Aloi titanium telah lama dianggap sebagai asas utama dalam pembuatan maju yang tiada tandingannya, terkenal kerana kombinasi sifat unik yang membezakannya daripada logam lain: nisbah kekuatan terhadap beratnya melebihi keluli sebanyak 40% walaupun 45% lebih ringan, ia rintang kakisan walaupun dalam persekitaran marin atau kimia yang keras, dan keserasian biologinya membolehkannya bercantum dengan tisu manusia tanpa mencetuskan tindak balas imun. Selama beberapa dekad, ciri-ciri ini menjadikannya tidak dapat digantikan dalam bidang kritikal: jurutera aeroangkasa bergantung pada aloi titanium seperti Ti-6Al-4V untuk bilah kipas enjin jet yang menahan suhu melebihi 500°C dan tekanan mekanikal yang melampau, manakala pakar pembedahan ortopedik mengandalkan sifat lengainya untuk implan lutut dan pinggul yang boleh bertahan selama 20 tahun atau lebih di dalam badan manusia. Namun, penggunaannya secara meluas terhalang oleh halangan yang saling berkaitan: kaedah pemprosesan tradisional—seperti penempaan, pengecoran, dan pemesinan CNC—menghasilkan pembaziran bahan sehingga 70-80%. Bijih titanium mentah, dikenali sebagai rutile, memerlukan penyulingan yang memakan tenaga tinggi untuk menghasilkan span titanium tulen, dan pembentukan span ini kepada komponen siap sering menghilangkan sebahagian besar bahan tersebut. Ketidakefisienan ini, bersama-sama dengan kekurangan titanium global yang disebabkan oleh permintaan aeroangkasa yang meningkat, telah mengekalkan kos sehingga $30 per paun, mengurung logam ini kepada sektor-sektor khusus dan menyebabkan industri seperti elektronik pengguna, kenderaan elektrik (EV), dan tenaga boleh diperbaharui tidak dapat memanfaatkan kelebihannya.
Walau bagaimanapun, penemuan terkini dalam pembuatan tambahan (AM) sedang mengubah paradigma lama ini. Teknologi pencetakan 3D—terutamanya Peleburan Laser Pilihan (SLM) dan Jet Pengikat (BJ)—telah muncul sebagai penyelesaian transformatif dengan membolehkan pengeluaran komponen titanium yang kompleks, hampir menyerupai bentuk akhir, dengan kehilangan bahan yang minimum, sering kali kurang daripada 10%. SLM, satu teknik peleburan katil serbuk, menggunakan laser gentian berkuasa tinggi (biasanya 200-400 watt) untuk meleburkan zarah serbuk titanium secara pilihan lapis demi lapis, membina bahagian-bahagian dengan ketepatan dimensi dalam julat ±0.1mm. Kaedah ini unggul dalam mencipta komponen berketumpatan tinggi (sehingga 99.9%) dengan struktur dalaman yang rumit, seperti implan jejaring yang meniru keliangan tulang kanak-kanak manusia (keporosan 30-70%) untuk merangsang osseointegrasi, atau muncung bahan api aerospace dengan saluran pendinginan dalaman yang terlalu kompleks untuk dimesin secara konvensional. Binder Jetting, sebaliknya, menawarkan pendekatan yang lebih boleh diskalakan: ia menyemburkan pengikat polimer cecair ke atas katil serbuk titanium untuk membentuk bahagian 'hijau', yang kemudian dihapuskan pengikatnya dan disinter dalam relau suhu tinggi untuk mencapai ketumpatan penuh. Proses ini adalah 3-5 kali lebih cepat daripada SLM dan lebih sesuai untuk pengeluaran volum tinggi, menjadikannya ideal untuk komponen automotif seperti braket perumahan bateri EV atau subperakuan aerospace seperti rusuk sayap.
Keupayaan ini terutamanya revolusioner bagi industri yang menuntut penyesuaian, pengurangan berat, atau pengoptimuman reka bentuk. Dalam bidang bioperubatan, gergasi peranti perubatan global Zimmer Biomet kini menggunakan SLM untuk menghasilkan implan pinggul khusus pesakit yang disesuaikan dengan data imbasan CT individu. Implan ini mempunyai tekstur permukaan peribadi yang merangsang pertumbuhan tulang, mengurangkan masa pembedahan sebanyak 25% dan memotong kadar komplikasi selepas pembedahan hampir 40% berbanding implan piawaian. Dalam aerospace, Boeing telah mengintegrasikan lebih daripada 600 pendakap titanium bercetak 3D ke dalam pesawat 787 Dreamliner miliknya, setiap satu 30% lebih ringan daripada komponen keluli kimpalan yang digantikan. Pengurangan berat ini diterjemahkan kepada peningkatan 1.5% dalam kecekapan bahan api—suatu pencapaian besar bagi syarikat penerbangan yang menghadapi kos bahan api yang semakin meningkat. Malah dalam teknologi pengguna, jenama-jenama turut menerima peralihan ini: siri jam tangan G-Shock Casio kini menawarkan jam dengan keselongsong titanium AM yang 20% lebih ringan daripada versi keluli tahan karat sambil 30% lebih tahan calar, dan firma teknologi China Xiaomi menggunakan rangka titanium bercetak BJ untuk telefon pintar Mix Fold 3, menyeimbangkan ketahanan dengan profil yang nipis. Bagi industri-industri ini, AM bukan sahaja menjadikan titanium lebih berpatutan—ia membuka kemungkinan reka bentuk yang sebelum ini mustahil.
