Latar Belakang Penelitian Proses Laser-based Powder-Bed Fussion (LPBF) dapat digunakan untuk manufaktur komponen logam yang berbentuk kompleks. Bentuk ini seringkali sulit dimanufaktur secara tradisional. Beberapa peneliti menunjukkan bahwa kemampuan proses LPBF dapat ditingkatkan hingga memungkinkan dilakukannya remanufaktur komponen mesin yang bernilai tinggi seperti turbin mesin pesawat terbang. Komponen mahal seperti ini seringkali harus diganti setelah durasi tertentu karena erosi (wear) dan kerusakan selama pemakaian. Akan tetapi, proses remanufaktur komponen mahal ini membutuhkan biaya besar dan sulit secara teknis terutama bagi perusahaan penerbangan. Pemahaman mendalam mengenai LPBF dibutuhkan dari aspek perpindahan panas dan mekanika fluida selama proses manufaktur untuk mengurangi cacat dan deviasi struktur mikro yang sering terjadi. Directed Energy Deposition (DED) adalah variasi dari metode LPBF yang memungkinkan dilakukannya pengendalian cacat dan optimasi untuk menghasilkan struktur mikro yang handal dan tangguh sehingga akan meningkatkan sifat mekanik komponen yang dimanufaktur. Tujuan dan Tahapan Metode Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk menghasilkan model komputasi 3D untuk proses manufaktur aditif (Additive Manufacturing, AM) dengan teknik DED. Teknik DED diketahui menghasilkan cacat yang lebih sedikit dibandingkan dengan metode Selective Laser Melting (LSM). Akan tetapi, DED cenderung menghasilkan komponen dengan deviasi struktur mikro yang lebih besar karena molten pool yang terbentuk jauh lebih besar dibandingkan dengan yang digunakan dalam LSM dan Electron Beam Melting (EBM). Ukuran molten pool tipikal dalam DED adalah sekitar ratusan mikro sampai 1--2 mm. Dengan demikian, aliran logam memiliki pengaruh lebih besar pada terbentuknya struktur mikro dan cacat dibandingkan dengan LSM yang memiliki molten pool lebih kecil, umumnya 30--200 mikro meter. Model komputasi yang dihasilkan merupakan model multi-fisik, transien, dan 3D untuk memprediksi gradien temperatur selama proses AM. Model ini memungkinkan pemahaman tentang proses perpindahan panas, dan kinetik difusi dan mekanika fluida, dan hubungannya dengan struktur mikro yang terbentuk, serta cacat yang dihasilkan. Tuliskan judul usulan penelitian Ringkasan penelitian tidak lebih dari 500 kata yang berisi latar belakang penelitian, tujuan dan tahapan metode penelitian, luaran yang ditargetkan, serta uraian TKT penelitian yang diusulkan.Model ini akan dikombinasikan dengan hasil rekayasa desain kombinatorik dan teknik nanoindentasi yang akan dilakukan di Oregon Institute of Technology. Metode numerik yang dihasilkan akan mampu memprediksi proses terbentuknya struktur mikro dan cacat selama manufaktur komponen dengan proses AM dengan akurat. Dengan model ini, optimasi dan pengendalian kualitas komponen yang dimanufaktur dengan DED-AM dapat dilakukan untuk menghasilkan komponen kompleks berkualitas tinggi dengan sifat mekanik yang handal. Target Luaran Luaran yang ingin dicapai oleh penelitian ini adalah sebagai berikut. Pertama, menghasilkan sebuah model simulasi multi-fisik, transien, dan 3D untuk proses DED-AM yang memungkinkan dilakukannya pengendalian terhadap struktur mikro yang dihasilkan dan meminimumkan cacat pada komponen mesin. Kedua adalah mendesiminasi ide original ini di jurnal dan konferensi internasional bereputasi tinggi. Ketiga adalah menghasilkan HKI mengenai pengembangan teknologi ini. Uraian TKT Penelitian Penelitian ini masuk dalam kategori TKT 2. Seluruh indikator untuk TKT 1 seperti hukum dasar yang digunakan, prinsip dasar teknologi, dan formulasi penelitian telah diketahui dengan baik. Banyak indikator dalam TKT 2 belum terpenuhi sebagai contoh industri dan peneliti belum mampu mengendalikan struktur mikro dan tingkat cacat dengan proses DED-AM.

Directed Energy Deposition (DED); Metal Additive Manufacturing (AM); Defect Control; Liquid Metal Flow; Numerical Modeling

• Prof. Fergyanto E. Gunawan, Dr. Eng

• Dr. Arief Suriadi Budiman, ST., MS