13 Jenis Filamen yang Bisa Anda Pilih untuk Keperluan 3D Printing

Teknologi 3D printing telah menjadi revolusi dalam dunia manufaktur dan prototyping. Salah satu komponen penting dalam proses 3D printing adalah filamen, yang merupakan bahan baku yang digunakan oleh printer 3D untuk mencetak objek. Berbagai jenis filamen memiliki karakteristik dan aplikasi yang berbeda-beda. Berikut adalah beberapa jenis filamen yang umum digunakan dalam 3D printing, perbandingannya dalam hal temperatur hot end dan bed, serta dalam segi biaya.

Jenis-jenis Filamen

1. PLA (Polylactic Acid)

Deskripsi: PLA adalah salah satu jenis filamen yang paling populer dan mudah digunakan. Dibuat dari sumber alami seperti jagung atau tebu, PLA adalah pilihan yang ramah lingkungan.

Keunggulan:

• Mudah digunakan: Ideal untuk pemula karena mudah dicetak dan memiliki sedikit penyusutan.
• Ramah lingkungan: Biodegradable dan berasal dari bahan terbarukan.
• Detail cetakan: Menghasilkan hasil cetakan dengan detail tinggi dan permukaan halus.

Kekurangan:

• Kekuatan terbatas: Kurang tahan terhadap suhu tinggi dan kurang kuat dibandingkan dengan ABS.
• Kerapuhan: Bisa menjadi rapuh dan pecah di bawah tekanan.

2. ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

Deskripsi: ABS adalah jenis filamen yang kuat dan tahan lama, sering digunakan dalam industri otomotif dan produk konsumen seperti mainan.

Keunggulan:

• Kuat dan tahan lama: Tahan terhadap suhu tinggi dan tekanan mekanis.
• Lentur: Lebih fleksibel dibandingkan PLA, membuatnya tahan terhadap benturan.

Kekurangan:

• Pencetakan lebih sulit: Membutuhkan suhu cetak yang lebih tinggi dan cenderung mengeluarkan asap yang berbau tidak sedap.
• Penyusutan: Mengalami penyusutan yang lebih besar, yang bisa menyebabkan warping (melengkung) pada cetakan.

3. PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol)

Deskripsi: PETG adalah kombinasi dari PLA dan ABS, menggabungkan kemudahan pencetakan PLA dengan kekuatan dan ketahanan ABS.

Keunggulan:

• Mudah dicetak: PETG memiliki sedikit penyusutan dan tidak mudah melengkung (warping), sehingga lebih stabil selama proses pencetakan.
• Kuat dan fleksibel: Tahan terhadap benturan dan memiliki sifat mekanis yang baik.
• Tahan kimia: Tahan terhadap banyak bahan kimia dan memiliki transparansi yang baik.

Kekurangan:

• Adhesi pada platform cetak: Kadang-kadang sulit untuk menempel dengan baik pada platform cetak tanpa alas yang tepat. Menggunakan permukaan cetak yang sesuai, seperti alas kaca dengan lem atau permukaan khusus untuk PETG, dapat membantu mengatasi masalah ini.
• Pengaturan suhu yang tepat: Memerlukan pengaturan suhu yang tepat untuk hasil optimal, biasanya sedikit lebih tinggi dari PLA tetapi lebih rendah dari ABS.

4. TPU (Thermoplastic Polyurethane)

Deskripsi: TPU adalah jenis filamen fleksibel yang digunakan untuk mencetak objek yang membutuhkan elastisitas, seperti casing ponsel atau komponen mekanis yang memerlukan daya tahan terhadap keausan.

Keunggulan:

• Fleksibilitas tinggi: Sangat elastis dan tahan terhadap keausan.
• Tahan terhadap minyak dan pelarut: Ideal untuk aplikasi industri.

Kekurangan:

• Sulit dicetak: Memerlukan kecepatan cetak yang lebih lambat dan pengaturan yang hati-hati.
• Kekakuan yang rendah: Tidak cocok untuk struktur yang membutuhkan kekuatan tinggi.

5. Nylon (Polyamide)

Deskripsi: Nylon adalah filamen yang sangat kuat dan tahan lama, sering digunakan untuk mencetak komponen mekanis dan fungsional.

Keunggulan:

• Kekuatan dan ketahanan tinggi: Tahan terhadap tekanan mekanis dan gesekan.
• Fleksibilitas yang baik: Tidak mudah pecah di bawah tekanan.

Kekurangan:

• Hygroscopic: Menyerap kelembaban dari udara, yang dapat mempengaruhi kualitas cetakan.
• Sulit dicetak: Membutuhkan suhu cetak yang tinggi dan meja cetak yang dipanaskan.

