Apa itu electron beam melting (EBM)? Salah satu proses dalam manufaktur 3D ini memiliki peranan penting, namun kurang familier. Seperti apa deskripsi yang tepat untuk EBM? Bagaimana proses pencetakannya? Material apa saja yang kompatibel? Apa kelebihan dan kekurangannya? Simak artikel sampai akhir untuk mengetahuinya!
Apa Itu Electron Beam Melting (EBM)?
EBM merupakan proses di mana berkas elektron berenergi tinggi dimanfaatkan untuk meleburkan bubuk logam. Dalam Bahasa, EBM disebut juga dengan peleburan berkas elektron yang mayoritas digunakan dalam pencetakan komponen 3D seperti industri penerbangan, otomotif, petrokimia, dan medis.
Tujuan utama dari proses peleburan ini adalah untuk mengeluarkan sifat asli logam yang kuat dan kokoh. Sebab itulah hasil pencetakannya didominasi untuk penggunaan fungsional luar ruangan, bukan display dalam ruangan. Selain itu, proses EBM juga membantu menyingkirkan kotoran yang mungkin mengurangi kekuatan logam akibat pemrosesan sebelumnya (seperti pengecoran atau fabrikasi).
Proses Pencetakan EBM [Electron Beam Melting], Di Tonton Dulu ya!
Memahami pengertian dari EBM 3D printing tanpa mengetahui proses pencetakannya mungkin menimbulkan kebingungan. Seperti inilah tahapan dari prosedur EBM dalam pencetakan komponen berbasis tiga dimensi:
- Tahap persiapan cetak: isi penuh wadah material dengan bubuk yang ingin dicetak, masukkan ke dalam mesin printer, ubah pengaturan tekanan internal menjadi 0,0001 mBar.
- Tahap pencetakan: material bubuk harus dipanaskan terlebih dahulu, kemudian baru diarahkan ke platform built untuk peleburan dengan sinar elektron. Proses tersebut akan berulang secara bertahap untuk memadatkan lapisan demi lapisan dari material bubuk logam.
- Tahap akhir: material yang sudah tercetak menjadi komponen perlu didiamkan terlebih dahulu hingga dingin – baru bisa dikeluarkan dari mesin cetak. Sedangkan wadah bubuk logam bisa langsung dikeluarkan.
Di tengah proses pencetakan menggunakan teknik electron beam melting, Anda mungkin menemukan kendala berupa terjadinya distorsi. Hal ini biasanya dipicu oleh tingginya temperatur di salah satu sudut alat. Sebab itu, Anda perlu menambahkan alat penyangga untuk menstabilkan temperatur tersebut.
Bahan yang Digunakan dalam EBM [Electron Beam Melting]
Bubuk logam apa saja yang bisa dicetak menggunakan metode EBM? Secara teknis, ada empat material yang dapat Anda jadikan pilihan, yaitu:
Baca juga: Bahan Print 3D: Kegunaan, Kelebihan & Kekurangannya
1. Titanium
Bahan pertama adalah titanium yang mempunyai ketahanan tinggi terhadap korosi dan paling berat dibandingkan material lain untuk EBM. Selain itu, titanium juga tidak bereaksi terhadap senyawa lain. Karakter-karakter tersebut membuatnya cocok menjadi material EBM untuk kebutuhan medis seperti implan dan industri penerbangan.
Jenis-jenis Titanium yang biasa digunakan untuk kebutuhan cetak tiga dimensi antara lain:
- Titanium murni karena memiliki kompatibilitas biologis terbaik dengan tubuh manusia.
- Titanium beta 21s dengan tingkat penyerapan hidrogen paling rendah sehingga cocok untuk ortopedi, ortodontik, dan mesin penerbangan.
- TA15 dengan kapasitas dan dukungan beban paling besar sehingga cocok menjadi konstruksi mesin pesawat.
- Titanium 6AI-4V Grade 5 yang memiliki kompatibilitas terbaik untuk prototipe dan objek fungsional penerbangan, otomotif, dan militer.
2. Inconel
Inconel merupakan superalloy berbahan dasar nikel kromium dengan karakteristik ketahanan tinggi terhadap suhu ekstrem, tekanan, maupun beban mekanis. Selain itu, Inconel juga tahan terhadap korosi dan oksidasi. Ketika dipanaskan, Inconel akan membentuk lapisan perlindungan supaya bagian permukaan tetap stabil dan tidak terpengaruh serangan lebih lanjut.
3. Cobalt-Chromium
Material ini merupakan perpaduan kobalt dan kromium yang berkekuatan tinggi dan anti aus. Selain itu, material dengan nama kimia CoCr ini juga mempunyai resistensi tinggi terhadap oksidasi dan korosi sebagaimana Inconel. Kekuatan kobalt kromium lebih tinggi karena tidak tercemar meskipun dicampur dalam asam nitrat mendidih.
4. Stainless Steel
Terakhir adalah stainless steel yang mungkin sangat familiar di tengah masyarakat. Material electron beam melting ini memiliki durabilitas dan kekuatan yang bagus. Hal itu merupakan dampak positif dari ketahanan pada suhu rendah dan korosi (karat). Stainless steel juga terkenal akan tampilannya yang menarik.
Keunggulan dan Kekurangan EBM
Jika Anda mempertimbangkan untuk memilih EBM sebagai teknik cetak 3D untuk komponen yang dibutuhkan, maka penting untuk mempertimbangkan dari segi kelebihan dan kekurangannya di bawah ini terlebih dahulu:
Kelebihan Cetak Komponen dengan EBM
- Bagi teknisi desainer grafis produk, penggunaan EBM memungkinkan untuk terbebas dari aturan geometris.
- Sangat minim limbah lingkungan karena material yang digunakan bersifat eco-friendly.
- Objek yang dibuat memiliki kekuatan dan ketahanan tinggi.
- Efisiensi biaya perkakas.
- Pengurangan residu berkat minimnya penggunaan suhu tinggi dalam proses pengerjaan.
Kekurangan Cetak Komponen dengan EBM
- Ketersediaan material secara komersil masih sangat terbatas. Biasanya yang dijual secara bebas hanya titanium dan kobalt kromium. Jika menggunakan pilihan bahan lain yang tidak dijual bebas, otomatis menambah beban biaya pengadaan.
- Hasil cetak di bagian permukaan mirip dengan pengecoran pasir (kurang estetik dan halus).
- Volume objek cetak masih terbatas pada ukuran yang kecil.
- Mesin cetak EBM 3D printer masih tergolong mahal.
- Memerlukan pengerjaan oleh profesional dengan tingkat pemahaman tinggi terhadap material dan mesin di mana subjek tersebut masih terbatas.
Hasil Pengaplikasian EBM
Tidak dapat ditampik bahwa implementasi electron beam melting memang belum sebanyak teknik pencetakan 3D yang lain. Meskipun demikian, bukan berarti peleburan berkas elektron tidak memiliki kontribusi besar di berbagai industri. Berikut contoh-contoh hasil cetak 3D objek yang dihasilkan melalui teknik EBM:
1. Industri Penerbangan
Dalam sektor dirgantara alias penerbangan, objek-objek yang dicetak menggunakan mesin EBM difungsikan sebagai prototipe dan komponen fungsional untuk kebutuhan pembelajaran terhadap karyawan perusahaan. Dalam beberapa kasus, objek cetak 3D juga berfungsi menggantikan komponen asli pesawat yang sudah mulai langka.
2. Industri Medis
Berikutnya dari industri kesehatan, peran objek-objek cetak EBM tidak kecil. Teknik ini mampu menghasilkan komponen untuk prosedur implan. Selain itu, bisa untuk membuat alat-alat prostetik seperti tangan dan kaki palsu. Dalam operasi yang tidak boleh menggunakan instrumen bedah asli juga bisa digantikan dengan objek cetak EBM.
Baca juga: Peluang Usaha 3D Printing, Inovasi Menjanjikan di Era Digital
3. Bidang Militer
Tidak ketinggalan, electron beam melting juga diimplementasikan dalam bidang militer. Terutama dalam kondisi perang di mana logistik sangat terbatas, tentara sudah mulai mengembangkan suku cadang sendiri untuk dapat bertahan dalam situasi genting. Apa saja yang bisa dicetak menggunakan 3D EBM untuk sektor militer?
- Drone pengintai berukuran kecil yang tidak hanya dapat mengawasi wilayah sekitar, namun juga menyusup ke area musuh.
- Periskop yang juga berfungsi sebagai alat pengintai umum di dunia militer juga kini dapat dicetak dengan menggunakan teknik EBM 3D.
- Prototipe tank perang untuk kebutuhan edukasi bagi anggota militer maupun contoh cetakan untuk pembuatan versi asli.
- Pengganti suku cadang perangkat perang dalam situasi terdesak, seperti komponen mobil, pesawat tempur, maupun kapal selam.
Hal lain yang perlu Anda ingat adalah pengaplikasian electron beam melting disarankan hanya untuk tenaga profesional di industri percetakan 3D. Namun, Anda tidak perlu bingung mencari, karena ada FOMU sebagai penyedia jasa 3D printing mulai dari layanan cetak prototipe, model, dan objek jadi sesuai kebutuhan. Berbagai pilihan material dan teknik tersedia dari Fomu untuk Anda.