1. Ikhtisar peralatan komposit pencetakan 3D
Teknologi pencetakan 3D, sebagai metode manufaktur aditif yang revolusioner, menjadi semakin penting dalam industri manufaktur. Dengan menumpuk bahan lapis demi lapis, perusahaan ini mampu dengan cepat memproduksi komponen presisi kompleks tanpa memerlukan cetakan tradisional, memperpendek siklus produksi, meningkatkan pemanfaatan bahan, mengurangi biaya, dan menerobos keterbatasan teknologi manufaktur tradisional dalam persiapan komponen kompleks. Khususnya dalam produksi komponen kompleks dalam jumlah kecil dan optimalisasi desain, teknologi pencetakan 3D telah menunjukkan daya saing pasar yang kuat dan menjadi kekuatan utama dalam mendorong inovasi manufaktur.
Material komposit juga memainkan peran penting dalam manufaktur modern, biasanya terdiri dari dua atau lebih material dengan sifat berbeda, dan melalui optimalisasi rasio dan struktur, material tersebut mencapai kinerja dan peningkatan yang saling melengkapi. Mereka dicirikan oleh kekuatan tinggi, kepadatan rendah, ketahanan korosi, ketahanan suhu tinggi, dll. Mereka banyak digunakan di ruang angkasa, manufaktur otomotif, peralatan medis dan bidang lainnya, membantu mengurangi berat, meningkatkan efisiensi, dan meningkatkan kekuatan dan kinerja struktural.
Dengan meningkatnya permintaan akan komponen-presisi dan-performa tinggi, kombinasi teknologi pencetakan 3D dan material komposit telah menjadi tren yang tak terelakkan. 3Peralatan komposit pencetakan D dapat memproduksi komponen komposit dengan cepat dan akurat serta mendorong transformasi dan peningkatan industri manufaktur. Teknologi ini tidak hanya memenuhi persyaratan ketat untuk komponen kompleks-bidang kelas atas, namun juga menghadirkan peluang inovatif untuk bidang lain seperti penelitian dan pendidikan ilmiah, elektronik konsumen, dan kreativitas budaya.
Saat ini berbagai jenis teknologi pencetakan 3D telah dikembangkan, seperti stereolitografi (SLA), sintering laser selektif (SLS), dan cetakan deposisi menyatu (FDM). Teknologi FDM telah menjadi salah satu teknologi pencetakan 3D yang paling banyak digunakan di pasar karena keunggulannya dalam hal biaya rendah, prosedur persiapan yang sederhana, dan penerapan pada berbagai bahan. Proses pencetakan 3D polimer bergerak menuju biaya pencetakan rendah, konsumsi energi rendah, ukuran besar, dan kecepatan pencetakan tinggi, secara bertahap mewujudkan produksi massal dan bersaing dengan proses produksi plastik tradisional. Proses lapisan serbuk telah diterapkan pada produksi massal komponen plastik, sementara teknologi fotopolimerisasi cepat seperti DLP dan CLIP memungkinkan pencetakan 3D fotopolimerisasi untuk produksi batch kecil, dengan fokus pada proses dengan konsumsi energi rendah dan kinerja komponen tinggi. Proses pencetakan 3D ekstrusi material juga bergerak menuju kematangan, peralatan-berkecepatan tinggi,-berskala besar telah diterapkan pada pengembangan.
