Ketika Lipps Inc. mengundang pendengar ke Funkytown, kecil kemungkinan kelompok disko tahun 80-an memikirkan tabung nano karbon – terutama karena peneliti Sumio Iijima memerlukan waktu hingga tahun 1991 untuk mengidentifikasi materi tersebut. Tapi untuk tim di mekanisme sebuah perusahaan rintisan manufaktur aditif (AM) yang berbasis di Arizona, tabung nano karbon adalah bagian mendasar dari aktivitas sehari-hari mereka, dan laboratorium mereka di kampus Politeknik Arizona State University, yang dikenal sebagai Funkytown, adalah tempat D’Func dilahirkan.
“Ada beberapa tahapan dalam proses produksi komposit karbon nanotube – salah satunya adalah fungsionalisasi, namun jujur saja – mengatakan ‘fungsionalisasi’ berulang kali akan cepat menjadi tua!” Olga Ivanova, alias Dr.O, Direktur Aplikasi & Teknologi di Mechnano, berbagi dengan TCT. “Jadi, alih-alih menyebut ‘carbon nanotube yang difungsikan’, kami justru menyebutnya ‘funky flakes’ karena bentuknya seperti serpihan dalam bentuk kering. Seperti itulah asal muasal D’Func.”
D’Func – tabung nano karbon yang terpisah, tersebar, dan difungsikan – adalah nama yang diberikan untuk teknologi milik Mechnano yang mengatasi tantangan yang terkait dengan pemanfaatan tabung nano karbon. Teknologi ini telah berhasil diterapkan pada polimer untuk pembuatan aditif, yang pada gilirannya membuka kemungkinan pembuatan komponen cetakan dengan sifat mekanik, listrik, dan termal yang lebih baik.
“Nanotube karbon menawarkan beragam manfaat yang menjadikannya berharga di berbagai industri,” jelas Ivanova. “Mereka sangat kuat, dan sempurna untuk industri seperti dirgantara, elektronik, perawatan kesehatan, pertahanan – apa saja.”
Tabung nano karbon – atau CNT – adalah struktur silinder dari karbon murni. Dengan ketebalan dinding hanya satu atom, mereka 10.000 kali lebih kecil dari rambut manusia, 100 kali lebih kuat dari baja, dan memiliki kapasitas tembaga 1.000 kali lipat. Namun, sudah lebih dari tiga dekade sejak penemuan awal tersebut, dan apa yang dianggap sebagai revolusi berikutnya dalam ilmu material belum sepenuhnya mencapai potensinya, setidaknya bagi AM.
Menurut Olga, “Nanotube karbon memiliki banyak atribut yang mengesankan. Oleh karena itu, bahan-bahan tersebut cenderung menggumpal selama proses pembuatan dan ketika semuanya menggumpal, bahan-bahan tersebut tidak dapat secara efektif berbagi sifat uniknya dengan bahan yang dicampurkan.”
Tantangan inilah yang menjadi dasar inovasi Mechnano bersama D’Func. Ini telah direkayasa untuk mengatasi kecenderungan alami karbon nanotube untuk menggumpal. Tim ilmuwan material Mechnano telah menerapkan kimia yang berbeda pada dinding samping CNT untuk memastikan mereka tetap stabil dan tersebar dalam matriks material, sehingga pada akhirnya memberikan kinerja yang lebih baik dan potensi untuk menambah sifat baru, seperti konduktivitas.
“Ini bukan sekedar inovasi dengan meningkatkan kinerja tetapi juga memberikan dampak positif dalam industri teknologi,” kata Ivanova.
Mechnano adalah perusahaan pertama di AM yang membuat suku cadang dengan CNT menggunakan sistem pengaliran material dan fotopolimerisasi tong. Perusahaan ini muncul secara diam-diam pada tahun 2021 dengan produk yang menawarkan peningkatan dampak, kinerja tarik, dan sifat ESD (Pelepasan muatan listrik statis). Tabung terpisahnya dapat disesuaikan dengan kebutuhan dan proses tertentu, dan Mechnano kini menghadirkan bahan aditif yang aman terhadap ESD melalui masterbatch miliknya serta resin, bubuk, dan pelet siap pakai. Ketika ditanya tentang ambisi Mechnano yang berani untuk ‘mengubah dunia’ dengan materi ESD-nya, Ivanova, yang mengawasi pemasaran Mechnano namun telah berbicara terus terang tentang kelemahan industri AM yang berlebihan, sangat ingin menempatkan ambisi tersebut ke dalam konteks.
