Permukaan Terkendali Dinamis Baru dengan Biaya Bagus untuk Printer 3D Mengurangi Jet dan Menghemat Waktu

Basis baru yang dikontrol secara dinamis untuk pencetakan 3-D (kiri) mengurangi kebutuhan media cetak (tengah), memotong limbah, dan menghemat waktu. Kredit: Yong Chen

Pencetakan 3-D memiliki potensi untuk merevolusi desain dan pembuatan produk di berbagai bidang – dari komponen khusus hingga produk konsumen, hingga produk gigi cetak 3-D serta tulang dan implan medis yang dapat menghemat uang Anda. Namun, proses tersebut juga menghasilkan sejumlah besar limbah yang mahal dan tidak berkelanjutan serta memakan waktu, sehingga sulit untuk pencetakan 3-D untuk diterapkan dalam skala besar.

Setiap kali printer 3-D menghasilkan objek kustom, terutama produk dengan bentuk yang tidak biasa, ia juga perlu mencetak media – media cetak yang menyeimbangkan objek sementara printer membuat lapis demi lapis, membantu menjaga keutuhan bentuknya. Namun, penyangga ini harus dilepas secara manual setelah pencetakan, yang memerlukan penyelesaian manual dan dapat menyebabkan ketidakakuratan bentuk atau kekasaran permukaan. Bahan yang sering dibuat tidak dapat digunakan kembali, sehingga dibuang, berkontribusi pada meningkatnya masalah bahan limbah cetakan 3-D.

Untuk pertama kalinya, peneliti masuk USC Departemen Teknik Industri dan Sistem Daniel J. Epstein di Viterbi telah menciptakan metode media yang dapat digunakan kembali berbiaya rendah untuk mengurangi kebutuhan printer 3-D untuk mencetak media limbah ini, sangat meningkatkan efisiensi biaya dan keberlanjutan untuk pencetakan 3D.

Pekerjaan yang dipimpin oleh Yong Chen, profesor teknik industri dan sistem serta mahasiswa doktoral Yang Xu, diterbitkan di Manufaktur Aditif.

Pencetakan 3-D tradisional menggunakan teknik Fusion Deposition Modeling (FDM), pencetakan lapis demi lapis, langsung pada permukaan logam statis. Prototipe baru malah menggunakan permukaan yang dapat diprogram dan dikendalikan secara dinamis yang terbuat dari pin logam yang dapat digerakkan untuk menggantikan penyangga yang dicap. Pin akan naik saat printer secara bertahap menyusun produk. Chen mengatakan tes prototipe baru telah menunjukkan bahwa ia menghemat sekitar 35% bahan yang digunakan untuk mencetak objek.

“Saya bekerja dengan dokter biomedis yang mencetak 3-D menggunakan biomaterial untuk membangun jaringan atau organ,” kata Chen. “Banyak bahan yang mereka gunakan sangat mahal – kita berbicara tentang botol kecil yang harganya masing-masing antara $ 500 hingga $ 1000.”

“Untuk printer FDM standar, biaya bahannya sekitar $ 50 per kilogram, tetapi untuk bioprinting, bioprinting lebih seperti $ 50 per gram. Jadi jika kami dapat menghemat 30% untuk materi yang akan digunakan untuk pencetakan dukungan ini, itu adalah penghematan biaya yang besar untuk pencetakan 3D untuk tujuan biomedis, “kata Chen.

Selain dampak lingkungan dan biaya limbah material, proses pencetakan 3-D tradisional dengan dukungan juga membutuhkan waktu, kata Chen.

“Saat Anda mencetak dalam bentuk 3D yang kompleks, separuh waktu Anda membuat bagian-bagian yang Anda butuhkan, separuh lainnya waktu Anda membuat media. Jadi dengan sistem ini, kami tidak membangun dukungan. Jadi, dalam hal waktu pencetakan, kami memiliki penghematan sekitar 40%. ”

Chen mengatakan prototipe serupa yang dikembangkan di masa lalu bergantung pada motor individu untuk mengangkat masing-masing penyangga mekanis, menghasilkan produk yang sangat intensif energi yang juga jauh lebih mahal untuk dibeli, dan karenanya kurang ekonomis untuk printer 3D.

