Bahan yang bereaksi terhadap suhu: pengembangan oleh TU Wien kini secara signifikan memperluas kemungkinan penerapan printer 3D.
Pencetakan 3D sangat praktis bila Anda ingin memproduksi komponen khusus dalam jumlah kecil. Namun, teknologi ini selalu mempunyai satu masalah besar: printer 3D hanya dapat memproses satu material dalam satu waktu. Hingga saat ini, objek dengan sifat material berbeda di area berbeda hanya dapat dicetak 3D dengan biaya yang besar, jika memang ada.
Para peneliti di TU Wien kini telah mengembangkan metode untuk memberikan objek cetakan 3D tidak hanya bentuk yang diinginkan, tetapi juga sifat material yang diinginkan, titik demi titik. Fleksibilitas teknologi ini telah dibuktikan dalam beberapa aplikasi: misalnya, dimungkinkan untuk mencetak kode QR tak kasat mata yang hanya terlihat pada suhu tertentu. Hasilnya kini telah dipublikasikan di jurnal “Nature Communications”.
Sifat material yang berbeda poin demi poin
Tim peneliti Katharina Ehrmann di Institute of Applied Synthetic Chemistry di TU Wien bekerja dengan bahan cair yang disinari cahaya. Reaksi kimia dipicu tepat di tempat cahaya mengenai cairan. Bahan penyusun molekul dalam cairan berikatan satu sama lain dan material menjadi padat.
Yang baru adalah sekarang kita dapat mengontrol dengan tepat bagaimana cairan mengeras dan sifat apa yang dimiliki material yang dihasilkan. “Kita dapat menggunakan intensitas cahaya berbeda, panjang gelombang berbeda, atau suhu berbeda,” kata Katharina Ehrmann. “Semua ini dapat digunakan untuk mempengaruhi sifat bahan cetak 3D.”
Dengan cara ini, dimungkinkan untuk mengontrol bagaimana bahan penyusun molekul dalam cairan berikatan satu sama lain ketika menjadi benda padat. Mereka dapat tersusun secara teratur, seperti spageti dalam bungkusan, dan membentuk kristal, atau mereka dapat terletak secara tidak berbentuk dan tidak teratur, seperti spageti yang dimasak di atas piring.
“Tergantung pada kristalinitasnya, sifat materialnya juga bisa sangat bervariasi,” jelas Michael Göschl. “Bahan kristal cenderung keras dan rapuh, sedangkan bahan amorf sering kali lembut dan elastis. Sifat optiknya juga bervariasi, mulai dari transparansi seperti kaca hingga putih buram,” kata Dominik Laa. Michael Göschl dan Dominik Laa adalah penulis pertama dari publikasi saat ini, keduanya adalah peneliti di tim Katharina Ehrmann dan Jürgen Stampfl.
Kode QR yang tidak terlihat
Tim kini telah menunjukkan keserbagunaan metode baru ini dalam beberapa contoh. Misalnya, kode QR dibuat di dalam sepotong plastik yang ditutupi lapisan kristal. Namun, lapisan ini kehilangan kristalinitasnya pada suhu tertentu dan menjadi transparan – kode QR rahasia tiba-tiba terlihat. Tergantung pada bahan dan suhu, kode QR juga dapat dimusnahkan untuk sementara, mirip dengan penolakan akses sementara pada ponsel Anda jika Anda memasukkan kode yang salah.
Dengan cara yang sama, simbol peringatan juga dapat dicetak yang hanya terlihat ketika material dipanaskan di atas suhu tertentu. Hal ini dapat digunakan, misalnya, untuk memeriksa apakah kisaran suhu yang ditentukan telah terlampaui selama pengangkutan barang yang sensitif terhadap panas.
Karakterisasi optik material juga dilakukan di TU Wien – dalam kelompok penelitian Prof. Andrei Pimenov di Institute of Solid State Physics.
“Kami menawarkan serangkaian kemungkinan baru untuk pencetakan 3D,” kata Katharina Ehrmann. “Aplikasi potensial dapat dipertimbangkan di berbagai bidang, mulai dari penyimpanan data dan keamanan hingga aplikasi biomedis.”
Publikasi asli
M. Göschl et al., Bahan semi-kristal dan amorf melalui pencetakan 3D multi-suhu dari satu formulasi, Nature Communications 16, 8961 (2025).
