Pencetakan logam 3D, juga dikenal sebagai peleburan logam, telah menaklukkan pasar baru di sektor aeronautika, medis, konstruksi dan otomotif dalam beberapa tahun terakhir dengan keuntungan dan kenyamanan tiada bandingannya. Saat ini, teknologi pencetakan logam 3D cepat dan relatif murah, juga dapat digunakan untuk membuat struktur besar. Teknologi pencetakan terutama mencakup laser sintering selektif (SLS), fusi berkas elektron (EBM), fusi laser selektif (SLM), dan pembentukan bersih engineered laser (LENS). SLM menggunakan sumber laser berenergi tinggi yang dapat mencairkan berbagai bubuk logam, adalah metode yang paling umum digunakan. Serbuk logam yang digunakan untuk 3D printer di dalam negeri dan luar negeri umumnya adalah: Alat baja, baja Martensit, Stainless steel, titanium murni dan paduan titanium, paduan Aluminium, paduan dasar Nikel, paduan dasar Tembaga, paduan kromium-Kobal dan sebagainya.
BESI TAHAN KARAT
Stainless steel adalah bahan pertama yang digunakan dalam pencetakan logam 3D karena ketahanan kimianya yang baik, tahan suhu tinggi dan sifat mekanik yang baik. Saat ini, terutama ada tiga jenis baja tahan karat yang diterapkan dalam pencetakan 3D logam: baja tahan karat Austenite 316L, baja tahan karat Martensit 15-5PH dan baja tahan karat Martensit 17-4PH.
316L Baja tahan karat Austenitic, dengan kekuatan tinggi dan ketahanan korosi, dapat direduksi menjadi suhu rendah dalam berbagai suhu. Ini diterapkan dalam berbagai aplikasi teknik seperti aerospace dan petrokimia, serta pengolahan makanan dan perawatan medis.
15-5PH Baja tahan karat martensitik, juga dikenal sebagai baja tahan karat martensitik (pengerasan yang diendapkan), memiliki kekuatan tinggi, ketangguhan yang baik dan ketahanan korosi, adalah pengerasan lebih lanjut dari baja bebas-ferit. Saat ini, ini banyak digunakan di industri aerospace, petrokimia, kimia, pengolahan makanan, kertas dan pengolahan logam.
17-4 PH Martensitic stainless steel, yang masih memiliki kekuatan tinggi dan ketangguhan yang tinggi di bawah 315 ℃, dan ketahanan yang kuat terhadap korosi dan dapat membawa keuletan yang sangat baik sebagai negara pemesinan laser.
TITANIUM ALLOY
Paduan titanium telah banyak digunakan di bidang kedirgantaraan, industri kimia, industri nuklir, peralatan olahraga dan peralatan medis karena ketahanan suhu tinggi, ketahanan terhadap korosi yang tinggi, kekuatan tinggi, kepadatan rendah, dan biokompatibilitas. Bagian paduan titanium telah banyak digunakan di bidang teknologi tinggi, seperti F14, F15, F117, B2, dan pesawat militer F22. Proporsi titanium yang digunakan dalam pesawat Boeing 747 masing-masing adalah 24%, 27%, 25%, 26%, dan 42%. Namun demikian, metode penempaan dan pengecoran tradisional untuk menghasilkan bagian paduan titanium yang besar memiliki banyak kerugian, seperti biaya tinggi, proses kompleks, tingkat pemanfaatan bahan yang rendah dan pengolahan tindak lanjut yang sulit, yang menghambat penerapannya yang lebih luas. Teknologi cetak 3D logam dapat memecahkan masalah ini secara fundamental, sehingga telah menjadi teknologi baru untuk manufaktur langsung bagian paduan titanium dalam beberapa tahun terakhir.
TiAl6V4 (Gr5) adalah paduan pertama yang digunakan dalam produksi pencetakan SLM3D. Namun, ketahanan deformasi geser plastik yang buruk dan ketahanan aus titanium membatasi penggunaannya di bawah suhu tinggi, korosi dan ketahanan aus. Oleh karena itu, Re dan Ni diperkenalkan ke paduan titanium, dan 3D dicetak berbasis Re-komposit sprinkler telah berhasil diterapkan pada ruang pembakaran aero-engine, dan suhu operasi dapat mencapai 2200%.
KOBALT
Baja alat kerja panas H13 adalah salah satunya. Alat baja banyak digunakan di bagian-bagian industri karena kekerasannya yang sangat baik, ketahanan aus, ketahanan deformasi dan kemampuan mempertahankan pinggiran tajam pada suhu tinggi. Martensitic steel, mengambil Martensite 300 sebagai contoh, juga dikenal sebagai maraging steels, dicatat untuk kekuatan tinggi, ketangguhan dan stabilitas dimensi selama penuaan. Karena ketahanannya yang tinggi dan ketahanan aus, Martensite 300 cocok untuk banyak aplikasi mati seperti cetakan injeksi, pengecoran logam ringan, stamping dan ekstrusi, dan juga banyak digunakan di luar angkasa, bagian pesawat kekuatan tinggi dan suku cadang mobil balap.
