Para peneliti di Departemen Energi AS Laboratorium Nasional Oak Ridge telah menemukan cara untuk menghindari kerusakan yang mahal dan berpotensi tidak dapat diperbaiki pada komponen logam besar yang diproduksi oleh manufaktur aditif yang disebabkan oleh tegangan sisa pada material.
Tegangan sisa adalah penyebab umum keretakan dan kerusakan lainnya pada komponen logam yang diproduksi secara aditif, yang memengaruhi keandalan dan masa pakai komponen ini. “Hal ini berlaku untuk semua proses pencetakan 3D logam, karena mekanisme umum pengendapan serupa di semua proses AM,” tambah Mathews.
Melalui penggunaan pemodelan berbantuan komputer, tim Ritin Mathews mengidentifikasi bagaimana komponen logam yang besar dan diproduksi secara aditif dapat mengembangkan tegangan sisa yang signifikan. Tekanan ini menyebabkan keretakan selama proses pencetakan dan meningkat seiring dengan mendinginnya material, yang pada akhirnya melemahkan struktur logam dan menyebabkan kerusakan permanen.
Para peneliti mampu menunjukkan bahwa penyesuaian tertentu dalam proses manufaktur, seperti penambahan bahan pendukung yang ditargetkan pada titik-titik kritis, dapat secara signifikan mengurangi akumulasi tegangan sisa. “Menambahkan material di daerah kritis dapat mengurangi akumulasi tegangan,” kata Mathews.
“Kehadiran RS dengan magnitudo tinggi dapat menyebabkan retakan berkembang di dalam rakitan… mengurangi integritas komponen, yang mengarah pada kekuatan dan karakteristik kelelahan yang lebih rendah,” tulis Mathews dan rekan penulisnya dalam makalah yang diterbitkan dalam Konferensi Web Global CIRP ke-11 (CIRPe 2023).
Selain Mathews, penulis lainnya adalah Jaydeep Karandikar, Christopher Tyler, dan Scott Smith, semuanya dari Divisi Ilmu Manufaktur ORNL.
Pendekatan ini dapat meningkatkan keandalan pencetakan 3D di berbagai industri dan menetapkan standar baru untuk pembuatan komponen logam berukuran besar. Penelitian yang didanai oleh Program Analisis dan Keberlanjutan Basis Industri Departemen Pertahanan ini dilakukan di Fasilitas Demonstrasi Manufaktur ORNL, sebuah pusat yang didedikasikan untuk berinovasi dan mentransformasi industri manufaktur AS.
