fbpx

Bagaimana Cara Electron Beam Melting Mencetak Objek 3D?

Bagaimana Cara Electron Beam Melting Mencetak Objek 3D?

Bagaimana Cara Electron Beam Melting Mencetak Objek 3D?

Electron Beam Melting (EBM) merujuk pada suatu proses manufaktur 3D yang melebur bubuk logam dengan sinar elektron berenergi tinggi. Sinar tersebut menciptakan aliran elektron yang diarahkan medan magnet untuk melelehkan lapisan demi lapisan bubuk logam agar dapat membentuk objek sesuai spesifikasi model CAD secara presisi.

EBM fokus membentuk suku cadang berkekuatan tinggi dengan memaksimalkan sifat asli logam. Proses EBM membuat suku cadang yang dihasilkan lebih bersih, terhindar dari kotoran yang mungkin menumpuk akibat metode fabrikasi lain seperti logam tuang. Kehadiran metode EBM memungkinkan pencetakan komponen untuk berbagai bidang industri, seperti pertahanan, luar angkasa, otomotif, medis, dan petrokimia.

Lebih lanjut, bagaimana cara kerja Electron Beam Melting berikut kelebihan dan kekurangannya? Simak penjelasan berikut ini.

 

 

Apa Itu Electron Beam Melting?

EBM merupakan salah satu teknologi pencetakan objek tiga dimensi yang mengandalkan sinar elektron berkekuatan tinggi untuk melebur bubuk logam dan membentuknya sesuai model CAD. Sekilas metode ini mirip dengan metode 3D Selective Laser Melting, tetapi ada beberapa faktor yang membedakan keduanya.

Sumber energi dan material menjadi faktor pembeda paling signifikan. Jika metode SLS menggunakan laser CO2 dan polimer termoplastik, EBM memanfaatkan sinar elektron dan logam konduktif. EBM juga kerap menggunakan paduan titanium, tetapi tidak bisa mencetak komponen berbahan plastik maupun keramik. 

Ini logis karena teknologi EBM mengandalkan muatan listrik. Hasil reaksi antara serbuk dan sinar elektron memungkinkan reaksi berupa pemadatan material sehingga objek yang dikehendaki dapat terbentuk. Lantaran menggunakan sinar elektron, proses produksi harus berlangsung di ruang hampa udara guna menghindari risiko oksidasi. 

 

 

Asal Usul Electron Beam Melting

Pada tahun 1993, Arcam berkolaborasi dengan Chalmers University of Technology di Gothenburg untuk mengajukan aplikasi paten prinsip EBM. Pengembangan prinsip itu bertujuan untuk menciptakan objek 3D dengan melebur bubuk konduktif elektrik lapisan demi lapisan dengan sinar elektron. 

Empat tahun kemudian, perusahaan Arcam AB berdiri dan pengembangan EBM terus berlanjut hingga berada pada tahap komersialisasi metode pencetakan EBM. Secara umum, komponen printer 3D EBM terdiri atas:

  • Sumber energi yang mampu mengemisi sinar elektron
  • Wadah bubuk material
  • Bubuk feeder 
  • Bubuk pelapis ulang
  • Platform pembentukan yang dipanaskan.

 

 

Bagaimana Cara Kerja Electron Beam Melting?

Cara kerja Electron Beam Melting terdiri atas tiga tahap. Masing-masing tahap harus dilalui agar objek 3D yang dihasilkan bisa akurat sesuai model CAD. Berikut penjelasannya.

 

  • Tahap Pre-Printing

Sebelum memulai proses pencetakan, wadah bubuk harus terisi penuh oleh bubuk logam yang diinginkan. Lalu, tempatkan wadah tersebut dalam printer 3D dan atur tekanan internal sekitar 0,0001 mBar. 

Setelah ruang hampa udara terisi tekanan tersebut, nyalakan sinar elektron untuk memanaskan platform build menuju suhu tinggi. Contoh, material titanium membutuhkan suhu 600-700°C agar dapat membentuk objek secara presisi. 

 

  • Tahap Pencetakan 3D

Pencetakan 3D bermula dari pelapisan bubuk secara berulang dengan menyimpan satu lapisan bubuk yang telah dipanaskan lebih dahulu menuju platform pembuatan. Setelah pengaturan bubuk, baru lanjut ke tahap peleburan dengan sinar elektron.

Satu set kumparan elektromagnetik mengendalikan berkas elektron sehingga dapat mengarahkan sinar tersebut secara akurat menuju titik target pada platform build. Jadi, sinar elektron akan bergerak secara selektif ketika melelehkan bubuk dan membuat partikel bubuk tersebut menyatu.

Begitu satu lapisan selesai, platform build akan bergeser ke bawah untuk mengerjakan lapisan berikutnya. Pelapis ulang akan membawa lapisan bubuk baru dan sinar elektron menginduksi fusi partikel bubuk sampai terbentuk lapisan baru. Proses dilakukan berulang-ulang hingga seluruh bagian objek selesai. 

 

  • Kemungkinan Terjadinya Distorsi

Karena proses pencetakan Electron Beam Melting berlangsung dalam temperatur tinggi, tentu ada risiko yang dapat muncul di beberapa bagian. Contoh, jika proses pembuatan dilakukan dalam suhu terlalu tinggi dengan waktu panjang, mungkin saja muncul distorsi.

Hal tersebut menjadi alasan mengapa EBM membutuhkan alat penyangga yang berfungsi menyalurkan panas berlebih selama proses pencetakan agar “menghilang”. Di sisi lain, saat muncul temperatur tinggi pada bagian yang tidak diinginkan, tingginya temperatur sekitar memberikan efek “stress relief” untuk bagian-bagian tersebut sehingga mengurangi jumlah distorsi. Inilah manfaat unik yang hanya dijumpai pada sistem fusi dengan serbuk elektron.

 

  • Tahap Akhir

Begitu pencetakan memasuki tahap akhir, wadah bubuk dapat Anda keluarkan dari printer 3D. Namun, Anda masih belum bisa menggunakan suku cadang tersebut karena harus menunggu sampai dingin. 

Sementara, penyangga yang terbuat dari bahan logam dapat dilepaskan dengan mudah. Kemudian, Anda bisa menggunakan suku cadang yang dihasilkan EBM sesuai tujuan. Sebelum dipakai, Anda bisa memoles, melapisi, atau menyempurnakan beberapa bagian suku cadang tersebut secara manual.

 

 

Kelebihan dan Kekurangan Electron Beam Melting

Sama seperti pencetakan 3D lain, EBM juga memiliki kelebihan dan kekurangan.

 

Kelebihan

  • Menciptakan objek dengan tingkat kepadatan dan kekuatan tinggi.
  • Proses pencetakan lebih cepat.
  • Bubuk yang tidak disinter bisa dipakai kembali atau didaur ulang.

 

Kekurangan

  • Hanya dapat mencetak benda bervolume kecil (maksimal diameter 350 mm dan tinggi 380 mm).
  • Material yang dikerjakan terbatas, hanya paduan kromium-kobalt atau titanium.
  • Mesin dan bahan baku tergolong mahal.

 

Demikian penjelasan lengkap tentang cara kerja Electron Beam Melting berikut kelebihan dan kekurangannya. Dengan mempertimbangkan hal tersebut, Anda bisa memutuskan mana metode pencetakan 3D yang hendak digunakan.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *