapat memiliki aplikasi penting dalam telekomunikasi 6G dan sistem nirkabel lainnya, dengan biaya rendah.

Metacrystal untuk Telekomunikasi 6G

Aplikasi dalam Teknologi 6G

Telekomunikasi 6G menjanjikan kecepatan data yang lebih tinggi, efisiensi energi yang lebih baik, dan latensi yang lebih rendah dengan menggunakan frekuensi seperti gelombang milimeter (mm) dan pita sub-THz. Frekuensi radio ini memiliki banyak potensi untuk transmisi data, tetapi juga membawa tantangan tersendiri: atenuasi atmosferik tinggi, kehilangan jalur ruang bebas, dan efek hamburan yang lebih keras saat menemui rintangan.

Hal ini memaksa insinyur mengandalkan sinar arah untuk komunikasi alih-alih propagasi multipath tradisional.

Sumber: ResearchGate

Berkat sifat refleksi atau refraksi unik mereka, metasurface dapat ditempatkan secara strategis pada dinding, langit-langit, bahkan jendela untuk secara signifikan meningkatkan cakupan sinyal baik di dalam maupun di luar ruangan.

Secara khusus, desain pasif menarik karena tidak memerlukan pasokan listrik dan dapat diproduksi dengan biaya rendah. Hal ini terutama benar karena metasurface yang dapat diprogram terbukti terlalu mahal untuk adopsi luas sejauh ini, selain jejak fisik mereka yang besar (sekitar satu meter persegi).

“Meskipun pendekatan desain tradisional memerlukan tiga permukaan cerdas terpisah untuk mencakup fungsionalitas yang ditentukan, metacrystal yang diusulkan dapat menggantikan semuanya, menghemat jejak penempatan, meminimalkan penggunaan material, dan menghindari potensi masalah interferensi.”

Idealnya, metamaterial sempurna akan menjadi permukaan cerdas yang dapat beroperasi secara efektif melintasi kedua polarisasi sinyal, beberapa pita frekuensi, berbagai sudut kedatangan, bahkan semuanya sekaligus.

Apa Itu Metacrystal?

Material yang diusulkan dalam studi ini, metacrystal, adalah “komposit binaris seluruh-dielektrik”.

Pada dasarnya, ini berarti metacrystal pasif dapat menerima sinyal dan memancarkannya kembali ke arah lain dengan kehilangan atau konsumsi energi yang minimal, menjadikannya relay sempurna untuk sinyal telekomunikasi seperti 6G yang mungkin terhalang, terutama di lingkungan perkotaan.

“Sifat pasif dan ramah fabrikasi dari metacrystal menjadikannya kandidat menarik untuk integrasi infrastruktur statis, di mana biaya rendah, daya rendah, dan kontrol arah tinggi menjadi prioritas.”

Istilah itu sendiri berasal dari kesamaan material ini dengan kristal fotonik (mendukung banyak urutan difraksi) dan metamaterial (dengan blok bangunan sub-panjang gelombang yang dalam).

Membuat Metacrystal

Para peneliti membuat tiga demonstrator untuk membuktikan konsep dapat diterapkan dengan contoh dunia nyata dan menguji metode manufaktur.

Desain itu sendiri menggunakan banyak teknik kompleks yang sudah dipakai untuk produksi metamaterial, seperti metode desain terbalik menggunakan optimasi topologi berbasis adjoint.

Untuk dua demonstrator pertama, mereka menggunakan “distribusi permitivitas skala abu-abu”, atau variasi perlahan properti kristal di seluruh permukaannya.

Demonstrator ketiga dibuat menggunakan pencetakan 3D. Para peneliti menambahkan lapisan penopang tipis untuk memastikan integritas struktural dan membuatnya cocok untuk diimplementasikan dengan kemampuan pencetakan 3D yang ada.

Metacrystal dapat dirancang untuk mencocokkan banyak frekuensi berbeda, tetapi para peneliti memfokuskan pada area 100 GHz, yang berguna untuk telekomunikasi: 100 GHz, 99 GHz, dan 102,53 GHz.