PADUAN ALUMINIUM
Paduan aluminium memiliki sifat fisik, kimia dan mekanik yang sangat baik dan telah banyak digunakan di berbagai bidang. Namun, sifat-sifat aloi aluminium sendiri (seperti oksidasi mudah, refleksi tinggi dan konduktivitas termal) meningkatkan kesulitan pembuatan fusi laser selektif. Ada beberapa masalah seperti oksidasi, tegangan sisa, cacat kekosongan dan densifikasi dalam proses SLM saat mencetak aloi aluminium. Masalah-masalah ini dapat ditingkatkan dengan benar-benar melindungi atmosfer, meningkatkan daya laser dan mengurangi kecepatan sapuan. Saat ini, SLM mencetak material paduan aluminium terutama paduan Al-Si-Mg seperti AlSi12 dan AlSi10Mg. Aluminium-silikon 12 adalah aditif bubuk logam aditif ringan dengan kinerja termal yang baik. Ini dapat diterapkan ke bagian dinding tipis, seperti penukar panas atau suku cadang mobil lainnya. Hal ini juga dapat diterapkan pada prototipe dan bagian produksi industri penerbangan dan aerospace. Penambahan silikon dan magnesium memberikan kekuatan paduan aluminium dan kekerasan, membuatnya cocok untuk dinding tipis dan bagian geometrik yang rumit, terutama dalam kasus termal yang baik. kinerja dan berat badan rendah.
PADUAN MAGNESIUM
Sebagai paduan struktural paling ringan, paduan magnesium memiliki kemungkinan untuk menggantikan paduan baja dan aluminium di banyak bidang aplikasi karena sifat kekuatan dan redamannya yang tinggi. Misalnya, aplikasi magnesium alloy yang ringan pada otomotif dan komponen pesawat dapat mengurangi penggunaan bahan bakar dan emisi gas buang. Paduan Mg memiliki degradasi in-situ dan biokompatibilitas yang sangat baik, dengan modulus Young yang rendah dan mendekati kekuatan tulang manusia. Ini memiliki lebih banyak prospek aplikasi dalam implantasi bedah daripada paduan tradisional.
TEMAN TINGGI TEMPERATUR
Paduan suhu tinggi mengacu pada paduan baja super yang dengan besi, nikel dan kobalt sebagai dasar dan masih dapat bekerja jangka panjang dalam suhu tinggi 600 ℃ atau di atas dan lingkungan stres. Ini memiliki kekuatan suhu tinggi, ketahanan yang baik terhadap ketahanan korosi dan ketahanan oksidasi dan plastisitas yang baik dan ketangguhan. Saat ini, paduan dapat dibagi menjadi tiga kategori: paduan berbasis Fe, paduan berbasis nikel dan paduan kobalt.
Superalloy terutama digunakan dalam mesin berkinerja tinggi. Dalam mesin aero modern canggih, penggunaan materi superalloy menyumbang 40% ~ 60% dari total massa mesin. Perkembangan mesin aero kinerja tinggi modern membutuhkan lebih banyak suhu dan kinerja superalloy. Proses metalurgi tradisional ingot lambat dalam pendinginan, beberapa elemen dan pemisahan fase kedua serius dalam ingot. Pencetakan 3D adalah metode baru untuk mengatasi hambatan teknis dalam pembentukan paduan nikel.
Akibatnya, Inconel 625 sering digunakan di bagian logam yang digunakan dalam aplikasi kelautan dan produksi minyak dan gas. Inconel 718 adalah versi 625 yang dikeraskan usia. 718 adalah paduan berbasis nikel, yang memiliki ketahanan korosi dan ketahanan panas, peregangan, kelelahan dan sifat creep yang baik, dan cocok untuk berbagai aplikasi high-end, seperti mesin turbin pesawat dan turbin darat. Inconel 718 alloy adalah superalloy base nikel yang paling awal digunakan dan juga merupakan paduan paling banyak digunakan pada mesin aero saat ini.
Paduan kromium-kobalt memiliki kekuatan tinggi, ketahanan korosi yang kuat, biokompatibilitas yang baik dan sifat non-magnetik. Hal ini terutama digunakan dalam implan bedah, termasuk sendi buatan paduan, sendi lutut dan sendi pinggul, dan juga dapat digunakan dalam bagian-bagian mesin, industri fashion dan perhiasan.
Sejak munculnya teknologi pencetakan 3D di 1990s, dari bahan polimer awal hingga bubuk logam, banyak teknologi baru, peralatan baru dan material baru telah dikembangkan dan diterapkan. Ada berbagai macam bahan logam yang cocok untuk pencetakan 3D industri, tetapi hanya beberapa bahan bubuk tertentu yang dapat memenuhi persyaratan produksi industri. Meskipun teknologi pencetakan 3D serbuk logam telah mencapai beberapa prestasi saat ini, bahan masih merupakan faktor terbesar dan ada persyaratan yang lebih tinggi pada bahan cetak 3D. Oleh karena itu, pengembangan teknologi pencetakan 3D bubuk logam masih memiliki jalan panjang.