6. PVA (Polyvinyl Alcohol)

Deskripsi: PVA adalah filamen yang larut dalam air, biasanya digunakan sebagai bahan pendukung dalam pencetakan 3D untuk objek yang kompleks.

Keunggulan:

• Larut dalam air: Mudah dihilangkan dari cetakan dengan mencelupkannya ke dalam air.
• Pendukung yang baik: Ideal untuk cetakan yang memerlukan struktur pendukung yang rumit.

Kekurangan:

• Kelembaban: Harus disimpan dalam kondisi kering karena sangat higroskopis.
• Biaya: Relatif mahal dibandingkan dengan jenis filamen lainnya.

7. HIPS (High Impact Polystyrene)

Deskripsi: HIPS sering digunakan sebagai bahan pendukung yang larut dalam limonene, mirip dengan PVA yang larut dalam air.

Keunggulan:

• Pendukung yang baik: Ideal untuk mencetak bagian-bagian kompleks.
• Larut dalam limonene: Mudah dihilangkan dari cetakan akhir dengan menggunakan pelarut limonene.

Kekurangan:

• Penggunaan bahan kimia: Memerlukan limonene, yang tidak selalu ramah lingkungan dan bisa mahal.
• Kurang kuat: Tidak sekuat PLA atau ABS sebagai bahan utama.

8. Polycarbonate (PC)

Deskripsi: Polycarbonate adalah salah satu filamen terkuat dan paling tahan terhadap suhu tinggi, sering digunakan untuk aplikasi industri dan teknik.

Keunggulan:

• Kekuatan tinggi: Sangat kuat dan tahan terhadap benturan.
• Tahan panas: Dapat bertahan pada suhu tinggi tanpa melengkung.

Kekurangan:

• Susah dicetak: Memerlukan suhu ekstrusi yang sangat tinggi dan meja cetak yang dipanaskan.
• Penyusutan tinggi: Rentan terhadap warping, memerlukan kontrol suhu yang ketat.

9. ASA (Acrylonitrile Styrene Acrylate)

Deskripsi: ASA mirip dengan ABS tetapi memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap sinar UV, menjadikannya pilihan yang baik untuk aplikasi outdoor.

Keunggulan:

• Tahan cuaca: Tidak mudah pudar atau rapuh di bawah sinar matahari.
• Kuat dan tahan lama: Mirip dengan ABS dalam hal kekuatan dan ketahanan.

Kekurangan:

• Emisi asap: Mengeluarkan asap saat dicetak, memerlukan ventilasi yang baik.
• Penyusutan: Cenderung melengkung seperti ABS.

10. POM (Polyoxymethylene, juga dikenal sebagai Acetal atau Delrin)

Deskripsi: POM dikenal karena kekuatan mekanisnya dan ketahanan terhadap gesekan, sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan presisi tinggi.

Keunggulan:

• Kekuatan tinggi dan ketahanan aus: Ideal untuk komponen mekanis dan bergerak.
• Stabil secara dimensional: Memiliki stabilitas dimensi yang baik.

Kekurangan:

• Sangat sulit dicetak: Memerlukan pengaturan suhu yang sangat presisi dan dapat mengalami warping yang signifikan.
• Emisi formaldehida: Bisa mengeluarkan formaldehida saat dipanaskan, memerlukan ventilasi yang baik.

11. Wood Filament

Deskripsi: Wood filament adalah campuran PLA dengan partikel kayu, memberikan hasil cetakan yang tampak dan terasa seperti kayu.

Keunggulan:

• Estetika kayu: Memberikan tampilan dan tekstur seperti kayu nyata.
• Mudah dicetak: Mirip dengan PLA dalam hal kemudahan pencetakan.

Kekurangan:

• Rentan terhadap clogging: Partikel kayu dapat menyumbat nozzle jika tidak digunakan dengan hati-hati.
• Kurang kuat: Kurang kuat dan tahan lama dibandingkan PLA murni.

12. Metal-Filled Filament

Deskripsi: Filamen ini adalah campuran plastik (biasanya PLA) dengan partikel logam seperti tembaga, perunggu, atau baja.

Keunggulan:

• Tampilan dan berat logam: Memberikan hasil cetakan dengan tampilan, berat, dan rasa seperti logam.
• Kualitas estetika: Ideal untuk membuat model dan prototipe dengan tampilan premium.

Kekurangan:

• Penggunaan nozzle: Bisa menyebabkan keausan pada nozzle lebih cepat karena partikel logam.
• Proses finishing: Memerlukan polishing untuk mencapai hasil akhir yang optimal.

13. Conductive Filament

Deskripsi: Filamen yang mengandung bahan konduktif, memungkinkan pencetakan komponen elektronik sederhana seperti sirkuit.

