Pencetakan 3D Berbasis Uap Membuka Jalan Baru untuk Aplikasi Dunia Nyata

Dunia pencetakan 3D terus berkembang dalam kemampuan dan prosesnya. Sebuah studi terbaru oleh insinyur dari University of Florida yang dipublikasikan di Natural Communications mendorong teknologi ini lebih jauh. Laporan tersebut menjelaskan metode baru pencetakan 3D berbasis uap yang lebih ekonomis dan berkelanjutan dibandingkan metode saat ini. Berikut yang perlu Anda ketahui.

Metode Pencetakan 3D Baru

Metode baru yang disebut pencetakan 3D pemisahan fase berbasis uap (VIPS-3D) menjanjikan kemampuan baru sekaligus mengurangi biaya bagi produsen. Pendekatan baru ini memungkinkan produsen membuat bentuk yang lebih kompleks dengan menggunakan berbagai material termasuk polimer, komposit, dan logam.

Insinyur University of Florida menggunakan pendekatan dan bahan kimia baru untuk menyelesaikan tugas ini. Proses dimulai dengan peneliti menentukan proses pencetakan 3D mana yang akan ditingkatkan. Ada berbagai metode dan material yang digunakan dalam aplikasi ini dan para peneliti ingin menciptakan metode pencetakan 3D yang mendukung tingkat porositas yang beragam.

Ada banyak kasus penggunaan di mana material berpori sangat penting. Mereka biasanya lebih stabil, ringan, dan menggunakan lebih sedikit material. Karena itu, sektor pasar pencetakan 3D ini telah lama menjadi fokus peneliti yang berusaha meningkatkan operasi. Berikut cara tim pemikir inovatif ini membuat pencetakan bentuk keramik dan logam berpori yang kompleks menjadi mungkin.

Cara Kerja VIPS-3D

Proses pencetakan berbasis uap yang digunakan untuk memungkinkan metode pencetakan 3D ini disebut pemisahan fase yang diinduksi non-pelarut (NIPS). Proses ini bekerja dengan menggunakan polimer 3D dan material komposit untuk mencetak. Non-pelarut yang di-nebulisasi digunakan untuk melarutkan tinta berbasis polimer dari objek yang dicetak sebagai bagian dari proses ini.

Selanjutnya, proses penghilangan pelarut dengan volatilitas rendah dimulai. Pelarut diekstraksi secara konsisten sehingga mengeraskan material secara merata. Langkah ini memungkinkan fase polimerik mulai menguatkan material. Perlu dicatat, proses ini lebih fleksibel dalam hal material dan bentuk.

Manfaat VIPS-3D

Metode pencetakan 3D ini memiliki beberapa manfaat utama yang diinginkan para profesional industri. Pertama, metode ini memungkinkan insinyur mengatur faktor penting seperti porositas. Selain itu, mereka dapat menyesuaikan secara spasial kreasi mereka, yang memungkinkan pencetakan langsung bagian multi-material yang berfungsi ketika digabungkan dengan berbagai material.

Fleksibilitas

Manfaat utama lainnya adalah fleksibilitas tambahan yang dibawa VIPS-3D ke pasar. Proses ini memungkinkan penggunaan beragam pilihan material. Insinyur telah membuktikan bahwa metode ini bekerja baik dalam mencetak barang keramik dan logam. Kemampuan ini memungkinkan pencetakan bentuk kompleks dengan menggunakan banyak material, termasuk yang memanfaatkan partikel keramik atau logam untuk memberikan struktur.
Kemampuan penyesuaian proses ini merupakan nilai tambah besar yang dapat membantu menemukan kasus penggunaan pasar lebih cepat. Sistem memungkinkan pengguna mengatur porositas antar-filamen dan bahan pengisi ruang anorganik. Opsi ini memungkinkan Anda menyesuaikan kondisi pencetakan. Misalnya, Anda dapat memutuskan membuat objek lebih ringan dan menggunakan lebih sedikit material hanya dengan meningkatkan tingkat porositasnya selama produksi.

Secara Ekonomis

Salah satu alasan utama mengapa metode pencetakan 3D baru ini banyak dibicarakan adalah karena lebih ekonomis dibandingkan metode tradisional. Penggunaan material organik dan metode pencetakan baru secara signifikan mengurangi biaya.
Selain itu, karena proyek dapat menyesuaikan tingkat porositas, menghasilkan lebih sedikit limbah atau penggunaan tinta yang tidak perlu. Semua faktor ini meningkatkan profitabilitas. Bagi perusahaan yang mengandalkan pencetakan 3D sebagai bagian dari model bisnis inti, penghematan biaya ini sangat berarti.

Lebih Sedikit Infrastruktur Diperlukan

Proses pencetakan 3D berbasis uap para peneliti memiliki manfaat tambahan: Ia membutuhkan jauh lebih sedikit infrastruktur untuk dipasang, dioperasikan, dan dipelihara. Penggunaan cairan non-pelarut memungkinkan sebagian besar dapat dipulihkan kembali. Selain itu, metode pencetakan 3D ini menggunakan jauh lebih sedikit listrik dibandingkan metode yang ada. Penggunaan pelarut memungkinkan objek terkunci pada tempatnya tanpa perlu mencetak ulang setiap bagian. Dengan demikian, lebih mudah dipasang, dipindahkan, dan digunakan.

