pencetakan 3D dapat dengan mudah menghasilkan komponen logam dengan struktur kompleks dan sifat ringan, yang sangat menarik bagi peralatan berteknologi tinggi generasi seterusnya seperti pesawat terbang dan kapal angkasa yang menekankan pengurangan berat dan integrasi. Namun, komponen logam yang dihasilkan melalui pencetakan 3D umumnya mempunyai satu kelemahan kritikal—prestasi kelesuan yang lemah, bermaksud komponen tersebut cenderung mengalami retakan lesu di bawah beban kitaran, sehingga mengehadkan secara ketara aplikasi utamanya. Baru-baru ini, satu pasukan penyelidik yang diketuai oleh Zhang Zhefeng dan Zhang Zhenjun dari Institut Penyelidikan Logam, Akademi Sains China (IMR, CAS) telah membangunkan satu teknologi pemprosesan pasca-cetak 3D yang baharu. Bahan aloi titanium yang dihasilkan melalui teknologi NAMP ini menunjukkan rintangan lesu yang belum pernah ada sebelum ini di bawah pelbagai keadaan nisbah tegasan, dengan prestasi lesu menyeluruhnya melampaui semua bahan logam yang diketahui, seterusnya menghilangkan halangan utama terhadap aplikasi teknologi pencetakan 3D dalam bidang berketepatan tinggi dan terkini. Hasil penyelidikan berkaitan telah diterbitkan dalam jurnal Science Advances.
Pada awal tahun 2024, pasukan itu mencipta satu proses NAMP baharu yang mampu mengawal secara tepat struktur dalaman dan cacat bahan. Ti-6Al-4V, salah satu aloi titanium yang paling kerap digunakan dan disediakan melalui proses ini, mampu menghilangkan kedua-dua liang mikro dan struktur mikro kasar—kedua-duanya merupakan punca utama kelelahan. Bahan baharu ini memecahkan rekod dunia bagi "kekuatan lelah spesifik" di bawah keadaan nisbah tegasan "tarikan-tarikan".
Walau bagaimanapun, komponen dunia sebenar seperti bilah enjin pesawat dan peralatan pendaratan dikenakan keadaan tegasan yang sangat kompleks, termasuk tidak hanya senario "tarikan-tarikan" tetapi juga senario "tarikan-mampatan", bermaksud nisbah tegasan adalah berubah-ubah. Nisbah tegasan yang berbeza boleh mencetuskan mekanisme kerosakan yang berbeza di dalam bahan tersebut. Struktur mikro aloi titanium tradisional sering mempunyai had—ia berprestasi baik hanya di bawah nisbah tegasan tertentu, tetapi mungkin berprestasi lemah apabila nisbah tegasan berubah. Ini menjadikan amat sukar untuk menghasilkan bahan yang mampu berprestasi baik di bawah semua keadaan kerja.
Menghadapi cabaran yang lebih kompleks ini, pasukan penyelidikan telah mengenal pasti beberapa titik lemah dalam aloi titanium yang cenderung mengalami retakan kelelahan serta mod stres di bawah mana retakan tersebut berlaku. Dengan menggunakan proses NAMP, mereka menghasilkan struktur cetak-3D yang hampir bebas liang, yang mampu mengoptimumkan semua titik lemah tersebut secara serentak. Aloi titanium yang dicetak-3D ini mempunyai ciri mengekalkan kekuatan kelelahan yang tinggi dalam keadaan nisbah stres penuh.
Data eksperimen menunjukkan bahawa dalam ujian kelelahan di bawah nisbah stres yang berbeza, kekuatan kelelahan bahan baharu ini tidak hanya melebihi semua aloi titanium, tetapi juga "kekuatan kelelahan spesifik"-nya secara menyeluruh unggul berbanding semua bahan logam, mencatat rekod dunia baharu.
EN