Pemacu utama peralihan ini adalah kematangan dalam pemprosesan serbuk titanium—nyawa kepada AM. Serbuk titanium awal mengalami masalah bentuk yang tidak sekata dan saiz zarah yang tidak konsisten, menyebabkan ketidakmampuan aliran yang lemah dan keputusan pencetakan yang tidak rata. Hari ini, inovasi seperti pengatoman plasma dan pengatoman gas telah merevolusikan sferoidisasi serbuk, menghasilkan zarah-zarah licin dan berbentuk sfera yang mengalir secara seragam melalui mesin AM. Teknologi pengelasan presisi kini membolehkan kawalan ketat terhadap taburan saiz zarah (biasanya 15–45μm untuk SLM), memastikan ketumpatan pembungkusan yang konsisten dan mengurangkan kecacatan cetakan seperti keporosan. Selain itu, kemunculan serbuk titanium kitar semula—yang diperoleh daripada sisa pemesinan CNC, lebihan aerospace, dan juga peranti perubatan yang dibuang—telah menangani isu kos dan kelestarian. Syarikat seperti Kyhe Technology telah membangunkan proses untuk memurnikan sisa kitar semula menjadi serbuk AM berkualiti tinggi, mengurangkan kos bahan sebanyak 40–60% dan mengalihkan tan metrik daripada hanyut ke tapak pelupusan, selaras dengan inisiatif ekonomi bulatan global.
Namun, cabaran masih wujud yang menghalang penerimaan luas titanium AM. Kereaktifan tinggi titanium dengan oksigen bermaksud pencetakan mesti berlaku dalam atmosfera lengai seperti argon atau nitrogen, memerlukan peralatan khusus yang mahal untuk mengekalkan tahap oksigen yang sangat rendah (di bawah 0.1%). Pemprosesan selepas pencetakan juga kekal menjadi botol leher: kebanyakan komponen titanium AM memerlukan rawatan haba untuk mengurangkan tekanan baki, diikuti dengan pemesinan atau penggilapan untuk mencapai kemasan permukaan akhir—langkah-langkah yang boleh menyumbang sehingga 30–50% daripada masa dan kos pengeluaran keseluruhan. Selain itu, kawalan kualiti masih rumit, kerana kecacatan kecil seperti retak mikro boleh merosakkan prestasi komponen, memerlukan alat pemeriksaan lanjutan seperti imbasan tomografi terkomputer (CT).
Usaha industri kini difokuskan pada pembangunan penyelesaian bersepadu untuk merampingkan keseluruhan aliran kerja AM. Pakar sains bahan sedang merumuskan aloi titanium dengan kimia yang diubah suai bagi mengurangkan kepekaan terhadap oksigen, manakala sistem pemantauan proses berasaskan AI menggunakan data sensor masa nyata untuk mengesan dan membetulkan kecacatan semasa percetakan. Syarikat seperti EOS sedang mempelopori penyelesaian "cetak-ke-bahagian" yang menggabungkan mesin AM dengan modul pasca-pemprosesan automatik, mencipta satu laluan pengeluaran yang lancar. Sementara itu, organisasi piawaian seperti ASTM International sedang bekerja untuk menubuhkan kriteria seragam bagi serbuk dan komponen titanium AM, membina keyakinan dalam kalangan pengilang.
Trajektori ini jelas: apabila teknologi-teknologi ini semakin matang, aloi titanium akan semakin menembusi aplikasi pasaran massa. Dalam kenderaan elektrik, titanium AM boleh mengurangkan berat inklosur bateri, memanjangkan julat tanpa mengorbankan keselamatan. Dalam tenaga boleh diperbaharui, ia boleh mencipta komponen yang tahan kakisan untuk turbin angin lepas pantai. Apa yang dulunya bahan premium yang terbatas kepada industri elit kini sedang menuju untuk menjadi blok binaan utama dalam pembuatan moden—dimungkinkan oleh kecekapan pembuatan tambahan dan kelestarian serbuk kitar semula. Babak seterusnya bagi titanium bukan sahaja tentang komponen yang lebih baik, tetapi juga tentang membina ekosistem industri yang lebih cekap dan bersifat kitaran.
EN