“Rute fabrikasi FDM berbiaya rendah dengan satu nozzle yang ditunjukkan dapat langsung diterapkan hingga ~100 GHz, yang sudah mencakup rentang spektrum yang paling banyak dibahas untuk 6G dalam jangka pendek, termasuk spektrum gelombang mm pada rentang 24–71 GHz.”

Metacrystal Multi-Lapisan untuk Banyak Sinyal

Salah satu keuntungan mendasar dari metacrystal yang digunakan di sini adalah bahwa tidak hanya mereka berfungsi sebagai pemancar kembali dalam arah yang ketat, tetapi mereka juga dapat bekerja dengan banyak sinyal sekaligus, menjadikan pemancar kembali tersebut jauh lebih berguna sebagai antena.

Sudut 0°, 20°, dan 45° dipilih untuk menguji konsep. Namun sudut lain atau lebih banyak sudut juga dapat dipertimbangkan.

“Jumlah fungsionalitas simultan tidak terbatas secara mendasar. Jumlah yang lebih besar biasanya memerlukan metacrystal dengan ketebalan lebih besar. Contoh ini menunjukkan bahwa kita dapat memilih sudut kedatangan dari pemancar yang berbeda secara independen.”

Antena Cetak 3D

Dengan menggunakan pencetakan 3D untuk prototipe ketiga, para peneliti bertujuan menciptakan respons yang tidak sensitif terhadap polarisasi dalam metacrystal yang dihasilkan, karena hal ini merupakan karakteristik penting dalam banyak situasi praktis.

Untuk menyederhanakan manufaktur, mereka hanya menggunakan satu material selama pembuatan, asam poliakrilat (UltiMaker PLA berwarna perak), dan kemudian menggantinya secara spasial dengan celah udara (karena udara memiliki permitivitas yang berbeda).

Material filamen printer lain yang tersedia secara komersial juga dapat digunakan, misalnya, filamen seperti “Zetamix ε” (filamen cetak 3D oleh Nanoe yang dirancang khusus untuk aplikasi frekuensi radio (RF) dan gelombang mikro) juga memiliki permitivitas yang baik.

Metode ini membuka jalan bagi opsi fabrikasi berkerugian rendah dan biaya rendah untuk metacrystal semacam itu, kemungkinan jauh lebih murah dibandingkan antena tradisional dan metamaterial lainnya.

Menguji Telekomunikasi

Untuk menguji kinerja dunia nyata antena metacrystal mereka, para peneliti menggunakan ruang pengukuran khusus (tanpa gema). Kinerja diuji dalam skenario non-line-of-sight.

Untuk mendekatkan kondisi ke situasi dunia nyata, beberapa penopang pendukung di dalam ruang anekotik dibiarkan tanpa penutup penyerap, sehingga menambah sumber hamburan tambahan.

Kehadiran antena metacrystal secara signifikan meningkatkan kekuatan sinyal yang dihasilkan.

Potensi Besar

Walaupun sebagian besar diuji untuk 6G dan frekuensi spesifik, metode yang dijelaskan dalam studi ini dapat jauh lebih serbaguna.

Misalnya, memperluas metacrystal ke frekuensi sub-THz dan THz terutama memerlukan manufaktur berresolusi lebih tinggi, dengan pertukaran biaya/throughput yang berbeda dibandingkan rute FDM berbiaya rendah yang digunakan di sini.

Presisi yang lebih tinggi ini dapat mencapai fabrikasi mikropolimerisasi dua-foton, di mana kontrol ukuran fitur hingga ~100 nm tersedia.

Pendekatan ini sepenuhnya kompatibel dengan manufaktur pencetakan 3D konvensional, yang menjadikannya dapat diskalakan, biaya-efektif, dan cocok untuk produksi massal.