Kondisi Ruangan

Perlu dicatat, metode pencetakan 3D ini dapat dilakukan dalam kondisi ruangan biasa. Ini merupakan keunggulan besar bagi mereka yang ingin mencetak jenis polimer dan logam tertentu yang biasanya memerlukan panas. Pencetakan VIPS-3D pada material polimerik, logam, dan komposit dapat dilakukan pada kondisi ruangan dengan hasil yang konsisten.

Dapat Digunakan Kembali

Metode VIPS-3D memperkenalkan sistem pemulihan pelarut. Proses ini memungkinkan penggunaan kembali non-pelarut berkali-kali. Setelah setiap sesi, pelarut dihilangkan dan dikumpulkan. Strategi ini memastikan pelarut tidak mencemari lingkungan dan menghemat biaya.

Penggunaan Pencetakan Berbasis Uap secara Berkelanjutan

Salah satu aspek paling menarik dari proyek ini adalah penggunaan cairan ramah lingkungan. Pilihan tinta printer 3D baru ini memanfaatkan bahan berbasis polimer yang dapat larut dan tidak merusak lingkungan. Karena itu, banyak yang memprediksi pencetakan 3D menjadi salah satu cara terbaik untuk mengurangi dampak lingkungan.

Tim Insinyur

Penelitian ini melibatkan profesor teknik mesin dan dirgantara Yong Huang, Ph.D., serta Marc Sole-Gras, Ph.D. Sole-Gras merupakan penulis utama artikel ini dan dulunya merupakan mahasiswa Dr. Huang. Tim ini telah mengajukan dan memperoleh dua paten sebagai bagian dari penelitian mereka, dengan sebagian besar dana penelitian berasal dari National Science Foundation dan Department of Energy.

Aplikasi Potensial

Ada banyak aplikasi di mana material berpori hasil pencetakan 3D sangat penting untuk menyelesaikan suatu tugas. Terkadang Anda perlu membuat objek berpori agar lebih ringan, memungkinkan aliran udara, atau lebih kuat secara struktural. Berikut industri utama yang dapat dipengaruhi oleh pengembangan ini.

Kesehatan

Pembuatan implan medis berpori atau barang kesehatan lainnya merupakan contoh sempurna bagaimana teknologi ini dapat membantu jutaan orang hidup lebih baik. Para peneliti telah mencatat potensinya dalam bidang rekayasa jaringan tulang.
Sektor ini dapat menggunakan metode ini untuk menciptakan implan realistis yang menyesuaikan tingkat porositas sel-sel lain dalam tubuh. Pendekatan ini akan membantu mengurangi dampak prostetik dan implan dengan memungkinkan mereka berintegrasi lebih baik dalam tubuh.

Robotika Biohibrida

Bidang lain yang banyak mendapat manfaat dari integrasi VIPS-3D adalah robot biohibrida. Perangkat ini dirancang untuk meniru atau memperluas proses mekanik alami. Anda dapat membayangkan robot yang menyerupai manusia atau hewan lain. Mereka bahkan dapat menggabungkan jaringan organik dengan proses mekanik untuk mencapai tujuan yang mengesankan.
Robot biohibrida semakin berkembang dan ada alasan yang kuat. Mereka dapat membantu jutaan orang. Sudah ada robot biohibrida yang membantu orang berbicara, berjalan, dan di masa depan, melihat. Integrasi AI telah memperkuat industri ini. Sekarang, VIPS-3D dapat membantu membuat perangkat ini lebih ringan, yang akan meningkatkan daya tahan baterai dan portabilitas.

Dirgantara

Industri dirgantara merupakan bidang lain di mana metode pencetakan 3D berpori berkembang. Porositas sangat penting dalam mengurangi berat, dan dalam konteks dirgantara, berat selalu menjadi fokus. Metode baru ini dapat mempermudah pembuatan produk dirgantara ringan secara cepat.
Printer 3D ini suatu hari dapat digunakan untuk membuat suku cadang pengganti bagi pesawat luar angkasa. Kemampuan menyesuaikan penggunaan material dan mengintegrasikan polimer serta logam menjadikannya solusi ideal untuk skenario tersebut.

Perusahaan yang Dapat Memanfaatkan Pencetakan Berbasis Uap

Ada banyak industri dan perusahaan yang akan merasakan manfaat langsung dari teknologi ini jika berhasil. Dari dirgantara hingga energi dan otomotif, pencetakan 3D terus berkembang. Berikut beberapa perusahaan yang dapat memanfaatkan teknologi VIPS-3D untuk meningkatkan penawaran dan posisi pasar mereka.

1. Ansys Inc

Ansys adalah penyedia perangkat lunak dan layanan simulasi rekayasa berbasis AS yang telah memperoleh reputasi sebagai pelopor di pasar. Perusahaan ini mengkhususkan diri dalam layanan simulasi yang membantu dalam desain produk yang rumit. Integrasi VIPS-3D dapat membantu mengatasi banyak tantangan desain yang dihadapi kliennya.