Revolusi Penerbangan: Bagaimana Manufaktur Additif Meningkatkan Performa dan Efisiensi

Sejak awal kemunculan manufaktur additif, penyedia perangkat keras dan bahan cetak 3D telah mengidentifikasi industri penerbangan sebagai target utama bagi produk mereka. Pesawat, sebagai sistem yang sangat kompleks dengan berbagai macam komponen, dapat mendapat manfaat dari perkembangan terbaru dalam alat produksi dan bahan, terutama yang dapat mengurangi berat atau meningkatkan kekuatan komponen. Beberapa proses cetak 3D klaim dapat melakukan keduanya.

Sayangnya, hal ini tidak berarti industri penerbangan telah mengadopsi manufaktur additif lebih cepat dibandingkan industri lain. Faktanya, karena pesawat dan berbagai komponennya harus—dengan alasan yang jelas—menyusul prosedur sertifikasi dan pengujian yang paling ketat, sebenarnya dapat memakan waktu bertahun-tahun atau bahkan beberapa dekade bagi komponen penerbangan yang dicetak 3D untuk bertransisi dari konsep ke implementasi. Teknologi sudah ada, namun pengetahuan yang diperoleh dari bertahun-tahun pengujian dan observasi belum tersedia. Oleh karena itu, jauh lebih mudah untuk mengimplementasikan manufaktur additif dalam industri dengan risiko rendah di mana nyawa lebih sedikit terancam.

Namun, meskipun implementasi produk penerbangan yang dicetak 3D bisa lambat, bagian yang telah lolos uji sudah memberikan dampak besar pada industri. Dari hal sederhana seperti dinding kabin dalam yang dicetak 3D, hingga komponen mesin logam yang sangat krusial yang diproduksi secara additif, AM tidak diragukan lagi mulai membesar di salah satu industri paling menguntungkan dan cepat berkembang di dunia.

Artikel ini membahas beberapa cara AM digunakan, dan akan digunakan, di industri penerbangan.

Pengurangan Berat dan Optimasi Kekuatan

Manufaktur additif dan manufaktur pengurangan berbeda dalam banyak hal, dan pilihan antara cetak 3D dan alternatif tradisional seringkali menimbulkan dilema. Namun, salah satu perbedaan utama antara kedua pendekatan adalah kemampuan masing-masing dalam membentuk geometri interior suatu bagian.

Cetak 3D sangat berguna di industri seperti penerbangan karena memungkinkan insinyur memproduksi komponen dengan interior sebagian berongga yang menggunakan pola geometri kompleks untuk memaksimalkan kekuatan internal tanpa menambahkan berat. Karena printer 3D membangun bagian dari "bawah ke atas", mereka dapat digunakan untuk membuat struktur seperti kerangka di dalam bagian seperti komponen mesin logam atau partisi kabin plastik. Hal ini tidak dapat dilakukan menggunakan proses tradisional seperti cetak mal (karena bahan cair mengisi seluruh ruang) atau pemesinan (karena alat potong tidak dapat mencapai interior tanpa menembusi exterior).

Sulit untuk menyatakan dengan terlalu berlebihan pentingnya struktur kerangka ini. Saat membangun pesawat, setiap gram berat adalah hambatan bagi efisiensi maksimum, tetapi cetak 3D memungkinkan untuk secara signifikan mengurangi massa komponen dengan membangunnya dengan interior sebagian berongga dan terstruktur kerangka. Benang-benang yang menyatu seperti jaringan dari kerangka dapat diatur secara teroptimalkan matematis untuk memaksimalkan kekuatan dan mengurangi stres, memastikan bagian ringan ini setara kuatnya—atau bahkan lebih kuat—dengan alternatif padat sepenuhnya. Yang lebih penting, ruang di antara benang-benang tersebut tidak memiliki berat, sehingga massa keseluruhan bagian berkurang.

Banyak contoh perusahaan penerbangan menggunakan cetak 3D untuk membuat bagian ringan. Pada 2011, peneliti di HRL Laboratories, milik Boeing, mengumumkan pengembangan logam yang mereka yakini sebagai "bahan paling ringan di dunia," yang densitasnya hanya 0,9 mg/cc membuatnya sekitar 100 kali lebih ringan dari styrofoam. "Kunci adalah membuat kerangka tabung berongga yang saling terhubung dengan tebal dinding 100 nanometer, 1.000 kali lebih tipis dari rambut manusia," jelas Tobias Schaedler, salah satu peneliti.

Seiring peneliti terus menjelajahi kemungkinan struktur kerangka cetak 3D yang ringan, perusahaan penerbangan akan semakin terlibat dengan manufaktur additif untuk tujuan pengurangan berat dan optimasi kekuatan.

Prototipe dan Cadangan

Salah satu keuntungan terbesar manufaktur additif—di industri apa pun—adalah kemampuannya untuk membuat bagian sesuai permintaan dan di dalam rumah. Printer 3D dapat dipasang di mana saja dan dapat beroperasi sebagian besar secara otonom, yang berarti waktu tunggal untuk bagian cetak 3D sangat pendek. Karena hal ini, perusahaan penerbangan dapat dengan cepat memproduksi iterasi baru dari suatu bagian untuk pengujian segera, yang pada akhirnya memendahkan proses penelitian dan pengembangan (R&D) dan memungkinkan bagian diselesaikan lebih cepat.

Oleh karena itu, prototipasi yang lebih cepat adalah salah satu penggunaan utama manufaktur additif di penerbangan, dan hasilnya telah terbukti: menurut raksasa manufaktur additif Stratasys, penggunaan cetak 3D internal untuk prototipe penerbangan dapat menghasilkan penghematan waktu sekitar 43% dibandingkan dengan cetak injeksi dan perkakas CNC, dan sekitar 75% dibandingkan dengan pemotongan laser 2D.

Bidang lain di mana penerbangan dapat mendapat manfaat dari manufaktur additif adalah pemeliharaan inventaris. Pesawat komersial rata-rata terdiri dari sekitar 4 juta komponen, tidak semuanya diproduksi oleh produsen yang sama. Ini berarti pemasok pesawat harus menyimpan inventaris besar bagian cadangan jika pesawat memerlukan perbaikan. Membeli bagian cadangan tersebut dengan biaya besar, begitupun memperoleh properti untuk menyimpannya semuanya.

Printer 3D dapat memberikan solusi yang sangat membantu di bidang ini. Dengan menyimpan printer 3D di lokasi, perusahaan penerbangan dapat—daripada mengisi gudang besar dengan jutaan bagian cadangan mahal—cukup menyimpan perpustakaan digital bagian cadangan dalam format yang dapat dicetak seperti STL. Dengan cara ini, perusahaan dapat mencetak 3D bagian hanya saat diperlukan. Taktik menggunakan perpustakaan digital bagian cadangan secara bertahap diadopsi di banyak industri dan akan memakan waktu bertahun-tahun untuk diimplementasikan dalam skala besar, tetapi penerbangan bisa menjadi salah satu penerima manfaat terbesar.

3ERP memiliki pengalaman bertahun-tahun dalam membuat bagian prototipe untuk klien di penerbangan dan industri lainnya. Hubungi kami untuk penawaran cepat untuk setiap proyek.