2. Gambaran perkembangan industri
2.1 3D mencetak riwayat pengembangan peralatan material komposit
Sejarah perkembangan teknologi pencetakan 3D dalam negeri bagaikan epik sains dan teknologi yang luar biasa, yang mencatat kebijaksanaan dan keberanian para pionir yang tak terhitung jumlahnya dan menyaksikan lompatan besar sains dan teknologi Tiongkok dari mengikuti hingga melampaui. 1980, paten pencetakan 3D pertama di dunia lahir di Jepang, yang, seperti percikan sains dan teknologi, menyulut api padang rumput bagi perkembangan teknologi pencetakan 3D global. Di Tiongkok, Profesor Yan Yongnian mendirikan Pusat Prototipe Cepat Laser di Universitas Tsinghua pada tahun 1988, yang menjadi pendiri teknologi prototipe cepat Tiongkok dan meletakkan dasar yang kokoh bagi pengembangan teknologi pencetakan 3D Tiongkok. Sejak itu, laju perkembangan teknologi pencetakan 3D di Tiongkok berangsur-angsur meningkat. 1993, perusahaan pencetakan 3D pertama di Tiongkok didirikan, menandai peluncuran resmi industri pencetakan 3D Tiongkok. 1994, Prof. Lu Bingheng dari Universitas Xi'an Jiaotong mulai mengabdikan dirinya pada penelitian dan pengembangan printer 3D, yang hasil penelitian ilmiahnya telah memberikan dorongan kuat bagi inovasi independen Tiongkok dalam teknologi pencetakan 3D.
Pada abad ke-21, teknologi pencetakan 3D Tiongkok mengantarkan perkembangan yang lebih pesat. 2010, Universitas Sains dan Teknologi Huazhong, tim Profesor Shi Yusheng berhasil mengembangkan peralatan manufaktur aditif kelas industri-1,2mx1,2m, wilayah kerja terbesar di dunia pada saat itu, menyoroti kekuatan luar biasa Tiongkok di bidang-manufaktur peralatan pencetakan 3D skala besar. 2011, tim Profesor Shi Yusheng, berdasarkan keunggulannya Pada tahun 2011, tim Prof. Shi Yusheng, berdasarkan teknologinya yang luar biasa, membuat cetakan lilin dari bagian paduan titanium yang besar dan kompleks untuk pesawat terbang, satelit, dan mesin-pesawat untuk Airbus dan Badan Antariksa Eropa, menerapkan teknologi pencetakan 3D Tiongkok di bidang kedirgantaraan kelas atas internasional dan memenangkan pujian internasional. 2013, Aliansi Pencetakan 3D Tiongkok secara resmi didirikan, menandai bahwa Tiongkok Industri percetakan 3D telah mulai bergerak menuju tahap baru dalam pengembangan bersama dan inovasi kolaboratif, serta membangun platform baru untuk pertukaran teknologi, integrasi sumber daya dan perluasan pasar, integrasi sumber daya dan perluasan pasar. Pada tahun 2017, Xi'an Zhimong meluncurkan sistem pencetakan 3D e-logam e-beam metal pertama di Tiongkok, ZcompleX3, yang mengisi kesenjangan teknologi di bidang pencetakan 3D e-beam metal di Tiongkok, sehingga memungkinkan Tiongkok untuk mencapai tingkatan baru dalam bidang percetakan 3D e-beam metal di Tiongkok. teknologi pencetakan 3D logam kelas atas.Pada tahun 2018, Pusat Manufaktur Aditif Universitas Sains dan Teknologi Kunming berhasil menguji coba produksi mesin cetak 3D tunggal terbesar pada saat itu menggunakan Pada tahun 2018, Pusat Manufaktur Aditif Universitas Teknologi Kunming berhasil menguji-produksi komponen paduan titanium kompleks tunggal terbesar yang dibentuk melalui proses SLM pada saat itu, yang sepenuhnya menunjukkan keahlian luar biasa Tiongkok dan kemampuan inovasi yang kuat dalam 3D paduan titanium teknologi pencetakan. 2020, China Academy of Space Technology (CAST) berhasil menyelesaikan eksperimen "pencetakan 3D di luar angkasa" yang pertama, yang juga merupakan eksperimen pencetakan 3D pertama di dunia dari material komposit yang diperkuat serat{35}}terus menerus, menandai eksperimen pencetakan 3D pertama di Tiongkok dalam bidang teknologi ruang angkasa. Pada tahun 2020, China Academy of Space Technology berhasil menyelesaikan eksperimen "pencetakan 3D di luar angkasa" yang pertama, yang juga merupakan pencetakan 3D bahan komposit yang diperkuat serat kontinu pertama di dunia, menandai terobosan besar dalam penerapan teknologi pencetakan 3D di bidang ruang angkasa, dan menyediakan sarana teknologi baru untuk eksplorasi dan pengembangan ruang angkasa di masa depan.
