Mengoptimalkan Desain Alat ROV Bawah Laut:Kustomisasi, Material &Ketahanan Korosi
Proses rumit dalam merancang dan menyesuaikan Kendaraan yang Dioperasikan Jarak Jauh (ROV) memanfaatkan presisi dan fleksibilitas industri CNC. Pemesinan suku cadang ROV memerlukan pertimbangan yang detail, terutama ketahanan terhadap korosi pada rumah aluminium bawah air, dan pemilihan material yang strategis seperti plastik rekayasa, yang dikenal karena sifat mekanik dan termalnya yang ditingkatkan.
Namun, kerumitan desain dan manufaktur seperti itu sering kali menimbulkan tantangan pemesinan. Dalam artikel ini, kami mempelajari teknis keberhasilan penerapan Kendaraan yang Dioperasikan dari Jarak Jauh di lingkungan bawah air. Ayo jelajahi!
Merancang Kendaraan yang Dioperasikan dari Jarak Jauh dan peralatan bawah laut memerlukan pertimbangan cermat terhadap beberapa faktor, termasuk perlindungan korosi, pemilihan material, dan penyelesaian permukaan.
1. Perlindungan Korosi dalam Produksi Rumah Aluminium Bawah Air
Rumah ROV bawah air adalah salah satu komponen paling penting dari ROV, yang melindungi perangkat elektronik penting dan mekanisme internal. Perlindungan terhadap korosi sangat penting dalam pembuatan wadah bawah air, yang bahan utamanya adalah aluminium.
Untuk memastikan umur panjang dan fungsionalitas komponen, termasuk rangka, perkakas, dan aksesori, biasanya digunakan pendekatan ganda terhadap perlindungan korosi:perlindungan lapisan dan perlindungan katodik, dengan fokus khusus pada perlindungan katodik aluminium untuk komponen ROV bawah air.
Perlindungan Lapisan terhadap Korosi
Kerentanan komponen ROV bawah air terhadap korosi di lingkungan laut memerlukan strategi pertahanan yang kuat. Perlindungan lapisan, dipandu oleh standar seperti NORSOK M-501, Sistem 7, memberikan penghalang awal. Metode ini banyak digunakan pada struktur bawah laut seperti housing ROV, suku cadang, dan manifold. Lapisan ini diterapkan dengan cermat untuk melindungi dari elemen laut yang korosif.
Perlindungan Katodik
Pelapisan saja tidak cukup untuk memberikan perlindungan menyeluruh pada bangunan bawah air. Ketidakcukupan ini menjadikan peran penting proteksi katodik, khususnya proteksi katodik aluminium. Aluminium merupakan anoda korban yang efektif dengan potensi sekitar -1,05. Saat diterapkan dalam pengaturan perlindungan katodik galvanik, anoda aluminium melindungi material dengan potensi lebih tinggi, sebuah prinsip yang penting dalam penyesuaian komponen ROV.
Bagaimana Cara Kerja Proteksi Katodik?
Mekanisme proteksi katodik aluminium di lingkungan bawah air melibatkan transformasi situs anoda aktif pada permukaan logam menjadi situs pasif atau katodik. Hal ini dicapai dengan menyuplai elektron bebas dari sumber yang lebih aktif – anoda korban, biasanya terbuat dari logam yang sangat aktif dibandingkan dengan baja. Dalam sistem pengorbanan ini, anoda aluminium menimbulkan korosi pada struktur yang dilindungi, sehingga secara signifikan memperpanjang umur rumah dan suku cadang ROV.
Memahami proses elektrokimia yang mendasari perlindungan ini sangat penting untuk desain prototipe ROV dan pengembangan ROV khusus. Interaksi antara dua logam berbeda, dengan adanya elektrolit (air garam), memulai aliran arus dari tempat yang lebih aktif (anodik) ke tempat yang kurang aktif (katodik). Penggunaan anoda aluminium pada pasangan galvanik ini merupakan pilihan strategis, mengingat tingkat aktivitasnya yang tinggi dibandingkan baja.
Pendekatan ini memastikan integritas struktural dan efektivitas operasional ROV, sehingga memungkinkannya melakukan tugas kompleks di lingkungan bawah laut yang menantang.
2. Meningkatkan Kinerja Peralatan Bawah Laut ROV dengan Plastik Rekayasa
Di bidang desain Kendaraan yang Dioperasikan Jarak Jauh (ROV), pemanfaatan plastik rekayasa, khususnya Polyoxymethylene (POM), sangat penting untuk meningkatkan kinerja alat ROV bawah air. Bahan-bahan ini, yang terkenal karena bobotnya yang ringan, ketahanan terhadap korosi, dan daya tahan, sangat diperlukan dalam pembuatan rangka ROV, nozel pendorong, kubah lensa kamera, dan berbagai bagian struktural.
POM, yang dikenal karena ketahanannya dan masa pakainya yang lama, sangat bermanfaat dalam aplikasi kelautan. Sifat gesekannya yang rendah menghilangkan kebutuhan akan pelumasan eksternal, sehingga mengurangi kebutuhan perawatan untuk peralatan ROV. Kompatibilitasnya dengan berbagai peralatan bawah laut dan ketahanannya terhadap tekanan lingkungan menjadikannya pilihan utama untuk desain ROV. Karakteristik yang melekat pada POM, termasuk ketangguhan, ketahanan terhadap benturan, dan kemampuan untuk mentolerir getaran dan abrasi, sangat selaras dengan tuntutan pengoperasian ROV bawah laut.
Plastik rekayasa seperti POM, PC, ABS, dan PP juga menawarkan fleksibilitas desain. Mereka memungkinkan pembuatan komponen ROV dengan beragam warna dan tekstur permukaan, memberikan manfaat estetika dan fungsional. Selain itu, sifat isolasi listrik dari plastik melindungi komponen elektronik sensitif di dalam ROV, memastikan fungsionalitas tidak terganggu selama misi bawah air.