Keunggulan:

• Konduktivitas listrik: Dapat digunakan untuk mencetak sirkuit dan sensor.
• Inovatif: Membuka peluang untuk proyek-proyek elektronik DIY.

Kekurangan:

• Konduktivitas terbatas: Tidak sebaik bahan konduktif tradisional seperti tembaga.
• Kerapuhan: Bisa lebih rapuh dibandingkan dengan filamen standar.

Dengan begitu banyak jenis filamen yang tersedia, pengguna 3D printer memiliki banyak pilihan yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan spesifik mereka, baik itu untuk kekuatan, fleksibilitas, estetika, atau fungsi khusus seperti konduktivitas listrik atau ketahanan cuaca. Memahami karakteristik masing-masing filamen dapat membantu memilih yang paling tepat untuk setiap proyek.

Baca juga: Menjelajahi Dunia 3D Printing: Perbedaan SKIRT, BRIM, dan RAFT – Warung Sains Teknologi (warstek.com)

Perbandingan dalam Hal Temperatur Operasi

Dalam konteks 3D printing, temperatur hot end dan temperatur bed adalah dua parameter penting yang harus dikendalikan untuk memastikan hasil cetakan yang optimal. Kedua jenis temperatur tersebut dapat disebut juga sebagai temperatur operasi. Berikut penjelasan mengenai kedua parameter tersebut:

Temperatur Hot End

Definisi: Temperatur hot end adalah suhu pada bagian ekstruder 3D printer yang mencairkan filamen sebelum diekstrusi melalui nozzle untuk membentuk objek cetakan.

Fungsi dan Pentingnya:

1. Mencairkan Filamen: Filamen harus dicairkan hingga mencapai viskositas yang tepat agar dapat mengalir dengan lancar melalui nozzle.
2. Kualitas Cetakan: Temperatur yang tepat membantu menghasilkan aliran filamen yang konsisten, mencegah under-extrusion atau over-extrusion yang dapat merusak kualitas cetakan.
3. Adhesi Lapisan: Temperatur yang tepat memastikan lapisan filamen yang baru dicetak dapat melekat dengan baik pada lapisan sebelumnya, menghasilkan cetakan yang kuat dan solid.

Temperatur Bed

Definisi: Temperatur bed adalah suhu pada permukaan tempat objek dicetak (bed) yang biasanya dapat dipanaskan untuk membantu proses pencetakan.

Fungsi dan Pentingnya:

1. Adhesi Lapisan Pertama: Memanaskan bed membantu meningkatkan adhesi lapisan pertama filamen ke bed, mencegah masalah seperti warping (melengkung) dan delaminasi.
2. Stabilitas Cetakan: Menjaga bed pada suhu yang stabil dapat mengurangi penyusutan filamen saat mendingin, yang penting untuk filamen yang cenderung mengalami warping seperti ABS.
3. Permukaan Halus: Temperatur bed yang tepat membantu mencetak permukaan dasar yang halus dan rata, yang penting untuk stabilitas dan penampilan cetakan.

Berikut ini adalah tabel perbandingan temperatur hot end dan temperatur bed yang direkomendasikan untuk 13 jenis filamen yang telah disebutkan sebelumya:

Catatan Tambahan:

1. PLA: Bisa dicetak tanpa bed yang dipanaskan, tetapi menggunakan bed yang sedikit dipanaskan dapat meningkatkan adhesi.
2. ABS: Sangat rentan terhadap warping, sehingga bed yang dipanaskan sangat penting.
3. PETG: Menyediakan keseimbangan antara PLA dan ABS, mudah dicetak namun membutuhkan pengaturan yang tepat.
4. TPU: Fleksibel, sehingga membutuhkan kecepatan cetak yang lebih lambat dan suhu yang lebih rendah.
5. Nylon: Sangat higroskopis, sehingga harus disimpan dalam kondisi kering.
6. PVA: Digunakan sebagai bahan pendukung dan larut dalam air.
7. HIPS: Digunakan sebagai bahan pendukung yang larut dalam limonene.
8. Polycarbonate: Salah satu filamen terkuat, memerlukan suhu yang sangat tinggi.
9. ASA: Ideal untuk aplikasi luar ruangan karena ketahanan terhadap UV.
10. POM: Sangat tahan terhadap gesekan, tetapi sulit dicetak dan memerlukan ventilasi yang baik.
11. Wood Filament: Memberikan tampilan kayu, namun bisa menyebabkan nozzle tersumbat.
12. Metal-Filled Filament: Memerlukan nozzle yang tahan aus karena partikel logam.
13. Conductive Filament: Digunakan untuk mencetak sirkuit sederhana.

Selalu periksa spesifikasi dari produsen filamen yang Anda gunakan, karena rekomendasi suhu dapat bervariasi berdasarkan komposisi dan merek filamen. Selain itu, menggunakan printer 3D dengan penutup atau enclosure dapat membantu menjaga suhu cetak yang konsisten, terutama untuk filamen yang rentan terhadap warping seperti ABS dan Polycarbonate.