2.2 Status pengembangan peralatan material komposit
Penerapan material komposit dalam bidang sains dan teknologi saat ini dikatakan luas dan-mendalam, dan keunggulan kinerjanya yang unik menjadikannya material utama yang sangat diperlukan di banyak industri. Di bidang ruang angkasa, material komposit telah mengalami transformasi besar dari struktur awal yang tidak-mendukung beban-menjadi struktur-menahan beban utama saat ini. Dalam pembuatan sayap dan badan pesawat, misalnya, penerapan komposit tidak hanya mengurangi bobot pesawat secara drastis, namun juga secara signifikan meningkatkan kekuatan struktural dan daya tahannya. Di bidang industri pertahanan, komposit juga memegang peranan penting. Kendaraan lapis baja ringan, pesawat siluman, rudal dan roket serta peralatan lainnya banyak digunakan dalam material komposit, berkat kekuatannya yang tinggi, kepadatan rendah, kinerja siluman yang baik, dan karakteristik lainnya, dapat secara efektif meningkatkan efektivitas tempur dan kemampuan bertahan hidup peralatan. Dalam bidang kendaraan energi baru, penyimpanan energi, fotovoltaik, dan bidang baru lainnya, material komposit juga menunjukkan potensi besar untuk diterapkan. Dalam pembuatan kendaraan energi baru, material komposit dapat digunakan pada bodi, cangkang baterai, dan bagian produksi lainnya, membantu mengurangi bobot kendaraan, meningkatkan jangkauan, sekaligus meningkatkan keselamatan dan kenyamanan kendaraan. Dengan pesatnya perkembangan bidang-bidang tersebut, permintaan pasar terhadap material komposit akan terus meningkat, memberikan ruang yang luas bagi pengembangan peralatan komposit pencetakan 3D.
3. 3Panorama Rantai Industri Peralatan Komposit Pencetakan D
3.1 Skala Pasar
3.1.1 Analisis ukuran pasar pencetakan 3D global
Menurut data laporan "Metal AM" yang dirilis oleh VoxelMatters, sebuah perusahaan Inggris yang berfokus pada penelitian industri pencetakan 3D global, skala pasar pencetakan 3D logam global pada tahun 2022 adalah sekitar $2,861 miliar, dengan skala pasar perangkat keras, material, dan layanan masing-masing sebesar $1,476 miliar, $398 juta, dan $987 juta, mewakili pertumbuhan-ke-tahun sebesar 26%. Pasar pencetakan 3D logam global diperkirakan akan melampaui $40 miliar pada tahun 2032, dengan pertumbuhan CAGR sebesar 30,3% pada tahun 2022-2032. Laporan tersebut juga mengidentifikasi sepuluh perusahaan terkemuka di bidang pencetakan 3D logam global, yaitu EOS, SLM Solutions, 3D Systems, Desktop Metal, GE Additive, BLT, Velo3D, DMG Mori, TRUMPF, dan HBD, yang berperan penting dalam mendorong pengembangan dan perluasan pasar teknologi pencetakan 3D logam global. dan perluasan pasar.
