Paduan titanium terkuat di dunia yang dibuat menggunakan teknologi pencetakan 3D.

Para ilmuwan telah mencapai terobosan baru dengan menerapkan teknologi pencetakan 3D pada paduan titanium, menggandakan kekuatan material dan memperluas potensi aplikasinya di bidang kedirgantaraan.

Paduan titanium baru ini menawarkan kekuatan lelah yang memecahkan rekor. Foto: iStock — Paduan titanium baru ini menawarkan kekuatan lelah yang memecahkan rekor. Foto: *iStock*

Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (CAS) merinci pencapaian tersebut dalam sebuah studi yang diterbitkan di jurnal Nature pada tanggal 28 Februari. Penelitian ini merupakan hasil kolaborasi antara ilmuwan Zhang Zhenjun dan Zhang Zhefeng dari Laboratorium Ilmu Material Shenyang di Institut Penelitian Material CAS dan Robert Ritchie di Universitas California, Berkeley. Menurut artikel tersebut, ide penelitian ini berasal dari Tiongkok, dan sampel material juga dibuat di sana. Ritchie berpartisipasi dalam mengevaluasi proses tersebut.

Meskipun pencetakan 3D telah merevolusi manufaktur, proses ini digunakan secara terbatas dalam pembuatan komponen yang membutuhkan ketahanan lelah yang tinggi. Kekuatan lelah, atau ketahanan lelah, adalah kemampuan suatu bagian mesin untuk menahan kegagalan lelah seperti pengikisan roda gigi dan keretakan permukaan.

Pencetakan logam 3D, yang menggunakan laser untuk melelehkan bubuk logam dan melapisinya menjadi bentuk-bentuk kompleks dalam waktu singkat, merupakan metode yang sempurna untuk memproduksi komponen besar dan kompleks dengan cepat. Namun, panas tinggi yang dihasilkan oleh sinar laser yang kuat yang sering digunakan dalam proses pencetakan menyebabkan terbentuknya kantung udara di dalam bagian tersebut, yang memengaruhi kinerja paduan. Pori-pori kecil ini dapat menjadi pusat tekanan, yang menyebabkan retak dini dan mengurangi umur kelelahan material.

Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti memutuskan untuk memproduksi paduan titanium berpori. Mereka mengembangkan proses menggunakan Ti-6Al-4V, paduan titanium-aluminium-vanadium, yang mencapai ketahanan lelah tertinggi di antara paduan titanium yang dikenal hingga saat ini. Menurut Zhang Zhenjun, proses dimulai dengan penekanan isotermal panas untuk menghilangkan pori-pori, diikuti dengan pendinginan cepat sebelum perubahan apa pun pada struktur internal paduan dapat terjadi. Proses ini menghasilkan paduan berpori dengan peningkatan kekuatan lelah tarik sebesar 106%, dari biasanya 475 MPa menjadi 978 MPa, yang merupakan rekor dunia .

Zhang Zhenjun mengatakan pencapaian ini menjanjikan banyak aplikasi di industri yang membutuhkan material ringan, seperti industri kedirgantaraan dan kendaraan energi baru. Hingga saat ini, material baru tersebut baru diproduksi dalam skala prototipe, menyerupai dumbel dengan titik tertipis 3 mm – terlalu kecil untuk aplikasi praktis. Meskipun teknologi ini masih dalam tahap eksperimental, teknologi ini memiliki potensi besar untuk pembuatan perangkat kompleks.

Menurut CAS, banyak komponen penerbangan, termasuk nosel pada roket NASA, rangka jet tempur J-20, dan nosel bahan bakar pada pesawat C919 China, diproduksi menggunakan teknologi pencetakan 3D. Dengan potensi peningkatan skala di masa depan, teknologi baru ini akan memiliki aplikasi yang lebih luas.

An Khang (Menurut Tech Times )

Tautan sumber