Perbandingan dalam Hal Harga Filamen

Berikut ini adalah perbandingan harga 13 jenis filamen 3D printing dalam Rupiah, berdasarkan kisaran harga dalam Dolar AS. Asumsi kurs yang digunakan adalah 1 USD = 15,000 IDR (kurs dapat bervariasi).

1. PLA (Polylactic Acid)
   • Kisaran Harga: Rp130,000 – Rp450,000 per kilogram
   • Keterangan: Filamen paling umum dan biasanya paling murah, sering digunakan untuk pemula dan pencetakan umum.
2. ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
   • Kisaran Harga: Rp225,000 – Rp525,000 per kilogram
   • Keterangan: Sedikit lebih mahal dari PLA, terutama karena kebutuhan akan meja cetak yang dipanaskan dan ventilasi.
3. PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol)
   • Kisaran Harga: Rp300,000 – Rp600,000 per kilogram
   • Keterangan: Harganya sedikit lebih tinggi dibandingkan PLA dan ABS karena kombinasi keunggulan keduanya.
4. TPU (Thermoplastic Polyurethane)
   • Kisaran Harga: Rp450,000 – Rp900,000 per kilogram
   • Keterangan: Lebih mahal karena sifat fleksibelnya dan penggunaan khusus.
5. Nylon (Polyamide)
   • Kisaran Harga: Rp600,000 – Rp1,050,000 per kilogram
   • Keterangan: Filamen premium dengan harga yang lebih tinggi karena kekuatan dan ketahanan yang luar biasa.
6. PVA (Polyvinyl Alcohol)
   • Kisaran Harga: Rp600,000 – Rp1,200,000 per kilogram
   • Keterangan: Mahal karena digunakan sebagai bahan pendukung yang larut dalam air.
7. HIPS (High Impact Polystyrene)
   • Kisaran Harga: Rp300,000 – Rp600,000 per kilogram
   • Keterangan: Harganya sebanding dengan ABS, terutama digunakan sebagai bahan pendukung.
8. Polycarbonate (PC)
   • Kisaran Harga: Rp750,000 – Rp1,500,000 per kilogram
   • Keterangan: Salah satu filamen termahal karena kekuatan dan ketahanannya terhadap suhu tinggi.
9. ASA (Acrylonitrile Styrene Acrylate)
   • Kisaran Harga: Rp450,000 – Rp750,000 per kilogram
   • Keterangan: Harganya lebih tinggi dari ABS karena ketahanannya terhadap sinar UV.
10. POM (Polyoxymethylene, juga dikenal sebagai Acetal atau Delrin)
    • Kisaran Harga: Rp750,000 – Rp1,200,000 per kilogram
    • Keterangan: Mahal karena kekuatan mekanis dan ketahanan terhadap gesekan.
11. Wood Filament
    • Kisaran Harga: Rp450,000 – Rp750,000 per kilogram
    • Keterangan: Biasanya lebih mahal daripada PLA biasa karena partikel kayu yang digunakan.
12. Metal-Filled Filament
    • Kisaran Harga: Rp750,000 – Rp1,500,000 per kilogram
    • Keterangan: Mahal karena kandungan partikel logam yang memberikan berat dan tampilan khusus.
13. Conductive Filament
    • Kisaran Harga: Rp900,000 – Rp1,800,000 per kilogram
    • Keterangan: Salah satu yang paling mahal karena sifat konduktivitas listriknya yang unik.

Kesimpulan

Memilih filamen yang tepat sangat tergantung pada kebutuhan spesifik proyek Anda. PLA adalah pilihan yang baik untuk pemula dan proyek yang tidak memerlukan kekuatan tinggi. ABS dan PETG menawarkan lebih banyak kekuatan dan ketahanan, sementara TPU dan Nylon cocok untuk aplikasi yang membutuhkan fleksibilitas dan ketahanan mekanis. PVA sangat berguna untuk mencetak objek dengan geometri kompleks yang memerlukan struktur pendukung yang mudah dihilangkan. Dengan memahami karakteristik masing-masing filamen, Anda dapat membuat keputusan yang lebih baik untuk mencetak objek 3D sesuai dengan kebutuhan dan spesifikasi Anda.

Referensi

Griffey, J. (2017). Types of Filaments for FDM printing. Library Technology Reports, 53(15), 12-16.

Arockiam, A. J., Subramanian, K., Padmanabhan, R. G., Selvaraj, R., Bagal, D. K., & Rajesh, S. (2022). A review on PLA with different fillers used as a filament in 3D printing. Materials Today: Proceedings, 50, 2057-2064.