Demonstrasi pertama Metal Injection Molding (MIM) pada tahun 1930an menjadikannya teknik fabrikasi logam yang penting hingga saat ini. Tingkat dasar MIM ialah pembentukan logam kecil dari serbuk logam yang disatukan.
Seluk-beluk MIM?
Dengan kata lain, Metal Injection Molding merupakan pengerjaan logam melalui gabungan proses metalurgi serbuk dan plastik injection molding. Dalam posesnya, bubuk halus logam dicampur dengan bahan pengikat yang disebut feedstock kemudian dicetak menggunakan mesin injeksi.
Hasil produk dari mesin injeksi tersebut, dipanaskan pada suhu tertentu untuk mengeluarkan material pengikatnya (debinding) kemudian melelehkan permukaan butir logam hingga saling mengikat (sintering). Sejak tahun 1970, Metal Injection Molding telah menjadi teknik produksi utama, yang mana digunakan untuk braket ortodontik gigi, kotak arloji, dan senjata api.
Saat ini, teknologi Metal Injection Molding terdapat dalam pembuatan komponen yang kompleks untuk berbagai aplikasi berkinerja tinggi, misalnya implant gigi, sendi buatan, alat pacu jantung, dan mesin jet. Di Indonesia sendiri, teknologi tersebut masih sangat baru diaplikasikan sehingga dalam pembuatan feedstock pun masih belum dapat dilakukan sehingga masih bergantung dengan impor.
Tidak hanya itu, pengaplikasian MIM di dunia masih terbatas pada produk dengan volume dan berat tertentu.
Pentingnya sertifikasi dan analisis kimia
Dalam proses pembentukan logam, analisis kimia memiliki peranan besar untuk memastikan komponen memenuhi spesifikasi, persyaratan hukum, dan kontrol kualitas internal. Tiga mode utama untuk memadukan dalam pencetakan injeksi logam, yakni.
- Elemental
- Pre-alloy
- Master alloy
Jenis serbuk awal yang dipilih bergantung pada metode alloy, baik yang sudah dicampur sebelumnya atau dicampur secara manual untuk mencapai komposisi yang tepat.
Untuk metode elemental, serbuk dari tiap elemen perlu dicampur dalam rasio yang tepat untuk menghasilkan komposisi yang sesuai setelah dialloy.
Proses pre-alloy dapat menggunakan bubuk yang tepat sesuai dengan komposisi spesifikasi final alloy. Pendekatan master alloy menggunakan bubuk unsur dengan tambahan komponen alloy tertentu.
Mayoritas komponen stainless steel Metal Injection Molding dan beberapa komponen low alloy steel rendah diproduksi dengan cara ini. Salah satu contoh komponen Metal Injection Molding dari 316L stainless steel diproduksi dengan menggabungkan satu bagian dari master alloy 55Cr38Ni7Mo dengan dua carbonyl iron powder.
Untuk itu, pentingnya melakukan verifikasi komposisi serbuk mentah sebelum dicetak agar dapat dipastikan memenuhi spesifikasi yang diperlukan untuk hasil maksimum dan meminimalisasi scrap.
Kerumitan proses alloy menjadikan komposisi komponen perlu diperiksa pula sebelum dikirim agar kualitas dan kinerja dapat dipastikan dengan baik terutama untuk aplikasi pembuatan implant medis atau suku cadang mesin jet.
Pada proses tersebutlah, Optical Emission Spectroscopy (OES) diperlukan karena hasilnya yang memuaskan.
Teknik yang tepat untuk aplikasi sensitif OES
OES adalah teknik analisis yang ideal untuk memverifikasi komposisi komponen MIM. Teknik ini, sangat akurat dan tepat karenanya telah digunakan selama beberapa dekade untuk aplikasi yang paling sensitif, misalnya kontrol lelehan, deteksi tramp serta elemen jejak di fasilitas fabrikasi logam di seluruh dunia.
Optical Emission Spectroscopy (OES) digunakan di seluruh proses fabrikasi logam dan rantai pasokan yang dimulai dari analisis elemen jejak dalam logam bekas, kontrol bahan masuk, kontrol proses metalurgi dan kontrol kualitas barang jadi.
Penggunaan OES untuk komponen Metal Injection Molding
Pengukuran OES yang andal membutuhkan permukaan rata, bersih, dan planar pada titik kepala pengukuran OES bersentuhan dengan sampel. Permukaan sampel digiling atau menggiling (tergantung pada komposisi material) sebelum melakukan pengukuran.
Hal ini dikarenakan, umumnya komponen fabrikasi Metal Injection Molding berukuran cukup kecil maka hasil yang akurat diperoleh dengan mengurangi area tempat pengukuran melalui pelat penyangga percikan api khusus untuk mengurangi lubang pada pelat.
Pun, pentingnya mengontrol kandungan karbon dalam komponen logam sebab variasinya yang kecil dalam konsentrasi karbon. Akibatnya, hal tersebut dapat mengubah struktur mikro dan kualitas mekanis dari komponen yang telah jadi.
Selaras dengan itu, memantau kandungan karbon dalam komponen Metal Injection Molding menjadi sangat penting pula. Hal ini disebabkan, pengikatnya yang berbasis karbon perlu dihilangkan sepenuhnya selama tahap debinding.
Inovasi terbaru dengan penggunaan detektor CMOS dinamis dengan direct coupling optik ke spark stand menjadikan OE750 dari Hitachi menghasilkan resolusi optik yang diperlukan untuk aplikasi cetak injeksi logam berat. Konsep optik yang baru ini, hasil OE750 lebih akurat untuk seluruh elemen dalam logam, termasuk gas.
Biasanya, kinerja seperti ini hanya tersedia pada instrument dengan harga lebih tinggi. Karenanya, OE750 menawakan solusi mudah untuk pengendalian kandungan karbon yang terjangkau.