3.1.2 Analisis Skala Pasar Pencetakan 3D Tiongkok
Di Tiongkok, pasar pencetakan 3D menunjukkan vitalitas yang kuat, dan lima perusahaan terkemuka dalam hal pangsa pasar adalah Luen Thai, Stratasys, EOS, GE dan 3D Systems dalam urutan pangsa pasar, tidak ada satupun yang melebihi 20%, yang mencerminkan konsentrasi industri yang relatif rendah dan persaingan yang ketat di pasar, sekaligus menandakan potensi besar bagi perkembangan industri. Dalam beberapa tahun terakhir, perusahaan manufaktur Tiongkok telah secara aktif mengadopsi teknologi pencetakan 3D untuk menggantikan atau mengoptimalkan proses produksi asli mereka, sehingga meningkatkan kecerdasan produksi mereka dan memenuhi permintaan mendesak pemerintah akan transformasi dan peningkatan produk manufaktur Tiongkok. Dalam hal skala pasar, skala industri percetakan 3D Tiongkok telah menunjukkan tren pertumbuhan yang stabil dari tahun ke tahun, dan tingkat pertumbuhannya sedikit lebih cepat daripada tingkat pertumbuhan global secara keseluruhan, yang menjadikan industri 3D Tiongkok yang menyumbang proporsi dunia terus meningkat.
Saat ini, skala industri printer 3D Tiongkok meningkat dari tahun ke tahun, dan laju peningkatannya sedikit lebih cepat dibandingkan tingkat pertumbuhan global secara keseluruhan, sehingga proporsi industri 3D Tiongkok di dunia semakin meningkat. Ke depan, dengan pesatnya perkembangan industri penerbangan, otomotif, peralatan medis, dan lainnya, permintaan pasar printer 3D sangat besar, dan ukuran pasar akan menunjukkan tren ekspansi yang pesat.
3.2 3D Peralatan Percetakan
3.2.1 FDM/FFF
Teknologi FDM (Fused Deposition Moulding), sebagai teknologi pencetakan 3D yang banyak digunakan, didasarkan pada prinsip bahwa bahan filamen dipanaskan dan dicairkan, lalu diekstrusi dan ditumpuk lapis demi lapis dengan nosel sesuai dengan jalur yang dikontrol-komputer. Teknologi ini telah menjadi salah satu teknologi pencetakan 3D yang paling banyak digunakan di pasaran pada tahap ini dengan keunggulan peralatan dan bahan pencetakan berbiaya rendah, proses persiapan yang sederhana dan kesesuaian untuk mencetak pada berbagai bahan, serta telah menunjukkan nilai penerapannya yang sangat baik di banyak bidang.
Printer komposit Stratasys F370®CR FDM® adalah printer 3D-berperforma tinggi yang ikonik. Teknologi ini mendukung pencetakan berbagai-komposit berkekuatan tinggi dan material-rekayasa berkualitas tinggi, seperti ABS-CF10 dan FDM Nylon-CF10, yang digunakan untuk menghasilkan komponen yang unggul dalam kekuatan dan daya tahan. Printer ini memiliki fungsi kerapatan bagian yang bervariasi, yang dapat secara fleksibel menyesuaikan kepadatan struktur di dalam bagian sesuai dengan kebutuhan penggunaan bagian yang berbeda, sehingga dapat mengoptimalkan penggunaan bahan dan mengurangi pemborosan bahan dengan alasan menjamin kinerja bagian tersebut. Ruang pembuatannya yang besar (355 mm x 254 mm x 355 mm) memungkinkan pencetakan komponen berukuran besar untuk produksi perlengkapan, perlengkapan, dan peralatan manufaktur berkekuatan tinggi. Selain itu, alat berat ini memiliki kemampuan untuk berinteraksi dengan sistem eksekusi manufaktur untuk mengelola dan memantau proses produksi secara digital, sehingga meningkatkan produktivitas dan akurasi manajemen.