“Produk yang aman terhadap ESD sangat penting untuk menjaga perangkat elektronik aman dari kerusakan akibat listrik statis,” jelasnya. “Mereka juga sangat penting dalam mengurangi risiko kebakaran dan ledakan di lingkungan yang rentan terhadap hal tersebut dan tentu saja melindungi organisme hidup. Jadi, jika Anda memikirkannya, ya, kami mengubah dunia dengan melindungi dunia.”
Bahan-bahan Mechnano telah menarik pengguna dari berbagai industri, khususnya dirgantara dan elektronik, di mana banyak aplikasinya menghadapi peningkatan risiko kerusakan akibat pelepasan muatan listrik statis dan menuntut solusi inovatif untuk melindungi komponen elektronik dalam mesin dan sistem yang rumit.
“Setiap inovasi datang secara bertahap,” kata Ivanova, yang menyatakan bahwa skalabilitas, biaya, dan yang paling penting, kualitas yang konsisten merupakan beberapa hambatan terbesar yang mempengaruhi adopsi material CNT lebih lanjut. Mechnano telah menyampaikan undangan terbuka kepada OEM aditif dan pengguna untuk berkolaborasi dalam menambahkan D’Func ke kemampuan mereka. Tahun lalu, misalnya, perusahaan bekerja sama dengan Tethon3D untuk mengembangkan resin ESD suhu tinggi baru yang cocok untuk pembuatan komponen khusus yang dapat menahan berbagai siklus paparan termal. Bahan Mechnano juga telah divalidasi dan diadopsi oleh produsen mesin AM seperti Photocentric, Nexa3D, Arburg dan Farsoon untuk pembuatan komponen disipatif statis. Tahun lalu bubuk ESD Polyketone Mechnano yang ramah lingkungan, produk sintering laser pertamanya, memenuhi syarat oleh Farsoon, dan juga dinobatkan sebagai finalis dalam kategori Bahan TCT Awards tahun ini. Bahan ini memanfaatkan bubuk PK 5000 jejak karbon rendah Jabil dan menggabungkan teknologi D’Func untuk memastikan suku cadang memiliki sifat pelepasan elektrostatis yang konsisten pada 107 ohm, sekaligus mempertahankan kinerja mekanis Polyketone.
“Ia meningkat dan kemudian melambat,” kata Olga tentang tingkat inovasi di CNT, dan AM secara umum. “Kita menghadapi tantangan dalam penerapannya. Ada banyak keraguan dari industri yang sangat bergantung pada manufaktur tradisional untuk sepenuhnya mengadopsi aditif. Inovasi terjadi pada tabung nano karbon, terutama pada resin, sekitar tiga tahun yang lalu, namun integrasi dan penerimaan solusi ini ke dalam proses manufaktur memerlukan jangka waktu yang lama agar bisa diadopsi secara luas.”
Bagi Ivanova, material adalah tentang “memperluas kemampuan dan fleksibilitas proses manufaktur aditif.” Saat ini, Mechnano fokus melakukan hal itu. Pelanggannya mencari properti baru seperti konduktivitas dan pelindung elektromagnetik, dan permintaan terhadap pelindung elektromagnetik didominasi oleh sektor kedirgantaraan. Dengan portofolio resin yang solid, upaya tim ditempatkan pada perluasan produk sintering laser dan ekstrusi pelet.
“Saya pikir perusahaan material benar-benar melampaui batas [of AM],” pungkas Ivanova. “Jangan sampai batasnya, tapi doronglah batasnya dan teruslah mendorong dengan mengembangkan komposit dan material baru dengan sifat unik yang pada akhirnya, mudah-mudahan dalam waktu dekat, akan mengarah pada adopsi teknologi aditif yang lebih luas.”
