Peneliti Northwestern Kembangkan Metode Cetak 3D DIAL untuk Mempercepat Pembuatan Material Fungsional
Tim peneliti Northwestern University di Amerika Serikat mengembangkan metode pencetakan tiga dimensi terbaru bernama Direct Ink Additive Lithography (DIAL) yang mampu mempercepat pembuatan material fungsional dengan tingkat ketelitian tinggi. Penelitian yang dipublikasikan dalam jurnal Science Advances pada 4 November 2026 ini menggabungkan keunggulan pencetakan berbasis cahaya dan ekstrusi material. Melalui pendekatan tersebut, peneliti berhasil membuat struktur kompleks menggunakan tinta kental tanpa memerlukan penyangga tambahan. Dalam salah satu pengujian, DIAL menyelesaikan pencetakan lebih dari empat kali lebih cepat dibandingkan metode ekstrusi konvensional. Inovasi ini membuka peluang perkembangan TEKNOLOGI manufaktur untuk robotika, penyimpanan energi, kesehatan, dan berbagai kebutuhan industri.
Northwestern University Memperkenalkan Teknologi Cetak 3D DIAL
Perkembangan industri manufaktur aditif mendorong pentingnya teknik fabrikasi berkecepatan tinggi sekaligus memungkinkan pembuatan komponen bergeometri kompleks. Untuk menjawab kebutuhan ini, peneliti Northwestern University menghadirkan metode Direct Ink Additive Lithography atau DIAL. Pendekatan pencetakan ini menggabungkan proses pengerasan material menggunakan proyeksi cahaya dengan kemampuan memproses material kental. Berkat integrasi dua teknik, tim pengembang mencoba mengurangi keterbatasan pencetakan konvensional yang membatasi pilihan material.
Penelitian ini dipimpin oleh Ryan Truby, dosen teknik material dan teknik mesin di Northwestern University. Dalam penelitian tersebut, Pranav Kaarthik berperan sebagai penulis utama, bersama rekan pengembang Michael Bayer, EunBi Oh, dan Alexander Kane. Pengembangan teknologi ini diterbitkan dalam jurnal Science Advances pada 4 November 2026. Fokus utama penelitian adalah menciptakan proses pencetakan lebih fleksibel tanpa menghilangkan kebutuhan struktur yang detail. Keunggulan tersebut berpotensi membantu industri teknologi modern yang memerlukan struktur khusus.
Cara Kerja Metode Cetak 3D DIAL dengan Cahaya dan Tinta Kental
Metode DIAL menerapkan mekanisme khusus dibandingkan metode penumpukan tinta menggunakan nozzle. Pada pencetakan ekstrusi biasa, bahan dicetak menggunakan saluran sempit, kemudian dibentuk mengikuti jalur tertentu. Teknik penulisan langsung ini memiliki fleksibilitas material, tetapi sering mengorbankan kecepatan produksi. Sebaliknya, tinta terlebih dahulu diratakan menjadi lembaran. Setelah itu, proyektor menampilkan cahaya berpola untuk mengeraskan bagian tertentu. Melalui proses tersebut, satu area dapat diproses secara serentak.
Dalam tahapan teknisnya, printer DIAL mengeluarkan tinta kental melalui slot-die nozzle. Pada proses berikutnya, sebuah bilah meratakan tinta hingga ketebalan sekitar 50 mikrometer. Ketebalan tersebut lebih tipis dibandingkan rambut manusia. Ketika lapisan selesai disiapkan, proyektor memancarkan cahaya berpola. Siklus produksi ini diulangi secara bertingkat sampai struktur tiga dimensi selesai. Kemampuan menghasilkan detail ditentukan sebagian oleh ketelitian pencahayaan serta ketebalan lapisan tinta.
Tinta DIAL Dapat Menjadi Penyangga Selama Proses Pencetakan
Karakteristik yang membedakan metode DIAL adalah pemanfaatan tinta sebagai penyangga sementara. Pada metode manufaktur aditif konvensional, komponen yang tidak memiliki dasar langsung biasanya memerlukan struktur pendukung. Komponen pendukung ini berpotensi meningkatkan limbah produksi dan memerlukan proses pembersihan tambahan. Untuk mengatasi kendala tersebut, ilmuwan menggunakan kombinasi bahan fotopolimer bersama silika berukuran nano. Formulasi tinta ini menunjukkan sifat tegangan luluh yang memungkinkan material tetap stabil ketika tidak menerima tekanan.