“Jadi jika Anda memiliki 100 pin bergerak dan biaya setiap motor sekitar $ 10, semuanya $ 1.000, ditambah 25 panel kontrol untuk mengendalikan 100 motor yang berbeda. Semuanya akan menelan biaya lebih dari $ 10.000.”

Prototipe baru tim peneliti bekerja dengan mengelola masing-masing dukungan individualnya dari satu mesin yang bergerak melintasi platform. Platform ini menaikkan kelompok pin logam pada saat yang sama, menjadikannya solusi yang hemat biaya. Berdasarkan desain produk, perangkat lunak program akan memberi tahu pengguna di mana mereka perlu menambahkan serangkaian tabung logam di dasar platform. Posisi tabung ini kemudian akan menentukan pin mana yang akan naik ke ketinggian yang ditentukan untuk lebih mendukung produk cetakan 3-D, sekaligus menciptakan jumlah semprotan minimum dari media cetak. Di akhir proses, pin dapat dilepas dengan mudah tanpa merusak produk.

Chen mengatakan sistem tersebut dapat dengan mudah diadaptasi untuk manufaktur skala besar, seperti di industri otomotif, dirgantara dan kapal pesiar.

“Orang-orang sudah membangun printer FDM untuk bodi dan lambung besar, serta untuk produk konsumen seperti furnitur. Seperti yang bisa Anda bayangkan, waktu konstruksinya sangat lama – mari kita bicarakan sepanjang hari, “kata Chen.” Jadi, jika Anda dapat menghemat setengahnya, waktu produksi Anda dapat dikurangi menjadi setengah hari. Pendekatan kami dapat membawa banyak manfaat untuk jenis pencetakan 3D ini. ”

Chen mengatakan tim juga baru-baru ini mengajukan paten untuk teknologi baru tersebut. Penelitian ini disusun bersama oleh Ziqi Wang, mantan siswa tamu di USC, dari Sekolah Ilmu Komputer dan Komunikasi, EPFL Swiss, dan Siyu Gong dari USC Viterbi.

Referensi: “Dukungan yang dapat digunakan kembali untuk manufaktur aditif” oleh Yang Xu, Ziqi Wang, Siyu Gong dan Yong Chen, 12 Januari 2021, Manufaktur Aditif.
DOI: 10.1016 / j.addma.2021.101840

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Diet junk food dapat meningkatkan risiko mengemudi berbahaya di antara pengemudi truk

Diet tidak sehat yang terkait dengan kelelahan yang lebih besar: Faktor kunci dalam peningkatan risiko kecelakaan, kata para peneliti. Pola makan yang tidak sehat dapat...

Fotosintesis buatan menjanjikan sumber energi yang bersih dan berkelanjutan

Manusia dapat melakukan banyak hal yang tidak dapat dilakukan oleh tumbuhan. Kita bisa berjalan, berbicara, mendengarkan, melihat dan menyentuh. Tetapi tanaman memiliki...

Es laut di pantai Arktik menipis secepat yang saya kira

Es Arktik yang menurun bisa dibilang salah satu korban terbesar perubahan iklim, dan dampaknya sangat luas, dari keadaan beruang kutub yang ikonik dan satwa...

Dinosaurus terbesar di Australia – “Titan Selatan” – baru saja memasuki buku rekor!

Kolaborasi Australia, "Titan Cooper Selatan." Penulis: Vlad Konstantinov, Scott Hoknul © Museum Sejarah Alam Eromanga Apa lapangan basket yang lebih tinggi dari b-double, dan...

Maju dengan roket SLS Moon raksasa, pertemuan dekat dengan Ganymede dan gerhana cincin api

Inti roket Space Launch System (SLS) seberat 188.000 pon telah naik ke peluncur bergerak, di antara dua pendorong roket padat. Kredit: NASA Bergerak maju...

Newsletter

Subscribe to stay updated.