Misalnya, para peneliti memperkirakan biaya fabrikasi (bahan habis pakai) untuk metacrystal dengan luas permukaan serupa prototipe dalam studi ini hanya $15.

Dalam instalasi praktis, panel metacrystal dapat dikemas untuk ketahanan lingkungan, misalnya dengan lapisan enkapsulasi, dan didukung oleh pemeliharaan rutin untuk mempertahankan kinerja jangka panjangnya.

Berinvestasi dalam Bahan Telekomunikasi Cetak 3D

Nano Dimension

(NNDM )

Studi ini hanyalah satu di antara banyak yang menunjukkan bahwa pencetakan 3D memiliki banyak aplikasi potensial lebih dari sekadar bagian kompleks atau prototipe. Dengan menciptakan struktur yang sangat dapat direplikasi dan rumit yang tidak dapat dibuat cetakan, ia dapat mengubah material murah seperti filamen plastik menjadi material luar biasa untuk telekomunikasi. Namun, menjembatani kesenjangan antara prototipe akademik berbiaya rendah dan produksi massal komersial tetap menjadi tantangan kompleks, menarik fokus intens pada pemimpin pasar industri.

Nano Dimension memulai dengan fokus pada elektronik cetak 3D, menjadi pelopor Additively Manufactured Electronics (AME) untuk menangani geometri spasial yang kompleks. Posisi ini berkembang ketika secara berturut‑turut mengakuisisi, dalam transaksi tunai penuh pada tahun 2025, pesaingnya Desktop Metal dan Markforged. Ini menambah banyak material baru, termasuk logam toleransi tinggi, ke penawaran perusahaan, dan membantu mengkonsolidasikan pasar elektronik cetak 3D.

Hal ini juga menciptakan ekonomi skala dengan menggabungkan basis pelanggan yang mencakup SpaceX, Tesla, GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronics, dll.

Akhirnya, perusahaan yang diakuisisi sebagian besar beroperasi di wilayah geografis yang berbeda, dengan Nano Dimension di Eropa dan Desktop Metal di AS, memungkinkan sinergi dengan menggabungkan tim penjualan mereka.

Namun, menskalakan teknologi nanopartikel proprietari untuk bersaing dengan alternatif ultra‑biaya rendah terbukti menjadi beban keuangan yang berat. Untuk saat ini, perusahaan tetap fokus membuktikan ekonomi komersial platform multi‑materialnya, menavigasi pergeseran keseluruhan dari integrasi M&A 2025 ke skala platform teknologi terpadu di seluruh pasar globalnya.

Investor perlu menyadari bahwa perusahaan telah lama berjuang mengelola pendapatan bersih positif, mencerminkan tantangan makroekonomi yang lebih luas dan hambatan operasional yang dihadapi sektor manufaktur aditif industri.

Pada Q1 2026, Nano Dimension meningkatkan pendapatannya 106% tahun‑ke‑tahun menjadi $29,7 Juta, dan mencatat kerugian $12,5 Juta dalam EBITDA yang disesuaikan serta kerugian bersih $69,7 Juta. Perusahaan memegang $441,6 Juta dalam kas dan aset likuid setara kas lainnya.

Jadi masa depan saham perusahaan akan sangat terkait dengan kemampuannya mengubah rekayasa struktural canggih menjadi pendapatan komersial berkelanjutan sambil mempertahankan posisinya sebagai pemimpin teknologi di pasar yang berkembang cepat.

Berita dan Perkembangan Saham Nano Dimension (NNDM) Terbaru

Studi Dirujuk

1. Mohammad M. Asgari, et al. Metacrystals: panel cerdas cetak 3D yang dirancang secara terbalik untuk komunikasi 6G. Nature Communications 17, 4912 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73019-x 

mm

Jonathan adalah seorang peneliti biokimia yang telah bekerja di bidang analisis genetik dan uji klinis. Sekarang, ia adalah seorang analis saham dan penulis keuangan dengan fokus pada inovasi, siklus pasar, dan geopolitik dalam publikasinya 'The Eurasian Century".