1. Situasi terkini mengenai kekuatan logam dalam pencetakan 3D
Serbuk logam dicairkan lapis demi lapis dan dikeraskan untuk menciptakan bentuk yang diperlukan selama pencetakan 3D. Namun demikian, gradien suhu yang rumit, pendinginan yang cepat, dan sifat penumpukan lapisan demi lapisan selama proses pencetakan menyebabkan struktur mikro bagian dalam logam berbeda dari yang dicapai dengan teknik pengecoran atau penempaan konvensional. Bentuk butiran, distribusi fasa, dan cacat mikroskopis—yang memengaruhi kinerja dan kekuatan logam cetak 3D—mencerminkan variasi ini secara khusus.
Kekuatan dan keuletan material logam telah lama dipermasalahkan; kekuatan tinggi biasanya disebabkan oleh daktilitas yang rendah, dan sebaliknya. Namun dalam bidang pencetakan 3D, trade-off ini menjadi semakin rumit. Meskipun pencetakan 3D menawarkan banyak peluang untuk mengoptimalkan desain dengan memproduksi komponen logam dengan bentuk geometris dan struktur mikro yang rumit, kekuatan dan kinerjanya terkadang sulit mencapai tingkat proses konvensional karena berbagai cacat mikro dan ketidakhomogenan butiran yang muncul selama proses pencetakan.
2.Teknik untuk meningkatkan kekuatan logam cetak 3D
Para peneliti telah mengikuti beberapa pendekatan untuk meningkatkan kekuatan logam cetak 3D.
mengoptimalkan desain paduan: Struktur mikro dan karakteristik logam dapat banyak diubah dengan memvariasikan komposisi paduan. Untuk paduan titanium, misalnya, penggunaan molibdenum (Mo), dapat membantu meningkatkan stabilitas fasa serta keseragaman kekuatan dan keuletan. Dengan menggunakan desain paduan fungsi ganda, paduan titanium cetak 3D dengan homogenitas super, kekuatan tinggi, dan keuletan telah diperoleh oleh tim gabungan yang terdiri dari Universitas Teknik Denmark, Universitas Chongqing, dan Universitas Queensland. Daktilitasnya adalah 26%; kekuatan luluhnya adalah 926MPa.
Metode pengendalian: proses Struktur mikro dan kualitas logam sangat dipengaruhi oleh parameter yang ditetapkan selama proses pencetakan termasuk daya laser, kecepatan pemindaian, ketebalan lapisan, dll. Cacat mikro dapat diminimalkan dan kekuatan serta kualitas logam ditingkatkan dengan mengoptimalkan faktor-faktor ini.
Modifikasi struktur mikro butir dan penguatan batas butir halus Kekuatan dan kekerasan logam dapat ditingkatkan dengan memperbaiki bentuk dan bentuk butir. Menggunakan gelombang ultrasonik intensitas tinggi, menyesuaikan pengaturan pemrosesan, atau menambahkan heterostruktur, misalnya, dapat membantu pembentukan kristal yang seimbang, sehingga menurunkan perkembangan butiran kolumnar, dan oleh karena itu memperkuat dan keuletan logam cetakan 3D.
setelah pemrosesan: Setelah pencetakan, perlakuan panas dapat membantu struktur mikro dan kualitas logam menjadi lebih baik. Namun demikian, perlu disebutkan bahwa pemilihan parameter perlakuan panas secara hati-hati sangat penting karena perlakuan panas dapat menimbulkan cacat mikro baru atau mengubah struktur mikro asli.
3. daripada studi kasus kekuatan logam tiga dimensi
Kekuatan dan keuletan paduan titanium yang tinggi: Penambahan elemen molibdenum telah menghasilkan paduan titanium cetak 3D yang sangat homogen, berkekuatan tinggi, dan ulet seperti yang disebutkan sebelumnya oleh tim gabungan dari universitas-universitas Australia termasuk Universitas Queensland. Terlepas dari kualitas mekaniknya yang hebat, paduan titanium ini memiliki kapasitas pengerasan kerja yang baik, sehingga membuka pintu untuk penggunaan di sektor kelas atas termasuk dirgantara.
Tim kerja sama dari Institute of Metals of the Chinese Academy of Sciences dan University of California, Berkeley, AS, telah mengembangkan paduan Net-AM Ti-6Al-4V yang hampir bebas pori dengan menciptakan proses NAMP baru dari regulasi cacat dan jaringan selangkah demi selangkah, dengan ketahanan lelah yang tinggi. Di antara semua data kelelahan material yang tercatat, kekuatan kelelahan tarik paduan ini mencapai 978MPa, yang merupakan kekuatan kelelahan spesifik terbesar. Keberhasilan ini menunjukkan manfaat khusus teknologi pencetakan 3D dalam manufaktur tahan lelah dan mengubah pengetahuan alami masyarakat tentang rendahnya kinerja bahan pencetakan 3D.
Tim peneliti Universitas Purdue telah menciptakan paduan aluminium berkekuatan ekstra tinggi yang cocok untuk pencetakan 3D. Dengan mengintegrasikan logam transisi seperti kobalt, besi, nikel, dan titanium ke dalam aluminium untuk menghasilkan senyawa intermetalik berlapis yang dapat dideformasi berskala nano, multilayer, mereka menciptakan jenis paduan aluminium baru yang menggabungkan kekuatan besar dan kemampuan deformasi plastis yang baik. Kekuatan paduan aluminium ini melampaui 900MPa, sehingga menciptakan peluang besar bagi penggunaan paduan aluminium berkekuatan tinggi di beberapa sektor.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-inconel-625-turbine-blades.html