Fisikawan Amsterdam Kembangkan Metode Vakum untuk Pencetakan 3D Struktur Es Murni

Fisikawan dari Institut Fisika Universitas Amsterdam (UvA) mengumumkan pada Desember 2025 pengembangan metode baru untuk mencetak model tiga dimensi sepenuhnya dari es murni. Inovasi ini berbeda dari teknik manufaktur aditif konvensional karena menghilangkan kebutuhan akan pendinginan eksternal, kriogenik, atau substrat yang didinginkan. Sebaliknya, proses ini memanfaatkan pendinginan evaporatif alami yang terjadi dalam ruang vakum bertekanan sangat rendah.

Sebagai demonstrasi konsep, tim peneliti yang terafiliasi dengan Universitas Amsterdam—Menno Demmenie, Stefan Kooij, dan Daniel Bonn—berhasil mencetak model pohon Natal setinggi delapan sentimeter yang rumit dalam waktu sekitar 26 menit. Kecepatan konstruksi ini, yang dicapai pada tekanan 2 mbar, menunjukkan efisiensi proses untuk struktur es berdefinisi tinggi. Teknik ini melibatkan ekstrusi aliran air yang sangat halus, berdiameter sekitar 16 mikrometer, di dalam lingkungan vakum ultra-rendah.

Dalam kondisi tekanan yang berkurang drastis, penguapan air terjadi cepat bahkan pada suhu kamar, menarik panas laten dari air di sekitarnya. Hal ini menyebabkan massa air yang tersisa mendingin dengan cepat hingga mencapai keadaan cair superdingin di bawah 0 °C. Ketika jet air superdingin ini menyentuh substrat atau lapisan es yang sudah ada, pembekuan terjadi hampir seketika, memungkinkan konstruksi stabil lapis demi lapis dari geometri yang rumit tanpa percikan atau distorsi yang sering terjadi pada metode pencetakan es lainnya.

Metode ini memiliki nilai didaktik yang tinggi, memungkinkan pengamatan langsung terhadap transisi fasa, perpindahan panas, dan pengaruh tekanan lingkungan secara *real-time* melalui ruang vakum transparan. Setelah proses selesai, struktur es dapat meleleh kembali menjadi air bersih tanpa meninggalkan residu ketika tekanan dinormalisasi. Selain sebagai alat demonstrasi termodinamika fundamental, para ilmuwan mengidentifikasi prospek aplikasi praktis dalam rekayasa jaringan, di mana struktur es dapat berfungsi sebagai perancah sementara, dan dalam pembuatan saluran mikrofluida yang rumit.

Persyaratan tekanan rendah dari metode ini sangat relevan untuk eksplorasi antariksa, khususnya di Mars. Kondisi tekanan rendah dan suhu dingin di Mars secara alami mendukung proses pendinginan evaporatif, yang secara teoritis memungkinkan pencetakan struktur es di lokasi menggunakan sumber daya air lokal. Data dari wahana antariksa, seperti Mars Reconnaissance Orbiter, telah memetakan keberadaan es air di bawah permukaan, seperti yang ditemukan di Arcadia Planitia, yang dapat dimanfaatkan oleh misi astronaut di masa depan untuk mendapatkan air minum dan komponen bahan bakar roket.