Permintaan komponen struktural yang ringan, berkinerja tinggi, dan canggih di sektor kedirgantaraan semakin meningkat seiring kemajuan teknologi. Meskipun kebangkitan teknologi pencetakan 3D telah membawa perbaikan radikal pada sektor manufaktur dirgantara, teknik manufaktur konvensional terkadang mempunyai keterbatasan yang signifikan di sektor-sektor ini. Diantaranya, kemajuan teknologi pencetakan 3D dirgantara telah banyak difasilitasi oleh studi dan pengembangan serbuk logam yang lebih baik.
Pencetakan 3D, terkadang disebut sebagai teknologi manufaktur aditif, adalah teknik akumulasi material lapis demi lapis untuk membuat item tiga dimensi. Teknologi pencetakan 3D menawarkan penggunaan material yang lebih baik, siklus produksi yang lebih cepat, dan kebebasan desain yang lebih besar dibandingkan manufaktur subtraktif konvensional atau alternatif manufaktur material yang setara. Teknologi pencetakan 3D banyak diterapkan di bidang dirgantara termasuk manufaktur ringan, optimalisasi komponen mesin, pembuatan drone, dan pembuatan komponen pesawat terbang.
Khususnya di industri dirgantara yang kebutuhan kinerja serbuk logamnya cukup tinggi, serbuk logam merupakan bahan baku penting untuk teknologi pencetakan 3D. Serbuk logam bermutu tinggi menuntut sifat-sifat termasuk kebulatan yang baik, kemampuan mengalir, distribusi ukuran partikel yang sesuai, dan kemurnian tinggi. Sifat-sifat ini secara langsung mempengaruhi kualitas dan kinerja barang cetakan 3D, sehingga pengembangan serbuk logam yang lebih baik telah menjadi pendorong utama untuk meningkatkan teknologi pencetakan 3D penerbangan.
Dua teknik preparasi yang sering digunakan dalam studi dan pengembangan serbuk logam adalah metode atomisasi argon peleburan induksi vakum (VIGA) dan metode elektroda berputar plasma (PREP). Metode PREP dapat menyiapkan serbuk logam dengan kebulatan tinggi, permukaan halus, distribusi ukuran partikel serbuk sempit, dan kemampuan mengalir yang baik, yang memiliki keunggulan unik di bidang pencetakan 3D; metode VIGA memiliki hasil serbuk halus yang tinggi namun bermasalah dengan serbuk berongga dan serbuk satelit. Mengembangkan dan memperbarui teknologi dan peralatan bubuk atomisasi elektroda berputar plasma generasi baru akan membantu meningkatkan hasil bubuk halus dan efisiensi produksi, sehingga meningkatkan kualitas bubuk PREP.
Selain meningkatkan teknik preparasi, kinerja serbuk logam sangat dipengaruhi oleh kemurniannya. Untuk kegunaan tertentu seperti ruang angkasa, konsumen memiliki standar yang cukup tepat untuk kemurnian serbuk logam. Kandungan oksigen bubuk paduan titanium adalah {{0}}.007% hingga 0.013%; kandungan oksigen bubuk paduan suhu tinggi perlu diatur antara 0,006% dan 0,018%; dan kandungan oksigen bubuk stainless steel adalah 0,010% hingga 0,025%. Kriteria kemurnian yang ketat ini menjamin indikasi penting seperti kekuatan mekanis item cetakan 3D, ketahanan terhadap korosi, dan kinerja suhu tinggi.
Pencetakan 3D dirgantara juga sangat bergantung pada distribusi ukuran partikel bubuk logam. Beragamnya teknik pencetakan 3D dan metode pembentukan memerlukan kriteria distribusi ukuran partikel bubuk yang bervariasi. Untuk pencetakan 3D logam, kisaran ukuran partikel bubuk yang paling sering digunakan saat ini adalah 15–150 μm. Karena titik fokusnya yang halus dan bubuk halus yang mudah meleleh, printer yang menggunakan laser sebagai sumber energi cocok untuk menggunakan bubuk dengan ukuran berkisar antara 15 hingga 53 μm; Printer yang menggunakan berkas elektron sebagai sumber energi memiliki titik cahaya terfokus yang agak kasar, sehingga lebih cocok untuk melelehkan serbuk kasar dan untuk menggunakan serbuk dengan ukuran berkisar antara 53 hingga 105 μm. bubuk yang memiliki ukuran partikel 105–150 μm dapat digunakan untuk printer pengumpan bubuk koaksial.
Penentu penting lainnya dari kemampuan mengalir serbuk logam adalah kebulatannya. Secara umum, kemampuan mengalir partikel bubuk semakin baik jika semakin tinggi kebulatannya. Untuk menjamin distribusi dan pengumpanan bubuk yang sempurna selama pencetakan, pencetakan 3D bubuk logam memerlukan kebulatan lebih dari 98%. Teknik persiapan utama untuk bubuk logam cetak 3D berkualitas tinggi adalah teknik aerosolisasi dan rotasi elektroda; dengan demikian, bentuk bubuk yang dihasilkan oleh kedua proses ini pada dasarnya berbentuk bola, sehingga memenuhi kriteria pencetakan 3D yang tinggi.
Selain memajukan teknologi pencetakan 3D pesawat terbang, penelitian dan pengembangan serbuk logam baru mendukung inovasi dan pengembangan teknologi metalurgi serbuk. Menggunakan teknik termasuk pengepresan dan sintering serbuk logam, metalurgi serbuk adalah metode pemrosesan bahan canggih yang menghasilkan komponen berbeda. Metalurgi serbuk dirgantara diterapkan secara luas untuk menghasilkan konstruksi ringan dan komponen berbentuk rumit. Teknologi metalurgi serbuk telah dikembangkan dan disempurnakan lebih lanjut dengan munculnya teknologi pencetakan 3D, sehingga menghasilkan teknologi manufaktur komposit "pencetakan 3D+metalurgi serbuk".
Salah satu teknik baru yang menggabungkan teknologi pencetakan 3D dan metalurgi serbuk adalah pencetakan ekstrusi bubuk (PEP). Pertama secara konsisten mencampurkan bubuk logam/keramik dengan bahan pengikat organik untuk membuat pelet, teknik ini kemudian mencetaknya menggunakan printer 3D, menghilangkan bahan pengikat dari blanko yang diproduksi, dan terakhir memadatkannya melalui sintering untuk menghasilkan barang dengan kinerja yang konsisten dan luar biasa. Selain persiapan bebas cetakan, teknologi PEP meningkatkan kapasitas pemrosesan komponen dengan tingkat kesulitan tinggi dan sangat kompleks, sehingga menawarkan solusi produksi yang lebih efektif dan fleksibel untuk sektor dirgantara.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-optimizes-fluid-manifolds.html