Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Teknologi

Superalloy yang tahan cacat dapat dicetak 3D – ScienceDaily


Dalam beberapa tahun terakhir, telah menjadi mungkin untuk menggunakan sinar laser dan berkas elektron untuk “mencetak” objek rekayasa dengan bentuk kompleks yang tidak dapat dicapai oleh manufaktur konvensional. Proses manufaktur aditif (AM), atau pencetakan 3D, untuk bahan logam melibatkan peleburan dan peleburan partikel bubuk berskala halus – masing-masing sekitar 10 kali lebih halus dari sebutir pasir pantai – dalam “kolam” berskala sub-milimeter yang dibuat oleh memfokuskan sinar laser atau elektron pada material.

“Sinar yang sangat terfokus memberikan kontrol yang sangat baik, memungkinkan ‘penyetelan’ properti di lokasi kritis dari objek yang dicetak,” kata Tresa Pollock, seorang profesor bahan dan dekan dari College of Engineering di UC Santa Barbara. “Sayangnya, banyak paduan logam canggih yang digunakan dalam lingkungan intensif panas ekstrim dan korosif kimiawi yang ditemukan dalam aplikasi energi, ruang dan nuklir tidak kompatibel dengan proses AM.”

Tantangan untuk menemukan bahan baru yang kompatibel dengan AM sangat menarik bagi Pollock, seorang ilmuwan terkenal dunia yang melakukan penelitian tentang bahan dan pelapis logam canggih. “Ini menarik,” katanya, “karena rangkaian paduan yang sangat kompatibel dapat mengubah produksi bahan logam yang memiliki nilai ekonomi tinggi – yaitu bahan yang mahal karena konstituennya relatif jarang di dalam kerak bumi – dengan mengaktifkan pembuatan desain yang kompleks secara geometris dengan sedikit limbah material.

“Sebagian besar paduan berkekuatan sangat tinggi yang berfungsi di lingkungan ekstrem tidak dapat dicetak, karena dapat retak,” lanjut Pollock, Profesor Material ALCOA yang terhormat. “Mereka dapat retak dalam keadaan cairnya, ketika sebuah benda masih dicetak, atau dalam keadaan padat, setelah bahan dikeluarkan dan diberi beberapa perlakuan termal. Ini telah mencegah orang menggunakan paduan yang kami gunakan saat ini dalam aplikasi seperti mesin pesawat untuk mencetak desain baru yang dapat, misalnya, secara drastis meningkatkan kinerja atau efisiensi energi. “

Sekarang, di artikel di jurnal Komunikasi Alam, Pollock, bekerja sama dengan Carpenter Technologies, Oak Ridge National Laboratory, staf ilmuwan UCSB Chris Torbet dan Gareth Seward, dan UCSB Ph.D. siswa Sean Murray, Kira Pusch, dan Andrew Polonsky, menjelaskan kelas baru superalloy yang mengatasi masalah cracking ini dan, oleh karena itu, sangat menjanjikan untuk memajukan penggunaan AM guna menghasilkan komponen satu kali yang kompleks untuk digunakan dalam tegangan tinggi, -lingkungan kinerja.

Penelitian ini didukung oleh Vannevar Bush Faculty Fellowship (VBFF) senilai $ 3 juta yang diberikan Pollock dari Departemen Pertahanan AS pada tahun 2017.

Dalam makalah tersebut, penulis menjelaskan kelas baru superalloy berkekuatan tinggi, tahan cacat, dan dapat dicetak 3D, yang didefinisikan sebagai paduan berbasis nikel yang biasanya mempertahankan integritas materialnya pada suhu hingga 90% dari titik lelehnya. Kebanyakan paduan hancur pada 50% dari suhu lelehnya. Superalloy baru ini mengandung kobalt (Co) dan nikel (Ni) yang kira-kira sama, ditambah sejumlah kecil unsur lainnya. Bahan-bahan ini cocok untuk pencetakan 3D bebas-retak melalui peleburan berkas elektron (EBM) serta pendekatan bedak-bubuk-laser yang lebih menantang, menjadikannya berguna secara luas untuk kebanyakan mesin cetak yang memasuki pasar.

Karena sifat mekaniknya yang sangat baik pada suhu tinggi, superalloy berbasis nikel adalah bahan pilihan untuk komponen struktural seperti bilah turbin kristal tunggal (SX) dan baling-baling yang digunakan di bagian mesin pesawat yang panas. Dalam satu variasi superalloy yang dikembangkan tim, Pollock berkata, “Persentase kobalt yang tinggi memungkinkan kami mendesain fitur ke dalam keadaan cair dan padat dari paduan yang membuatnya kompatibel dengan berbagai kondisi pencetakan.”

Pengembangan paduan baru ini difasilitasi oleh pekerjaan sebelumnya yang dilakukan sebagai bagian dari proyek yang didanai NSF yang sejalan dengan Inisiatif Genom Material nasional, yang memiliki tujuan mendasar untuk mendukung penelitian guna mengatasi tantangan besar yang dihadapi masyarakat dengan mengembangkan bahan canggih “dua kali lebih cepat di setengah biayanya. “

Pekerjaan NSF Pollock di bidang ini dilakukan bekerja sama dengan sesama profesor material UCSB Carlos G. Levi dan Anton Van der Ven. Upaya mereka melibatkan pengembangan dan integrasi seperangkat alat desain paduan komputasi dan throughput tinggi yang diperlukan untuk menjelajahi ruang komposisi multikomponen besar yang diperlukan untuk menemukan paduan baru. Dalam membahas makalah baru, Pollock juga mengakui peran penting lingkungan penelitian kolaboratif di Sekolah Tinggi Teknik yang memungkinkan pekerjaan ini.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney