Paduan Titanium Baru Membuat Pencetakan 3D Lebih Kuat dan Lebih Murah

Peneliti RMIT University meneliti bagaimana komposisi menentukan struktur butir pada paduan titanium hasil cetak 3D. Studi di Nature Communications menawarkan cara memperkirakan apakah proses pencetakan membentuk butir panjang seperti kolom atau butir yang lebih seragam dan hampir sama dimensi ke segala arah. Ini adalah penelitian perancangan paduan, bukan komponen pesawat atau implan medis yang sudah disetujui.

Mengapa struktur butir penting?

Paduan titanium diminati karena kuat dan ringan. Dalam manufaktur aditif berbasis laser, logam cair mendingin dengan cepat. Butir yang memanjang searah pencetakan dapat terbentuk, sehingga sifat mekanis komponen tidak sama di setiap arah. Butir yang lebih seragam dapat mengurangi perbedaan tersebut. Namun bentuk butir saja belum membuktikan ketahanan lelah, keamanan, atau kelayakan sebuah komponen untuk ditanam di tubuh.

Sumber: RMIT University

Membandingkan tiga parameter

Tim membandingkan tiga ukuran yang berasal dari komposisi paduan: rentang pembekuan nonkesetimbangan, faktor pembatas pertumbuhan, dan parameter P untuk pendinginan lebih rendah akibat perubahan komposisi. Mereka membuat paduan titanium–besi, titanium–tembaga, titanium–tembaga–besi, serta titanium–molibdenum dengan deposisi energi terarah berbasis laser. Dalam percobaan tersebut, P paling andal di antara ketiga ukuran untuk memperkirakan bentuk butir. Hasilnya juga dibandingkan dengan data terdahulu dari paduan dan metode lain.

Kerangka ini dapat membantu pemilihan unsur paduan dan mengurangi percobaan coba-coba. Akan tetapi kualitas serbuk, pengaturan laser, perlakuan panas, dan bentuk komponen tetap memengaruhi hasil akhir. Tidak semua paduan titanium otomatis akan menghasilkan struktur yang sama.

Bagaimana dengan klaim biaya 29% lebih rendah?

Dalam rilis Juli 2025, RMIT menyebut paduan terpisah yang sedang diajukan patennya. Paduan tersebut mengganti vanadium yang mahal dengan bahan lebih murah. Menurut universitas, biaya produksinya sekitar 29% lebih rendah dan kinerjanya lebih baik dibanding paduan Ti-6Al-4V cetak 3D yang mereka jadikan pembanding. Komposisi tepat dan perhitungan biaya itu tidak dipaparkan dalam makalah Nature Communications. Karena itu angka 29% tidak boleh dianggap penghematan yang telah dibuktikan untuk semua produksi titanium industri.

Penerapan di masa depan

Industri penerbangan, otomotif, dan perangkat medis mungkin memanfaatkan struktur butir yang lebih terkendali. Sebelum digunakan, setiap komponen memerlukan uji kekuatan, kelelahan material, korosi, dan bila relevan, biokompatibilitas serta persetujuan regulator. RMIT masih mencari mitra pengembangan; belum ada jadwal komersialisasi lima hingga sepuluh tahun yang pasti.

Perusahaan lain di sektor ini

Nano Dimension mengembangkan bentuk pencetakan 3D lain, termasuk struktur elektronik. Perusahaan itu tidak terlibat dalam eksperimen RMIT, dan hasil penelitian ini bukan prediksi untuk harga sahamnya.

(NNDM )

Berita terbaru Nano Dimension

Studi

Brooke, R. dan rekan-rekan (2025), “Compositional criteria to predict columnar to equiaxed transitions in metal additive manufacturing”, Nature Communications 16, 5710. doi:10.1038/s41467-025-60162-0.