Tentu saja Anda telah mendengar banyak hype seputar pencetakan 3D dan manufaktur aditif dalam beberapa tahun terakhir, yang memberikan ekspektasi (di media) bahwa pabrik “tradisional” akan segera tidak ada lagi. Perbincangan mengenai metode-metode baru yang menakjubkan, mengenai pencetakan langsung suku cadang plastik, karet, dan logam, serta pencetakan suku cadang militer dan orbital, sedang menyambut fajar baru.
Mungkin.
Namun, di satu sektor, dampaknya sangat nyata dan langsung, dan setidaknya sebagian dari hype tersebut tidak salah sasaran!
Dengan kemajuan pesat yang terjadi dalam teknologi pencetakan 3D, industri dirgantara berada di garis awal perjalanan revolusioner, terutama di bidang komponen struktural dengan presisi rendah dan fungsi lebih sederhana. Pencetakan 3D telah muncul sebagai teknik terobosan dalam menciptakan komponen yang rumit dan dibuat khusus dengan cepat, selama Anda tidak mencoba mencari solusi berbiaya rendah.
Pencetakan 3D dapat digunakan untuk membuat komponen yang sangat ringan dan tahan lama dengan desain yang sulit dibuat, memaksimalkan kinerja dan efisiensi bahan bakar sambil mematuhi standar keselamatan yang sangat ketat di sektor ini. Untuk memahami potensi penuh dari teknologi inovatif ini, ada baiknya untuk memeriksa fakta inti dan ekspektasi terdepan dari pencetakan 3D dan bagaimana hal tersebut dapat diterapkan pada persyaratan manufaktur dirgantara.
Dalam artikel ini kita akan mengeksplorasi kompleksitas pencetakan 3D dan bagaimana pencetakan 3D mengubah masa depan fabrikasi komponen struktural di sektor kedirgantaraan, memberikan Anda dasar untuk dapat memperluas pengetahuan Anda dari titik awal yang percaya diri (dan bebas hype).
Tujuan utama pencetakan 3D untuk komponen struktural kedirgantaraan adalah untuk membuat suku cadang dengan cara yang layak secara komersial dan secara ketat mematuhi standar keselamatan dan lingkungan yang berlaku serta tuntutan keselamatan pesawat. Memproduksi dengan cepat suku cadang yang rumit dan ringan serta komponen yang dibuat khusus yang memungkinkan siklus pemeliharaan/pengembangan yang cepat dan menjaga kinerja pesawat dan pesawat ruang angkasa membantu menghasilkan penerbangan yang andal/aman dan hemat biaya. Geometri rumit yang lambat atau tidak mungkin dihasilkan menggunakan metode konvensional kini dapat dibuat dengan cepat menggunakan pencetakan 3D. Industri dirgantara memulai proses inovasi baru berkat pencetakan 3D.
Komponen struktur ruang angkasa yang dapat digunakan untuk pembuatan aditif meliputi:
Komponen struktural dan fungsional dirgantara sedang dicetak 3D menggunakan data CAD (Computer-Aided Design) yang diproses menjadi objek nyata dengan menyimpan dan menggabungkan material, lapis demi lapis untuk dengan cepat membangun bagian jadi. Daftar berikut menguraikan proses ini secara lebih rinci:
Selain membuat komponen dengan geometri kompleks dengan cepat, mengurangi limbah material, dan memproduksi komponen ringan dengan performa yang lebih baik, pencetakan 3D menawarkan lebih banyak kebebasan desain kepada insinyur dibandingkan metode fabrikasi lainnya.
Keunggulan umum pencetakan 3D di industri dirgantara adalah:
Kekurangan pencetakan 3D di industri dirgantara antara lain:
Telah ada eksplorasi berbagai aplikasi komponen struktural cetak 3D dalam industri dirgantara, namun penggunaan dalam penerbangan masih terbatas. Braket sayap, komponen aktuator untuk pesawat terbang, bilah rotor drone, nozel bahan bakar, ruang bakar, dan bahkan bagian struktur internal mesin adalah beberapa contoh komponen yang tertinggal dan diterima dengan baik. Penggunaan ini menyoroti kemampuan beradaptasi dan potensi luar biasa dari metode manufaktur ini dalam potensinya untuk memberikan dampak pada sektor ini. Jelas bahwa pencetakan 3D akan mengubah proses manufaktur di sektor ini dengan kemungkinan yang tidak terbatas.
