Inovasi Cetak 3D Tungsten Karbid-Kobal, Lebih Hemat Bahan Baku dan Tetap Tangguh

ilustrasi(Magnific)

TEKNIK pencetakan 3D terbaru sukses memproduksi tungsten carbide-cobalt (WC-Co) alias tungsten karbid-kobal berbobot tinggi dengan pemakaian bahan baku nan jauh lebih hemat. Melalui metode pelunakan alih-alih peleburan total, para peneliti sukses menciptakan sampel material bebas abnormal dengan tingkat kekerasan berstandar industri.

Tungsten karbid-kobal sangat berbobot di bumi industri lantaran bisa menahan aus nan ekstrem, tekanan tinggi, serta penggunaan berulang. Sifatnya nan sangat keras membikin material ini ideal untuk perangkat pemotong, bor, mesin, hingga peralatan konstruksi. Namun, tingkat kekerasan ini juga memicu tantangan manufaktur tersendiri. WC-Co susah dibentuk, mahal diproduksi, dan kerap menyisakan banyak limbah bahan baku pada proses konvensional.

Studi nan dipublikasikan dalam International Journal of Refractory Metals and Hard Materials ini menguji metode additive manufacturing (AM) alias pencetakan 3D. Penelitian dilakukan oleh tim campuran dari Hiroshima University dan Mitsubishi Materials Hardmetal Corporation.

Guna menekan pemborosan, peneliti menggunakan teknik sinar laser kawat panas (hot-wire laser irradiation). Daripada meleburkan logam secara keseluruhan, sinar laser dan kawat terisi hanya memanaskan material hingga cukup lunak untuk dibentuk dan diendapkan.

"Karbid semen adalah material nan sangat keras nan digunakan untuk tepi perangkat pemotong dan aplikasi serupa, tetapi material ini terbuat dari bahan baku nan sangat mahal seperti tungsten dan kobal, sehingga pengurangan penggunaan bahan sangat diinginkan. Dengan menggunakan additive manufacturing, karbid semen dapat diendapkan hanya di tempat nan diperlukan, sehingga mengurangi konsumsi bahan," kata Keita Marumoto, asisten guru besar di Graduate School of Advanced Science and Engineering, Hiroshima University.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa teknik cetak 3D ini bisa mempertahankan integritas mekanis dan kekerasan original WC-Co. Peneliti sukses menghasilkan material dasar dengan tingkat kekerasan Vickers melampaui 1400 HV tanpa memicu struktur abnormal alias dekomposisi. Nilai di atas 1400 HV menempatkan karbid ini di jejeran material terkeras industri, tepat di bawah bahan superkeras seperti safir dan intan.

Tim peneliti menyempurnakan proses tersebut dengan menambahkan lapisan tengah berbahan dasar paduan nikel. Mereka juga mengontrol suhu dengan ketat agar tetap berada di atas titik lebur kobal, tetapi di bawah suhu pertumbuhan bulir (grain growth) nan dapat merusak keahlian mekanis material.

Meski tetap menghadapi tantangan seperti mencegah keretakan dan membentuk kreasi nan lebih rumit, teknik pelunakan ini membuka kesempatan baru di bumi manufaktur.

"Pendekatan pembentukan material logam dengan langkah melunakkannya alih-alih meleburkannya secara penuh adalah perihal baru, dan berpotensi untuk diterapkan tidak hanya pada karbid semen, nan menjadi konsentrasi studi ini, tetapi juga pada material lain," ujar Marumoto. (Science Daily/Z-2)