Printer Mark Two dan FX20 dari Markforged dirancang untuk polimer yang diperkuat serat karbon-yang berkelanjutan, sebuah fitur desain yang memberikan keunggulan signifikan pada area yang mengutamakan kekuatan dan bobot komponen. Printer ini mampu mencetak pada berbagai macam bahan, termasuk termoplastik, nilon, dan serat karbon kontinu, dan dengan mencetak pada kombinasi bahan-bahan ini, sifat-sifat bahan yang berbeda dapat dimanfaatkan sepenuhnya untuk mengoptimalkan kinerja bagian tersebut. Misalnya, di bidang manufaktur suku cadang dirgantara, penggunaan printer dapat memastikan kekuatan struktural suku cadang, mengurangi bobotnya secara signifikan, meningkatkan efisiensi bahan bakar, dan kinerja pesawat. Di bidang robot servis, printer ini juga memiliki beragam aplikasi, dan dapat memproduksi komponen struktural yang ringan-berkekuatan tinggi untuk robot, mengurangi bobot keseluruhan robot, meningkatkan kinerja gerakan dan efisiensi energi, sehingga dapat mencapai tujuan ganda yaitu pengurangan biaya dan peningkatan kinerja. Seri yang ditandai: termasuk model Mark2 dan X7, menggunakan serat karbon-pendek yang dicampur dengan proses sintering laser yang didoping bubuk nilon, cocok untuk industri dirgantara. Proses sintering laser, cocok untuk bidang luar angkasa, otomotif, medis dan lainnya.
Sistem robotik dari Arevo Labs dan 9T Labs mewakili aplikasi inovatif teknologi FDM untuk pembuatan geometri kompleks. Sistem ini menggunakan robotika enam-sumbu untuk secara efisien mencetak-komposit serat pendek dan komposit CF/PA12 serta membuat geometri kompleks pada permukaan melengkung. Misalnya, sistem robot yang dikembangkan oleh Arevo Labs untuk mencetak komposit PEEK/CF memanfaatkan kelincahan dan-kontrol gerakan presisi tinggi dari robot enam-sumbu untuk secara akurat meletakkan material cetakan dalam ruang-dimensi yang kompleks untuk memungkinkan pembuatan komponen dengan permukaan melengkung yang kompleks dan struktur internal. Teknologi ini menerobos keterbatasan peralatan pencetakan 3D tradisional dalam pembuatan bentuk geometris, memberikan solusi baru untuk pembuatan beberapa suku cadang khusus di bidang luar angkasa, manufaktur otomotif, dan bidang lainnya. 9T Labs mendemonstrasikan kemampuan untuk menempatkan material komposit CF/PA12 pada permukaan melengkung, dan juga memberikan dukungan teknis untuk pembuatan suku cadang struktural melengkung dengan persyaratan kinerja tinggi, seperti dalam pembuatan bilah mesin aero, hub roda otomotif, dan komponen lainnya.
Proses CF3D™ Continuous Composites adalah teknologi pencetakan 3D serat kontinyu yang revolusioner. Proses unik ini menghilangkan kebutuhan akan cetakan atau oven yang mahal, sehingga sangat mengurangi biaya produksi dan kerumitan peralatan dengan menggunakan robot industri untuk mencetak pada serat kering dan menghamilinya dengan resin-di tempat. Teknologi ini dapat diterapkan pada pembuatan serat kontinu-berperforma tinggi seperti serat karbon-kelas dirgantara, serat kaca, atau serat poliamida aromatik, yang dapat memanfaatkan sepenuhnya keunggulan kinerja mekanis dari serat-berperforma tinggi ini, dan memproduksi komponen komposit dengan kekuatan dan kekakuan tinggi. Misalnya, dalam pembuatan komponen struktural di industri dirgantara, proses CF3D™ dapat digunakan untuk memproduksi komponen ringan dan berkekuatan tinggi seperti sayap dan rangka badan pesawat, yang dapat memenuhi persyaratan ketat untuk komponen berperforma tinggi dan ringan di industri dirgantara.