Beberapa bahan yang digunakan dalam pencetakan 3D komponen struktur ruang angkasa antara lain:
Titanium adalah material berperforma tinggi yang cocok untuk sektor dirgantara, karena biayanya yang tinggi tidak terlalu mahal dan rasio kekuatan terhadap berat serta kinerja korosinya yang luar biasa sangat bermanfaat. Selain itu, proses manufaktur yang digunakan untuk produksi suku cadang titanium terbatas dan kesulitan produksinya cukup besar. Manufaktur aditif mengatasi sebagian besar masalah manufaktur ini dan menghasilkan suku cadang berkinerja tinggi yang menawarkan ketahanan rantai pasokan dan kesulitan logistik yang jauh lebih rendah.
Aluminium bukanlah pilihan kedua yang buruk dibandingkan titanium, karena aluminium memberikan rasio kekuatan terhadap berat yang hampir sama serta bahan baku dan biaya pemrosesan (tradisional) yang jauh lebih rendah. Rantai pasokan yang jauh lebih mudah untuk bahan-bahan manufaktur aditif berarti ada lebih banyak pilihan untuk dipilih, dan energi pembangunan lebih rendah, sehingga memungkinkan penggunaan peralatan berdaya rendah atau dalam operasi pembangunan lebih cepat. Aluminium umumnya menawarkan sifat korosi yang baik untuk aplikasi ruang angkasa dan hal ini dapat ditingkatkan secara signifikan dengan anodisasi, membentuk lapisan oksida yang terkontrol dan presisi pada bagian yang tidak mengandung oksigen, bahkan saat basah.
Paduan nikel menawarkan kinerja ekstrem pada suhu tinggi, serta ketahanan korosi yang sangat baik. Suku cadang paduan nikel yang dicetak 3D telah menarik banyak minat di sektor kedirgantaraan, terutama untuk penggunaan eksperimental pada bilah turbin, aplikasi nyata dalam penerbangan di ruang bakar dan suku cadang knalpot untuk turbin gas, serta komponen mesin roket yang digunakan panas. Paduan super nikel memainkan peran penting dalam meningkatkan efisiensi dan keandalan sistem penting secara keseluruhan.
Baja tahan karat dengan beberapa tingkatan banyak digunakan dalam manufaktur aditif di berbagai sektor non-dirgantara, memberikan kekuatan dan ketahanan korosi yang luar biasa pada perkakas, peralatan industri, dan banyak lagi. Komponen cetakan 3D dari baja tahan karat dapat menawarkan komponen struktural dan fungsional yang kuat dan tahan lama untuk aplikasi tekanan tinggi di ruang angkasa. Bagian-bagian yang mendukung keberhasilan pengoperasian udara dan pesawat ruang angkasa pada roda pendaratan, termasuk penyangga dan struktur pendukung, terbuat dari keluarga paduan ini dan harus memenuhi tuntutan pendaratan yang luar biasa. Kombinasi khas antara ketahanan terhadap korosi, kekuatan, dan daya tahan menjadikan baja tahan karat berbeda dan menjadikannya pilihan ideal untuk komponen yang penting bagi kekuatan (bukan yang penting berat) di sektor ini. Meskipun baja tahan karat memiliki kekuatan yang lebih besar, aluminium menunjukkan rasio kekuatan terhadap berat yang jauh lebih unggul, namun ketahanannya lebih rendah pada pembebanan siklik.
Polimer yang diperkuat serat karbon (CFRP) dengan cepat diadopsi sebagai pilihan material yang baik dalam banyak aplikasi yang membutuhkan bobot rendah dan kekuatan tinggi. CFRP menggabungkan polimer berbobot rendah dengan kekuatan logam. Mereka memainkan peran yang semakin penting dalam industri dirgantara, dengan meningkatkan efisiensi bahan bakar, mengurangi emisi, dan meningkatkan kinerja/kapasitas angkat pesawat dan pesawat ruang angkasa secara keseluruhan serta meningkatkan ketahanan terhadap guncangan. CFRP dapat mengurangi bobot pesawat hingga 20%. Pencetakan 3D struktur sandwich dengan berbagai bentuk inti, menggunakan serat karbon kontinu, dapat diterapkan pada berbagai elemen struktur di ruang angkasa, sama dengan sektor bernilai tinggi lainnya. Pesawat modern biasanya menggunakan struktur sandwich polimer yang diperkuat serat karbon (CFRP) untuk elevator, kemudi, dan bilah kemudi sebagai permukaan kontrol penerbangan.
Polimer berkinerja tinggi, seperti PEI (ULTEM), PEEK, PEKK dan PPSU, menunjukkan sifat mekanik yang luar biasa, dan ketahanan terhadap suhu tinggi dibandingkan dengan banyak polimer standar yang biasa digunakan dalam aplikasi teknik. Polimer seperti nilon, ABS (acrylonitrile butadiene styrene), atau polietilen jauh lebih rapuh jika terkena beban dan panas. Menggabungkan serat karbon terputus-putus dengan polimer PEKK berkinerja tinggi menghasilkan material komposit dengan sifat yang jauh lebih baik.
Komposit keramik semakin banyak tersedia untuk proses pembuatan aditif, namun penerapannya lambat karena basis pengetahuan yang terbatas, di luar bidang spesialis. Keunggulannya cukup besar—ketangguhan, kekerasan, dan ketahanan luar biasa terhadap suhu tinggi, menjadikannya ideal untuk aplikasi luar angkasa yang sangat menuntut. Komponen keramik yang dicetak menggunakan manufaktur aditif memiliki potensi besar untuk sektor dirgantara, menawarkan bobot yang ringan, kekuatan tinggi, dan ketahanan lingkungan yang baik, namun sertifikasi keselamatan yang ketat memakan waktu dan belum tercapai. Meskipun teknik seperti IJP dan 3DP menghasilkan bahan berpori, hanya ada sedikit perawatan permukaan dan pelapis yang tepat. Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat panduan kami tentang Apa itu Keramik.
Invar adalah paduan nikel-besi yang terkenal karena koefisien muai panasnya yang sangat rendah. Hal ini menjadikannya ideal untuk aplikasi yang memerlukan stabilitas dimensi dalam kondisi suhu yang sangat bervariasi, yang propertinya terbawa ke dalam pembuatan aditif. Properti unik ini menjadikannya sangat berharga di berbagai industri, termasuk teknik dirgantara. Penggunaan inovatif Invar dalam pencetakan 3D adalah pendekatan perintis yang masih dalam tahap percobaan, dengan janji menawarkan peningkatan kemampuan dalam hal kontrol dan stabilitas dimensi.
Di sektor kedirgantaraan, tantalum digunakan di bagian-bagian penting yang mengalami operasi suhu tinggi dan tekanan tinggi. Ketahanan korosi panas Tantalum sangat menguntungkan dalam aplikasi ruang angkasa, di mana paparan terhadap gas buang, kelembapan panas, dan suhu yang berubah dengan cepat, biasa terjadi pada turbin gas. Tantalum, bersama dengan logam tahan api lainnya, sangat sulit diproses dengan cara tradisional, namun manufaktur aditif dapat mengatasi tantangan ini. Aplikasi spesifiknya meliputi:bilah turbin, segmen nosel untuk penggerak satelit, dan komponen untuk penerbangan hipersonik.
Paduan kobalt-krom digunakan karena kombinasi sifatnya yang baik—kekuatan tinggi, ketahanan aus, dan biokompatibilitas. Bahan ini semakin banyak ditemukan dalam aplikasi ruang angkasa, khususnya pada komponen mesin turbin gas, karena kemampuannya menahan suhu tinggi dan tekanan mekanis yang bervariasi dengan cepat. Paduan kobalt-krom berfungsi dalam konteks ruang angkasa untuk komponen mesin, bagian struktural pesawat terbang, komponen mesin roket, dan pelindung panas. Untuk informasi lebih lanjut, lihat panduan kami tentang Superalloy.
