Insinyur MIT Kembangkan Metode Cetak 3D Inovatif untuk Lingkungan Ekstrem seperti Ruang Angkasa

Liputan6.com, Jakarta - Sekelompok tim insinyur yang dipimpinMassachusetts Institute of Technology (MIT) telah membuat terobosan dalam memperkuat material yang digunakan dalam aplikasi penting seperti ruang angkasa dan pembangkit energi.

Dengan menggunakan pendekatan yang sederhana dan hemat biaya, tim berhasil meningkatkan kinerja bahan utama, dan mereka meyakini bahwa metode mereka juga menjanjikan untuk meningkatkan berbagai material lainnya.

Para peneliti, termasuk Profesor Ju Li dari Departemen Ilmu dan Teknik Material di MIT, memanfaatkan teknologi cetak 3D untuk memperkuat bubuk logam dengan kawat nano keramik. Bahan komposit yang dihasilkan menunjukkan ketahanan yang luar biasa, mampu menahan suhu tinggi dan tegangan tarik tanpa kegagalan.

Menurut Profesor Li, pengembangan material canggih yang mampu bertahan di lingkungan ekstrem merupakan kebutuhan yang berkelanjutan, dan pendekatan mereka menunjukkan potensi luar biasa untuk penerapan di masa mendatang.

Pendekatan tim melibatkan penggilingan Inconel 718, material aloy super yang banyak digunakan dan dikenal karena kemampuannya bertahan dalam kondisi ekstrem, dengan sejumlah kecil kawat nano keramik.

Proses ini mengakibatkan pengendapan nano-keramik pada permukaan partikel Inconel, menghasilkan bubuk komposit. Selanjutnya, bubuk komposit digunakan dalam laser powder bed fusion, teknik pencetakan 3D yang melibatkan peleburan dan pengikatan bubuk lapis demi lapis untuk membentuk bagian 3D yang kompleks.

Analisis komparatif mengungkapkan bahwa bagian yang dibuat menggunakan bubuk komposit baru menunjukkan retakan dan porositas yang jauh lebih sedikit dibandingkan dengan yang dibuat hanya dari Inconel 718. Akibatnya, bagian yang dihasilkan menunjukkan kekuatan yang luar biasa, meningkatkan keuletan, meningkatkan ketahanan terhadap radiasi, dan kinerja yang lebih baik di bawah tekanan tinggi.

Selain itu, prosesnya sendiri terbukti hemat biaya, karena menggunakan mesin cetak 3D yang ada dan memberikan hasil yang lebih baik dengan penggabungan bubuk baru.

Xu Song, seorang asisten profesor di Chinese University of Hong Kong, memuji penelitian tersebut. Menurut dia, peleburan keramik di tempat selama proses peleburan laser meningkatkan ketahanan panas dan kekuatan Inconel 718.

Dia lebih lanjut menekankan potensi teknik untuk pencetakan 3D paduan logam di masa depan, menunjukkan bahwa itu dapat bermanfaat bagi bahan lain, seperti tembaga reflektifitas tinggi dan aloy super, dengan mengurangi cacat dan meningkatkan sifat-sifatnya.

Para peneliti di MIT percaya bahwa pekerjaan mereka membuka peluang besar untuk desain paduan. Laju pendinginan yang cepat dari lapisan logam cetak 3D ultrathin memungkinkan eksplorasi komposisi kimia yang lebih luas, melampaui batasan metode pengecoran konvensional.

Sementara itu, Emre Tekoğlu mengungkapkan antusiasmenya terhadap hasil tersebut, menyoroti potensi eksperimen lebih lanjut untuk mengembangkan bahan yang mampu bertahan di lingkungan yang lebih ekstrem.

Alexander O'Brien menekankan bahwa presisi dan skalabilitas pencetakan 3D menghadirkan peluang menarik untuk desain material, mengantisipasi dampak signifikan pada sektor nuklir, kedirgantaraan, dan pembangkit energi di masa depan.

Penelitian ini mendapat dukungan dari Eni S.p.A. melalui MIT Energy Initiative, National Science Foundation, dan ARPA-E. Makalah penelitian, yang terbit di jurnal Additive Manufacturing, melibatkan Profesor Wen Chen dari University of Massachusetts di Amherst, serta Profesor A. John Hart dari Departemen Teknik Mesin MI.

Penulis pendamping pertama termasuk Emre Tekoğlu, postdoc MIT di Departemen Ilmu dan Teknik Nuklir, Alexander D. O'Brien, mahasiswa pascasarjana NSE, dan Jian Liu dari UMass Amherst. Beberapa kontributor lain dari MIT, UMass Amherst, dan Istanbul Technical University juga berpartisipasi dalam penelitian ini.

Pencapaian tim peneliti berimplikasi pada berbagai industri dan menunjukkan potensi untuk menciptakan material yang mampu bertahan dalam kondisi ekstrem.