Mendorong Batas-Batas Manufaktur Cerdas: Terobosan dan Aplikasi Teknologi Komposit Multi-Laser Koaksial Hidrid CML dalam Produksi Komponen Paduan Titanium

Paduan titanium, dengan kekuatan tinggi, densitas rendah, ketahanan korosi, dan sifat biokompatibilitasnya, telah menjadi material populer di bidang-bidang seperti peralatan kelas atas, serta industri 3C. Namun demikian, proses manufaktur konvensional (seperti tempa dan pengecoran) menghadapi tantangan seperti kesulitan dalam membentuk struktur kompleks, rendahnya pemanfaatan material, serta biaya tinggi. Teknologi hibrida CML Enigma yang multi-laser dan koaksial memungkinkan pengolahan komposit empat-dalam-satu, termasuk komposit multi-panjang gelombang laser, komposit laser-arc, komposit kawat-serbuk, serta komposit gas pelindung. Teknologi ini cocok untuk material bertingkat dengan komposisi berubah-ubah, manufaktur aditif paduan dalam-situ, persiapan material berkapasitas tinggi, serta pengendalian mikrostruktur—berupa arah penelitian utama dalam teknologi DED. Selain itu, teknologi ini memenuhi kebutuhan aplikasi rekayasa teknologi DED dalam meningkatkan kompatibilitas material aditif, efisiensi manufaktur aditif, ketelitian komponen, kinerja, dan kompleksitasnya. Penerapan teknologi ini sedang merevolusi produksi komponen paduan titanium, memberikan solusi baru untuk skenario aplikasi yang membutuhkan presisi dan kinerja tinggi.

Prinsip teknis

Komposit laser koaksial multi-panjang gelombang: Dengan memanfaatkan enam modul laser yang dikendalikan secara independen, teknologi ini mewujudkan komposit laser koaksial multi-panjang gelombang, secara signifikan meningkatkan tingkat penyerapan laser oleh material berdaya pantul tinggi seperti paduan titanium.

Komposit laser-arc koaksial: Sumber panas laser-arc yang dapat dikendalikan secara independen digunakan secara kombinasi, bergantian antara dua proses. Energi arc dan energi laser secara dinamis diselaraskan secara real-time untuk membentuk efek sinergis dari "laser preheating-arc cladding", meningkatkan kecepatan dan presisi manufaktur aditif material.

Komposit koaksial filamen dan bubuk: Mendukung pemberian umpan bersamaan kawat dan bubuk paduan titanium, memungkinkan pencetakan material bertingkat (gradient).

Keunggulan Teknologi CML Hybrid Multi-Laser Coaxial Composite dalam Manufaktur Paduan Titanium

Dalam hal sifat fisik seperti ketangguhan patah, spesimen paduan titanium TC11 yang diproduksi menggunakan manufaktur aditif laser secara signifikan lebih unggul dibandingkan dengan yang diproduksi menggunakan metode tempa tradisional.

Dengan membandingkan kinerja spesimen paduan titanium TC11 yang diproduksi menggunakan manufaktur aditif laser dan metode tempa dalam kondisi suhu kamar: Dalam hal kekuatan, spesimen yang diproduksi menggunakan manufaktur aditif laser menunjukkan anisotropi tetapi nilainya setara dengan spesimen tempa. Dalam hal ketangguhan patah, spesimen yang diproduksi dengan manufaktur aditif laser menunjukkan ketangguhan patah yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan spesimen tempa. Selain itu, ketangguhan patah spesimen yang diproduksi menggunakan proses pemberian kawat (wire feeding) 17% lebih tinggi dibandingkan dengan yang diproduksi menggunakan proses pemberian serbuk (powder feeding).

Dalam hal efisiensi pembentukan dan pemanfaatan material, teknologi pemberian kawat berlaser lebih unggul dibandingkan teknologi pemberian serbuk berlaser.

Efisiensi manufaktur aditif pada proses pemberian kawat laser adalah ≥1 kg/jam, sedangkan pada pemberian serbuk sebesar 0,6 kg/jam. Dalam kondisi daya laser yang sama, efisiensi deposisi pada pemberian kawat sekitar 40% lebih tinggi dibandingkan pemberian serbuk. Selain itu, tingkat pemanfaatan material pada proses pemberian kawat mencapai sekitar 100%, sedangkan pada proses pemberian serbuk sekitar 60%. Proses pemberian kawat memiliki tingkat pemanfaatan material sekitar 40% lebih tinggi dibandingkan proses pemberian serbuk.

Blok uji proses pemberian kawat

Blok uji deposisi serbuk

Kualitas keseluruhan sampel yang diproduksi menggunakan teknologi komposit koaksial multi-laser CML Hybrid memenuhi persyaratan standar.

Kesalahan ketebalan dinding spesimen paduan titanium TC11 yang diproduksi menggunakan teknologi laser wire feeding berada dalam kisaran ±0,3 mm, dengan cacat internal yang memenuhi tingkat AAA pengujian ultrasonik untuk tempa, serta sifat mekanis yang memenuhi persyaratan komponen.

Selain itu, penggunaan teknologi manufaktur aditif untuk memproduksi komponen paduan titanium menawarkan keunggulan seperti desain ringan, efisiensi tinggi, dan presisi tinggi.

Enigma menyediakan solusi lengkap untuk komponen paduan titanium di berbagai industri, termasuk galangan kapal, komunikasi 3C, dan otomotif, mulai dari pengembangan proses material hingga produksi massal. Teknologi CML Hybrid multi-laser coaxial composite berhasil mengatasi tantangan presisi, efisiensi, dan biaya dalam manufaktur aditif paduan titanium melalui inovasi sinergis berbagai proses, menjadi "disruptor" di bidang manufaktur kelas atas serta memberikan momentum baru bagi manufaktur industri di berbagai sektor.