Ya. Sebelum digunakan di pesawat terbang, komponen struktur ruang angkasa yang dicetak 3D harus mendapat persetujuan FAA atau EASA, setelah pengujian yang ketat. Sektor ini tentu menempatkan prioritas tinggi pada keandalan dan keselamatan demi pelestarian kehidupan (dan peralatan), sehingga komponen-komponen ini harus melalui prosedur pengujian dan validasi yang ketat. Badan pengatur seperti Federal Aviation Administration (FAA) dan Badan Keamanan Penerbangan Uni Eropa (EASA) menerapkan kontrol yang ketat. Standar ini menjamin pengoperasian pesawat yang aman dan andal.
Penggunaan manufaktur aditif dalam industri dirgantara berada pada jalur pertumbuhan. Pabrikan dirgantara secara bertahap mengganti beberapa komponen penahan beban dan area panas dari pengecoran tradisional ke pencetakan 3D, meskipun terdapat implikasi harga saat ini pada pasokan yang masih baru dan berbiaya tinggi ini. Pertumbuhan penetrasi dan permintaan akan teknologi manufaktur aditif terus berkembang di sektor ini. Penggunaan pencetakan 3D di ruang angkasa diperkirakan akan meningkat pada periode mendatang sebagai akibat dari perkembangan teknologi pencetakan yang meningkatkan kinerja dan menurunkan harga. Untuk informasi lebih lanjut, lihat panduan kami tentang Cara Kerja Printer 3D.
Proses dan bahan yang digunakan dalam komponen struktural pencetakan 3D untuk ruang angkasa sangat berbeda dengan yang digunakan dalam manufaktur tradisional. Pencetakan 3D menggunakan teknik aditif untuk membuat bagian lapis demi lapis dari model digital dibandingkan dengan proses subtraktif seperti permesinan atau proses satu bagian seperti pengecoran. Geometri yang kompleks, pengurangan limbah yang signifikan, dan siklus pengembangan/pengujian yang tangkas dalam desain dimungkinkan oleh hal ini. Banyak material yang berpotensi dicetak 3D sebagai alternatif dari prosedur pemesinan, pencetakan, atau pengecoran.
Kat de Naoum
Kat de Naoum adalah seorang penulis, penulis, editor, dan spesialis konten dari Inggris dengan pengalaman menulis lebih dari 20 tahun. Kat memiliki pengalaman menulis untuk berbagai organisasi manufaktur dan teknis serta menyukai dunia teknik. Selain menulis, Kat juga menjadi paralegal selama hampir 10 tahun, tujuh di antaranya bekerja di bidang keuangan kapal. Dia telah menulis untuk banyak publikasi, baik cetak maupun online. Kat memiliki gelar BA dalam bidang sastra dan filsafat Inggris, dan MA dalam penulisan kreatif dari Kingston University.
Baca artikel lainnya oleh Kat de Naoum
pencetakan 3D
Penginderaan gas adalah fungsi penting tetapi teknologinya tidak berubah dalam beberapa dekade. Jadi, ketika saya mendengar tentang jenis sensor baru dari NevadaNano (Sparks, NV), saya memutuskan untuk mewawancarai Ben Rogers, Direktur Teknik mereka. Spektrometer Sifat Molekuler Mereka menyebut sen
Abstrak Dalam karya ini, kami melaporkan sifat transpor listrik dalam pesawat dari gelombang tengah (MWIR) dan inframerah gelombang panjang (LWIR) superlattices InAs/GaSb tipe-II (T2SLs) yang ditumbuhkan oleh sistem epitaksi berkas molekul (MBE) pada GaAs (001) substrat. Ketidakcocokan kisi yang be
Abstrak Mioglobin serum adalah salah satu penanda paling awal untuk diagnosis infark miokard akut. Oleh karena itu, penting untuk mengembangkan teknologi pengujian di tempat perawatan untuk deteksi mioglobin. Dalam karya ini, kami melaporkan plasmonic immunoassay yang sensitif berdasarkan perubahan
Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari apa itu katrol? bagaimana cara kerjanya? Bagian-bagiannya, cara kerjanya, aplikasinya, dan jenis katrol dijelaskan dengan contoh dan gambar . Unduh file PDF artikel ini di bagian akhir. Apa itu Katrol? Katrol adalah komponen mekanis yang digunakan untuk mem
