DeskFab X1
FF-M140
FF-M220
FF-M300
FF-M420
FF-M800
Bidang aplikasi dan pengembangan pencetakan 3D paduan titanium
Titanium adalah salah satu logam yang paling umum digunakan dalam manufaktur aditif dan digunakan dalam industri kedirgantaraan, penggantian sendi dan alat bedah, rangka sepeda balap dan sepeda, elektronik, dan produk berkinerja tinggi lainnya. Titanium dan paduan berbasis titanium dihargai oleh berbagai industri karena kekuatan mekaniknya yang tinggi, rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, dan ketahanan korosi yang lebih baik daripada baja tahan karat. Penggunaan material ini dapat membuat roket dan pesawat terbang lebih ringan, sehingga menghemat bahan bakar dan meningkatkan kapasitas muatan. Material ini juga dapat digunakan untuk membuat elektronik yang lebih ringan seperti ponsel pintar dan kacamata VR, serta dalam implan medis. Terlebih lagi, ketika sifat bawaan titanium dikombinasikan dengan kemampuan unik pencetakan 3D, keuntungannya akan semakin jelas. Jadi, apa saja penggunaan spesifik titanium yang dicetak 3D? Apa saja penggunaan umum titanium? PencetakApakah ada yang dijual di pasaran?
△Bagian titanium yang dicetak 3D
Sendi pinggul dari GE Additive, bilah kipas dari Sciaky, ujung roket dari Arcam Darker, komponen kisi titanium dari 3D Systems, stent titanium dari EOS, implan tulang belakang bedah dari Zenith Tecnica
Pencetakan 3D Teknologi ini memungkinkan manufaktur titanium yang lebih efisien sekaligus mengurangi limbah bahan baku. Sebagai teknologi aditif, pencetakan 3D logam biasanya hanya menggunakan material yang dibutuhkan untuk membangun bagian tersebut, bersama dengan sejumlah kecil material struktural pendukung. Pencetakan 3D juga memungkinkan desain yang kompleks, seperti saluran internal dan bagian berongga atau berisi kisi untuk mengurangi berat, yang tidak mungkin dilakukan dengan metode manufaktur lainnya. Karena tidak ada cetakan atau perkakas, pencetakan 3D titanium dapat secara hemat biaya menciptakan bagian-bagian unik seperti implan khusus pasien, prototipe, dan alat penelitian. Ada banyak sekali contoh pencetakan 3D titanium untuk memajukan manufaktur, perawatan kesehatan, eksplorasi ruang angkasa, dan banyak lagi.
Penggunaan paduan titanium dalam pencetakan 3D
△Pada tahun 2023, Panerai merilis Submersible S Brabus PAM01283 yang dilengkapi dengan casing titanium hasil cetak 3D. Gambar di sebelah kanan menunjukkan bahwa Holthinrichs Deconstructed meluncurkan jam tangan titanium hasil cetak 3D pertama.
Pencetakan 3D titanium sudah banyak digunakan untuk memproduksi berbagai macam produk seperti alat kesehatan, sepeda performa tinggi, jam tangan mewah, dan elektronik konsumen, dengan harapan dapat menghasilkan produk yang ringan namun kuat melalui desain inovatif, yang seringkali dibuat khusus.
● Produk presisi dan produk elektronik
Pencetakan 3D dapat menghasilkan komponen titanium yang sangat tipis dan kompleks, yang sering digunakan untuk membuat casing jam tangan, seperti jam tangan Panerai dan Holthinrichs yang ditunjukkan di atas. Dikatakan bahwa casing jam tangan dari paduan titanium juga akan menjadi bagian dari Apple Watch Ultra yang akan datang.
△Penutup tuas engsel paduan titanium hasil cetak 3D yang digunakan pada ponsel lipat Honor Magic V2 tahun 2023
Pada tahun 2023, produsen ponsel pintar Honor meluncurkan Magic V2 yang dapat dilipat, yang menampilkan penutup geser berengsel titanium cetak 3D yang lebih ringan dan 150% lebih kuat daripada versi aluminium sebelumnya. Honor mengatakan bahwa potongan titanium kecil ini, yang dapat dicetak 3D dalam jumlah puluhan ribu, adalah kunci daya tahan produk serta kelancaran proses melipat dan membuka lipatan.
● Implan medis dan gigi
△Implan titanium cetak 3D Construx Mimi Ti Spacer System dari American Orthofix Medical disetujui oleh FDA AS pada tahun 2021.
Dalam industri medis, implan titanium cetak 3D telah berhasil digunakan pada aplikasi tulang belakang, pinggul, lutut, dan ekstremitas karena biokompatibilitas inheren logam dan sifat mekaniknya yang baik, ditambah dengan kemampuan untuk mencetak struktur berpori khusus (sehingga memungkinkan osseointegrasi) dan kustomisasi massal untuk hasil pasien yang lebih baik. Implan titanium cetak 3D semakin mendapatkan persetujuan regulasi dan permintaan. Karena sebagian besar implan medis dibuat untuk mencakup sejumlah besar orang dengan kondisi yang sama, implan tersebut tidak cocok untuk semua orang. Orang dengan penyakit langka seringkali dikecualikan. Sekarang, dengan pencetakan 3D, dimungkinkan untuk memproduksi implan yang dirancang khusus untuk pasien individu.
Pada tahun 2023, seorang ahli bedah di Inggris melakukan empat operasi pergelangan tangan pada hari yang sama, menggunakan pelat titanium cetak 3D khusus pasien untuk mengoreksi deformitas pergelangan tangan yang sebelumnya patah. Dr. Akshay Malhotra, konsultan ahli bedah ortopedi dan kepala klinis untuk tangan dan pergelangan tangan, mengatakan: “Setelah proses perencanaan ini selesai, pelat khusus dicetak menggunakan bubuk titanium, kemudian diuji, dikirim ke Inggris, dan disterilkan di Rumah Sakit County sebagai persiapan untuk operasi.”
△Sekrup titanium cetak 3D CoreLink memiliki struktur berpori yang mendorong pertumbuhan tulang, dan sendi jari titanium khusus pasien baru dari FingerKit Consortium.
Para dokter di Rumah Sakit Manipal di India menggunakan titanium yang dicetak 3D ketika mereka merawat seorang pasien kanker yang tumornya menghancurkan dadanya pada tahun 2022. Secara umum, implan sebesar ini akan terlalu berat untuk ditanggung oleh tubuh manusia, tetapi karena titanium ringan dan sangat kuat, dengan berat kurang dari 250 gram, bahan ini ideal untuk mencetak implan di dalam tubuh. Berkat keberhasilan implan yang dicetak 3D, pasien tersebut pulih sepenuhnya dan dapat kembali menjalani kehidupan normalnya tanpa bergantung pada mesin eksternal untuk membantunya bernapas.
△Melalui pencetakan 3D titanium, Angel Cycle Works mampu mengurangi bobot secara signifikan dan mengoptimalkan desain sepeda Heaven terbaru.
Titanium yang dicetak 3D umum digunakan pada sepeda performa tinggi saat ini. Titanium digunakan pada engkol, tuas rem, stem, gantungan derailleur, dan bahkan rangka sepeda. Titanium sekuat aluminium dan seringan serat karbon, tanpa masalah keberlanjutan seperti serat karbon. Produsen sepeda Carbon Wasp menjelaskan mengapa mereka meninggalkan aluminium dan serat karbon dan beralih menggunakan titanium yang dicetak 3D untuk membuat lengan engkol aftermarket terbaru mereka. Carbon Wasp mengatakan: “Kami menemukan berbagai cara kreatif untuk menjepit engkol ke poros gearbox tanpa menekan serat karbon, tetapi selalu ada beberapa sisipan logam yang dibutuhkan, dan merekatkan sisipan ke serat karbon akan menimbulkan masalah. Setelah beberapa pembuatan prototipe, Carbon Wasp menemukan bahwa engkol titanium yang diisi kisi-kisi yang dicetak 3D sama ringannya dengan karbon tetapi lebih kuat di area yang sangat rentan terhadap benturan. Kami masih berpikir serat karbon adalah yang terbaik untuk banyak penggunaan material lainnya, termasuk rangka, tetapi kami sudah mengerjakan bagian titanium lainnya.”
Berbicara tentang rangka penuh, produsen sepeda Angel Cycle Works mengatakan mereka mencetak rangka seluruhnya dari titanium menggunakan printer 3D dalam satu komponen ringan, yang memangkas waktu balapan beberapa detik dan memungkinkan geometri desain baru. Sepeda super baru mereka, yang disebut Heaven, 400 gram lebih ringan daripada versi sebelumnya. Rangka paduan titanium lainnya yang diluncurkan oleh Pilot tahun ini disebut Pilot Seiren. Rangka sepeda jalan raya ini seluruhnya dicetak 3D dari titanium (dibagi menjadi tiga bagian). Perusahaan tersebut mengatakan pencetakan 3D titanium memungkinkan mereka untuk menyesuaikan sepeda sesuai preferensi pengendara, dan rangka tersebut tidak memerlukan cat atau lapisan apa pun.
△Perusahaan sepeda Mythos menawarkan kepada pelanggan berbagai macam komponen titanium yang dicetak 3D, termasuk setang ini, sementara Verve Cycling (kanan) menawarkan engkol titanium baru yang dicetak 3D.
△GKN Aerospace berencana menambahkan printer 3D titanium skala besar baru ke pabriknya di Texas.
△Karena NASA hanya membutuhkan satu, pencetakan 3D komponen titanium untuk lengan yang dapat dikerahkan ke bulan lebih masuk akal daripada manufaktur tradisional.
● Manufaktur
Produsen semikonduktor ASML kini menggunakan pencetakan 3D, bukan lagi penempaan, untuk membuat cetakan awal baki pembawa titanium (yang digunakan dalam produksi wafer), sehingga menghemat 64% bahan baku dan mengirimkannya lebih cepat. Norsk Titanium, sebuah perusahaan manufaktur aditif logam yang menggunakan platform pengendapan energi terarah (DED), mencetak 80 kilogram (sekitar 176 pon) cetakan awal berbentuk mendekati bentuk akhir dengan Ti64 untuk digunakan dalam produksi wafer semikonduktor.
△ Braket hub roda paduan titanium hasil cetak 3D yang diproduksi oleh Universitas Washington
△Bubuk titanium
△Laboratorium pencetakan 3D logam universitas, Washington Joint Center for Earth Abundant Materials Deployment and Research, membuat komponen dari titanium.