Selain peralatan di atas, masih banyak peralatan berteknologi FDM lainnya yang berperan penting di bidangnya masing-masing. Misalnya, printer Ultimaker+ 3D dapat mencetak dengan material komposit yang mengandung partikel silikon nitrida, yang memiliki kekerasan dan ketahanan aus yang tinggi serta dapat digunakan untuk memproduksi suku cadang dengan persyaratan ketahanan aus yang tinggi, seperti suku cadang-tahan aus pada mesin industri, cetakan, dll. Printer Zmorph 2.0 3D mencetak dengan pasta keramik, yang dapat memproduksi suku cadang dengan sifat keramik khusus, seperti suku cadang-tahan panas. Sebaliknya, printer Zmorph 2.0 3D menggunakan pasta keramik untuk mencetak komponen dengan sifat keramik khusus, seperti komponen keramik-suhu tinggi dan tahan korosi-yang memiliki potensi penerapan dalam industri kimia dan elektronik. Perangkat ini sering dikombinasikan dengan perangkat lunak{11}}sumber terbuka (seperti Blender dan Ultimaker Cura) untuk mendesain dan mencetak model. Penerapan perangkat lunak sumber terbuka memungkinkan pengguna menjadi lebih fleksibel dalam pengaturan parameter pencetakan dan desain model, sehingga menurunkan ambang batas penggunaan dan mendorong penerapan luas serta pengembangan inovatif teknologi FDM.
3.2.2 SLA
Teknologi light-curing moulding (SLA) adalah teknologi pencetakan 3D-presisi tinggi, yang prinsipnya adalah mencampur monomer polimer fotosensitif dengan partikel atau serat penguat, dan di bawah iradiasi sinar ultraviolet dengan panjang gelombang tertentu, fotoinisiator memicu monomer polimer untuk menjalani reaksi foto-polimerisasi yang cepat, yang dengan cepat mengubahnya dari wujud cair menjadi wujud padat, lalu ditumpuk menjadi satu di atas lapisan demi lapisan lainnya sesuai dengan jalur yang direncanakan, yang pada akhirnya membentuk produk tiga-dimensi yang diinginkan.
Teknologi SLA memiliki presisi yang sangat tinggi, dan dapat menghasilkan komponen dengan akurasi dimensi yang sangat tinggi dan kualitas permukaan yang halus, serta memiliki berbagai aplikasi di bidang yang memerlukan presisi sangat tinggi, seperti perhiasan, cetakan presisi, peralatan medis, dan industri lainnya. Dalam pembuatan perhiasan, teknologi SLA dapat secara akurat mencetak model perhiasan yang rumit dan indah untuk pengecoran atau pemrosesan selanjutnya guna memberikan sampel yang akurat, yang dapat mempersingkat desain perhiasan dan siklus produksi, sekaligus meningkatkan kualitas produk dan kebebasan desain. Dalam hal pembuatan cetakan presisi, teknologi SLA dapat menghasilkan-inti dan rongga cetakan dengan presisi tinggi untuk memastikan akurasi dimensi dan kualitas permukaan cetakan, sehingga meningkatkan kualitas dan konsistensi produk cetakan injeksi. Untuk pembuatan alat kesehatan, seperti gigi palsu, cangkang alat bantu dengar, dan alat kesehatan kecil lainnya, teknologi SLA dapat menghasilkan produk yang sesuai dengan struktur fisiologis manusia dengan presisi tinggi, sehingga meningkatkan penggunaan dan kenyamanan alat kesehatan.
Namun teknologi SLA juga memiliki beberapa keterbatasan. Saat ini, jenis matriks resin polimer yang cocok untuk pengawetan ringan relatif terbatas, yang sampai batas tertentu membatasi penerapan teknologi ini di bidang persyaratan kinerja material yang berbeda. Karena keterbatasan jenis matriks resin, mungkin tidak dapat memenuhi persyaratan beberapa bagian khusus mengenai sifat mekanik material, ketahanan panas, stabilitas kimia dan aspek lainnya. Selain itu, ketika penguat serat pendek ditambahkan selama proses pencetakan, kemungkinan besar akan terjadi masalah pengendapan serat, yang dapat menyebabkan struktur internal material komposit tidak rata, sehingga mempengaruhi konsistensi kinerja dan stabilitas kualitas bagian yang dicetak. Untuk mengatasi keterbatasan ini, para peneliti terus mengeksplorasi bahan resin fotosensitif baru dan teknologi penguatan serat untuk memperluas cakupan penerapan teknologi SLA dan meningkatkan kualitas cetaknya.
