Keynote SAMPE 2018 Sorot Masa Depan Bahan Komposit

Sesi umum SAMPE 2018 menampilkan pengumuman tiga kertas terbaik yang disajikan pada konferensi, dan keynote yang dipresentasikan oleh Carmelo Lo Faro, presiden, Solvay Composite Materials (Alpharetta, GA, AS).

Tiga kertas terbaik adalah:

• Peringkat pertama: “Pembuatan Prepreg Out-of-Autoclave dengan Permeabilitas Melintasi Tinggi oleh Dewetting Film Polimer,” Sarah G. K. Schechter, Timotei Centea dan Steven R. Nutt
• Peringkat kedua: “Penyimpangan Panel Compression Molded Tipis dengan Serat Karbon Panjang Tidak Kontinyu/Polyetheretherketone,” Caroline Collins dan Pascal Hubert
• Peringkat ketiga: “Daur Ulang Komposit Amin/Epoxy Dengan Pengolahan Kimia pada Tekanan Atmosfer,” Yijia Ma, Travis J. Williams dan Steven R. Nutt

Untuk keynote-nya, Lo Faro meninjau evolusi bahan, dari tembaga pada 8700 BC, bata jerami/lempungan pada 2500 BC, baja pada 1851 AD, aluminium pada 1889, titanium pada 1950, hingga evolusi komposit pada tahun 1950 dan 1960, diikuti dengan pertumbuhan teknologi penerbangan (1970-2010) dalam terobaan komersial dan pertahanan.

Dengan konteks tersebut, ia berbicara tentang tiga ‘era’ komposit: era penurunan bobot (1970-1995), era manufaktur (1995-hari ini) dan era berikutnya, yang disebutnya era industrialisasi dan simulasi.

Dia menyarankan bahwa otomatisasi proses manufaktur telah menjadi penguat signifikan dari konstruksi komposit dalam arena struktur pesawat komersial. Teknologi infusi saat ini meningkatkan keterjangkauan dan menghasilkan tarif manufaktur yang layak, katanya, menyebutkan sayap C Series milik Bombardier (Montreal, QC, Kanada), yang dibuat dengan resin umur pot tinggi dan kain non-crimp. Dia menyoroti balang kipas mesin CFM LEAP, yang dibuat menggunakan resin keras dan preform benang 3D; dan sayap MS-21 milik Irkut dari Moskia, Rusia, yang dibuat melalui penempatan serat otomatis tape kering yang diinfus dengan resin keras. “Saya tidak percaya aluminium dan titanium mencapai sebanyak yang komposit capai dalam 30 tahun pertama mereka,” berpendapatnya.

Dapatkah kita claim kemenangan? Lo Faro menanyakan. Singkatnya, jawabnya, tidak — masih banyak yang bisa dilakukan. Untuk tumbuh lebih lanjut, komposit harus memberikan lebih banyak nilai, katanya. Tantangan dan peluang di masa depan mungkin mencakup pengepresan, komposit termoplastik untuk struktur besar, cetak 3D, gabungan, simulasi, pengelolaan kompleksitas, dan tentunya biaya.

LoFaro juga menyisipkan “sebuah peringatan kecil — hype cycle,” di mana minat menjadi antusiasme berlebihan (hype), dan kemudian, “setelah waktu kekecewaan,” menemukan tempatnya dalam realitas. Masa depan, katanya, akan didorong oleh skala industri dan ekonomi; konvergensi praktik penerbangan dan otomotif; dan pentingnya sistem produksi dibandingkan produk akhir.

Beralih ke komposit termoplastik, Lo Faro membahas PEEK, PEKK, PAEK dan compression molding berkelanjutan. Komposit termoplastik bukanlah hal baru, ingatkan pendengarnya. Lebih lanjut, ia mengharapkan pertumbuhan pada Abad ke-21 akan didorong oleh maturitas proses manufaktur seperti otomotif yang efektif biaya yang dikembangkan dalam 15 tahun terakhir: terutama compression molding, compression molding berkelanjutan dan stamp forming. Jika rantai pasok penerbangan akan mengembangkan dan membangun struktur komposit termoplastik besar, maka harus mematangkan sistem molding/forming out-of-autoclave yang mampu pemanasan/pemendaman cepat.

Lo Faro juga menyentuh additive manufacturing (AM). Awalnya, katanya, AM dapat mendukung manufaktur alat dan fixture. Di masa depan, AM dapat menyediakan pembuatan alat on-demand, dan dapat meningkatkan operasi pemeliharaan dan perbaikan komposit (MRO). Di sini juga, katanya, ada peluang untuk menggabungkan AM dengan machine learning. Namun, katanya, lebih banyak kolaborasi diperlukan antara pemesan mesin dan bahan.

Lo Faro kemudian menyebutkan tiga kebutuhan simulasi dan modeling penting untuk industri komposit:

• Modeling molekuler — memberikan informasi pada eksperimen dan meningkatkan kecepatan waktu pasar
• Kecerdasan buatan — diterapkan pada desain dan penemuan bahan
• Sertifikasi dengan analisis — yang disebutnya Holy Grail

Teknologi ini memiliki potensi untuk memperpendek waktu pengembangan melalui desain molekuler yang dioptimalkan untuk properti yang ditingkatkan, mengubah cara bahan itu sendiri dikembangkan. Masa depan sekarang, katanya, untuk modeling multi-skala untuk mempercepat inovasi dan adoppsi komposit serta prediksi kegagalan.

Lo Faro menyelesaikan dengan optimis: “Ketika kita melihat 40 tahun ke depan, saya percaya komposit adalah bahan yang akan melebihi kemampuan logam.”