Selama proses pembentukan lembaran, bahan merespons tekanan dengan mengalir. Sesudah proses perataan selesai, campuran kembali menunjukkan karakter stabil. Karakteristik rheologi tersebut membuat bahan di sekitar bagian tercetak untuk membantu mempertahankan geometri cetakan. Berkat kemampuan ini, struktur rumit dapat dicetak tanpa menambahkan struktur penopang permanen. Sesudah struktur mencapai bentuk akhir, kelebihan bahan bisa dipisahkan dari produk. Menariknya, sebagian tinta sisa dapat dikumpulkan kembali sehingga pemakaian bahan menjadi lebih efisien.
Keunggulan Metode DIAL Dibandingkan Pencetakan Ekstrusi Konvensional
Sebagai bagian dari pengujian teknologi, para peneliti menjalankan pengujian komparatif antara DIAL dan pendekatan pencetakan tinta tradisional. Pada percobaan tertentu melibatkan objek dengan pola grid berlubang. Dalam eksperimen tersebut, DIAL membutuhkan waktu sekitar setengah jam, sedangkan proses direct ink writing menghabiskan waktu 124 menit. Perbedaan tersebut memperlihatkan pencetakan lebih dari empat kali lebih cepat. Tidak hanya memperpendek waktu pengerjaan, komponen yang berhasil dibuat memperlihatkan ketelitian struktur lebih baik dan jumlah kekurangan lebih rendah. Namun demikian, perbandingan tersebut berlaku pada kondisi pengujian.
Dalam demonstrasi lainnya tim membuat lattice dengan bagian dinding halus hingga sekitar 150 mikron. Hasil fabrikasi ini sulit dihasilkan melalui direct ink writing biasa. Selain itu, DIAL berhasil mencetak struktur chainmail yang memerlukan pendekatan khusus dalam fabrikasi. Kemampuan tersebut membuktikan kemampuan membentuk struktur kompleks. Tim peneliti juga menunjukkan kemampuan menghasilkan sejumlah struktur sekaligus. Pada pengujian lainnya, pola berulang berbentuk heksagonal berhasil dibuat dengan area lebih luas daripada cakupan proyektor. Temuan tersebut membuka kemungkinan pencetakan area lebih besar.
Potensi Teknologi DIAL untuk Baterai dan Rekayasa Jaringan Biologis
Di samping membuktikan kemampuan fabrikasi, peneliti Northwestern mengembangkan formulasi tinta fungsional. Salah satu bahan adalah elektrolit struktural yang dikembangkan dari cairan ionik yang dapat dipolimerisasi. Bahan elektrolit ini relevan untuk pengembangan perangkat penyimpanan energi. Selama pengujian material, DIAL membuat 15 objek berpori dalam waktu hanya 15 menit. Struktur hasil fabrikasi berukuran sekitar perangkat baterai coin-cell. Hasil eksperimen tersebut menjadi dasar penelitian lanjutan mengenai material energi bergeometri terkontrol. Meski menunjukkan potensi besar, penerapan pada baterai nyata membutuhkan penelitian lanjutan.
Dalam pengembangan material kesehatan, tim penelitian juga menggunakan hidrogel yang memiliki karakter lunak dan kaya air. Dengan bahan tersebut, DIAL mampu menghasilkan struktur menyerupai tempat kultur sel yang terinspirasi dari perangkat laboratorium. Bagian dalam struktur yang dibuat menampilkan pola inverted pyramids berukuran mikro yang relevan dengan pengembangan jaringan biologis. Hasil demonstrasi ini menarik perhatian bidang teknik jaringan. Selain potensi dalam laboratorium kesehatan, riset berikutnya diarahkan pada komponen fleksibel robot, material bagi kebutuhan antariksa, serta perangkat biomedis yang disesuaikan. Potensi tersebut masih menjadi sasaran penelitian.
Masa Depan Manufaktur Material Fungsional melalui Teknologi DIAL
Kehadiran metode cetak 3D DIAL menjadi langkah baru dalam teknologi pencetakan material fungsional. Melalui perpaduan tinta kental berbasis yield stress dan proses pencetakan berbasis proyeksi optik, DIAL mampu menghasilkan struktur kompleks secara lebih cepat. Hasil pengujian memperlihatkan peningkatan kecepatan melampaui empat kali dibandingkan metode ekstrusi konvensional yang diuji. Penggunaan tinta sebagai pendukung struktur membuka kemungkinan penghematan material dalam proses manufaktur. Selain itu, demonstrasi material baterai dan jaringan biologis menunjukkan kemungkinan penerapan lebih luas. Walaupun masih membutuhkan validasi lanjutan, kemajuan TEKNOLOGI DIAL berpotensi mendukung produksi material masa depan. Dari sudut pandang Anda, apakah metode cetak 3D seperti DIAL berpotensi membuka peluang manufaktur baru? Ceritakan pemikiran Anda mengenai potensi penggunaannya pada berbagai sektor.