3.2.3 LDM/DIW
Teknologi Penulisan Tinta Langsung (DIW): Ini adalah teknologi ekstrusi yang digunakan untuk membuat komponen cetakan 3D dari keramik, logam, dan bahan halus lainnya. Peralatan DIW terjangkau dan cocok untuk pembuatan prototipe cepat oleh para desainer. Teknologi Direct Ink Writing (DIW), juga dikenal sebagai Liquid Deposition Moulding (LDM), adalah teknologi ekstrusi unik untuk pencetakan 3D.
Bahan baku yang digunakan dalam teknologi LDM/DIW adalah komposit dalam bentuk larutan, pasta, atau hidrogel dengan derajat fluiditas tertentu, yang diawetkan dan dibentuk melalui pasca-pemanasan, pengawetan sinar ultraviolet (UV), atau penambahan bahan aktif.
Keuntungan signifikan dari proses ini adalah kemampuan untuk menghasilkan bagian-bagian dengan gradien fungsional dan komposisi. Dalam beberapa skenario aplikasi khusus, seperti pembuatan sambungan buatan di bidang biomedis dan pembuatan perangkat material gradien fungsional di bidang elektronik, suku cadang dengan komposisi material atau gradien kinerja berbeda diperlukan untuk memenuhi persyaratan fungsional suku cadang yang berbeda. Teknologi LDM/DIW dapat secara tepat mengontrol jumlah ekstrusi dan rasio pencampuran tinta material yang berbeda selama proses pencetakan. Namun, serat dengan rasio aspek besar dan kandungan tinggi sebaiknya tidak ditambahkan untuk menghindari penyumbatan print head selama proses pencetakan.
3.2.4 SLS/SLM
Sintering laser selektif (SLS), adalah metode pencetakan 3D yang memanfaatkan panas yang dihasilkan oleh laser untuk memadukan bubuk secara selektif. Menggunakan campuran matriks polimer dan serat penguat serbuk, sehingga laser sesuai dengan model 3D dari bentuk penampang serbuk di wilayah pemanasan tertentu, titik leleh lelehan serbuk polimer yang relatif rendah, matriks dan ikatan penguat untuk mencapai komponen komposit. Akurasi permukaan yang lebih tinggi, pelepasan struktur pendukung yang mudah, dan daur ulang material merupakan keunggulan pencetakan SLS. Namun kendala dari metode ini adalah densitas kedua bahan dalam campuran bubuk biasanya berbeda, sehingga rentan terhadap fenomena pengendapan dan membuat komposisi produk tidak seragam. Selain itu, SLS memiliki persyaratan ketat pada ukuran partikel bahan baku, sehingga penggunaan umum serat pendek dengan panjang 20-250 μm, dan sifat mekanik material komposit mengalami peningkatan yang terbatas.
4 Perkembangan masa depan
Perkembangan teknologi mendorong industri komposit membuka peluang baru di pasar transportasi udara. Layanan taksi udara antar-kota (pasar AAM) yang menggunakan semua-pesawat eVTOL listrik dengan jangkauan sekitar 150 km memerlukan-komponen komposit berperforma tinggi, yang mana teknologi pencetakan 3D akan memainkan peran kuncinya. Meskipun saat ini hanya segelintir perusahaan yang memiliki pendanaan-yang cukup, potensi pasarnya sangat besar, dengan ribuan taksi udara diperkirakan akan beroperasi pada tahun 2030, sehingga menciptakan ruang pasar untuk peralatan komposit cetak 3D.
Komposit juga berperan penting dalam pembuatan pesawat besar, misalnya, pesawat C919 banyak menggunakan berbagai material komposit, termasuk komposit serat karbon berkekuatan tinggi-resin epoksi yang diperkuat-berbasis T800-bermutu-kekuatan tinggi, komposit serat kaca, material sarang lebah aramid, bilah kipas komposit-serat karbon, dan komponen turbin komposit berbasis-keramik. Aplikasi ini telah meningkatkan kinerja pesawat dan menunjukkan pentingnya komposit dalam pembuatan pesawat besar. Seiring berkembangnya teknologi dan meningkatnya persyaratan kinerja, presisi, dan keandalan komponen komposit, teknologi pencetakan 3D memberikan solusi yang efisien dan berkualitas tinggi.
Kemajuan teknologi pencetakan 3D telah mendorong penerapannya di bidang material komposit. Penelitian dan pengembangan material baru telah memperkaya jenis komposit cetak 3D dan meningkatkan kinerjanya; peningkatan proses pencetakan, seperti pencetakan pemanasan gelombang mikro dan pencetakan 3D-berbantuan ultrasonik, telah meningkatkan kecepatan pencetakan dan kualitas produk; dan inovasi teknologi nozel, seperti multi-nosel dan-nosel presisi tinggi, telah meningkatkan presisi dan kompleksitas produk. Kematangan teknologi dan perluasan skala pasar telah mengurangi biaya peralatan pencetakan 3D, dan semakin banyak perusahaan dan lembaga penelitian yang mampu membayar biaya peralatan komposit pencetakan 3D, yang mendorong penerapannya secara luas.
Peralatan komposit pencetakan 3D menunjukkan daya tarik dan nilainya yang unik dan kuat dalam konteks perkembangan teknologi yang pesat. Rantai industri mencakup pemilihan dan pasokan bahan baku yang cermat di bagian hulu, hingga pembuatan dan optimalisasi perangkat keras inti, peralatan operasi tambahan, dan berbagai jenis peralatan pencetakan 3D di bagian tengah, hingga penerapan luas di berbagai bidang seperti dirgantara, otomotif, medis, dan elektronik konsumen di bagian hilir, yang telah membentuk ekosistem industri yang lengkap dan erat.
Di bidang aplikasi, peralatan komposit pencetakan 3D telah memainkan peran yang tak tergantikan di banyak-bidang manufaktur kelas atas. Di bidang kedirgantaraan, membantu pesawat mewujudkan bobot ringan dan performa tinggi; di bidang manufaktur mobil, mendorong pengembangan mobil ke arah personalisasi dan kecerdasan; di bidang perawatan medis, memberikan dukungan kuat untuk perawatan medis yang dipersonalisasi dan tepat.
Meski demikian, peralatan komposit pencetakan 3D di tingkat teknis masih menghadapi tantangan seperti peningkatan kinerja material, efisiensi pencetakan, dan peningkatan standar kualitas. Mahalnya biaya juga membatasi popularitasnya. Selain itu, kekurangan tenaga profesional interdisipliner juga membatasi perkembangan industri. Ke depan, inovasi material, integrasi teknologi, dan perluasan aplikasi akan menjadi arah pembangunan utama. Penelitian dan pengembangan material komposit baru akan memperluas area penerapannya, dan teknologi pencetakan 3D akan berintegrasi dengan kecerdasan buatan, data besar, Internet of Things, dan teknologi lainnya untuk meningkatkan kualitas dan efisiensi pencetakan. Pada saat yang sama, pencetakan 3D akan memperluas penerapannya di bidang konstruksi, energi, budaya dan kreativitas, serta mendorong inovasi dan pengembangan industri terkait.
Sumber: "Asosiasi Industri Komposit China"