Dalam kelestarian lingkungan laut, rekayasa termoplastik memberikan keuntungan yang signifikan. Banyak dari bahan-bahan ini dapat didaur ulang, sejalan dengan meningkatnya fokus pada pelestarian lingkungan dalam desain dan penerapan peralatan bawah laut. Penerapan bahan yang dapat didaur ulang dalam produksi ROV mengurangi dampak lingkungan dan mendukung tujuan keberlanjutan industri.
3. Memilih Permukaan Akhir yang Tepat untuk Suku Cadang ROV
Peralatan bawah laut harus beroperasi dalam kondisi ekstrem, dan penyelesaian permukaan secara signifikan menjamin efisiensi operasional. Beberapa finishing permukaan penting diterapkan, masing-masing disesuaikan dengan tuntutan unik lingkungan bawah laut.
- Anodisasi: Proses elektrokimia ini, yang sering diterapkan pada komponen aluminium, meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan daya tahan pakai. Cocok untuk perkakas ROV rangka ROV dan komponen rumah bawah air, sehingga memberikan permukaan non-konduktif yang tahan lama.
- Lapisan Serbuk: Menawarkan ketahanan korosi yang unggul, lapisan bubuk digunakan karena ketahanannya terhadap lingkungan laut yang keras. Cocok untuk komponen ROV yang lebih besar, memastikan umur panjang dan daya tarik estetika.
- Pelapisan Nikel Tanpa Elektro: Hasil akhir ini memberikan ketebalan lapisan yang seragam, ketahanan korosi yang sangat baik, dan peningkatan kekerasan. Ini sangat berguna untuk perkakas ROV rumit dan komponen mekanis yang memerlukan dimensi presisi dan daya tahan tinggi.
- Pelapis Keramik: Dikenal karena sifat kekerasan dan penghalang termalnya yang luar biasa, pelapis keramik digunakan pada bagian yang terkena suhu tinggi dan kondisi abrasif, seperti nozel pendorong.
- Lapisan Konversi Kromat: Diterapkan terutama pada komponen aluminium, lapisan ini memberikan ketahanan korosi yang baik, konduktivitas listrik, dan dasar yang baik untuk aplikasi cat selanjutnya.
Industri CNC, dengan kemampuan pemesinan presisinya, berperan penting dalam menerapkan hasil akhir ini secara akurat. Kombinasi yang tepat dari penyelesaian permukaan ini berkontribusi signifikan terhadap efisiensi, keandalan, dan umur panjang ROV bawah air.
Bagaimana Komponen Peralatan ROV Kustom dengan Pemesinan CNC?
ROV terdiri dari sistem propulsi bawah air, sistem kamera bawah air, sistem operasi, dan rangka utama. Kedalaman penyelaman ROV mengharuskan material memiliki kekuatan dan ketahanan korosi yang cukup, daya tahan yang lebih lama memerlukan komponen yang ringan dan kompak, dan komponen yang diproses memerlukan perakitan dan penyegelan yang sempurna.
Di bagian ini, kami akan berbagi studi kasus tentang cara menyesuaikan setiap jenis komponen ROV.
1. Sistem Propulsi Bawah Air
Sistem propulsi bawah air ROV terdiri dari pendorong baling-baling. Baling-baling ini memberikan penggerak pada kendaraan untuk mengontrol pergerakannya. Mereka menawarkan kemampuan manuver yang sangat baik dan efisiensi propulsi yang tinggi, memungkinkan penyesuaian langsung sudut sudu dan kecepatan putaran. Umumnya, sebagian besar ROV memiliki banyak pendorong, sehingga ROV dapat bergerak ke berbagai arah. Komponen baling-baling antara lain motor penggerak, bantalan, deflektor, dan bilah.
Nama
Bahan
Proses（prototipe)
Proses（produksi)
Permukaan Akhir
Drive Motor (cangkang pelindung)
ABS, PC, nilon
Pemesinan CNC
Cetakan injeksi
Seperti mesin
Bantalan
SS316
Pemesinan CNC
Pengecoran mati
Seperti mesin
Deflektor Udara
ABS, PC, nilon
Pemesinan CNC
Cetakan injeksi
Seperti mesin
Baling-baling
Paduan aluminium
Pemesinan CNC
Pengecoran mati
Pengamplasan/ Anodisasi
Motor penggerak dan deflektor keduanya terbuat dari bahan ABS, PC, dan nilon, yang memiliki ketahanan dan kekuatan benturan yang unggul. Bantalannya terbuat dari bahan SS316. Bantalan baja tahan karat tahan terhadap karat, menunjukkan ketahanan korosi yang tinggi, dan dapat beradaptasi dengan lingkungan laut dalam, memastikan masa pakai komponen yang lama.
Kunci dalam pembuatan komponen baling-baling adalah baling-baling itu sendiri. Bahan baling-balingnya dapat berupa paduan aluminium atau POM, yang memiliki kekuatan tinggi, ketahanan aus yang tinggi, dan ketahanan terhadap korosi, serta cocok untuk penggunaan di bawah air.
Penting untuk memastikan bahwa baling-baling yang diproduksi memiliki presisi pemrosesan yang tinggi, permukaan akhir yang baik, dan ringan untuk meningkatkan efisiensi dan kinerja ROV. Akurasi permukaan baling-baling merupakan faktor kunci dalam pengendalian vektor beberapa baling-baling, yang sering kali memerlukan hubungan lima sumbu yang presisi untuk pemesinan permukaan yang sempurna.
Setelah diproses, keakuratannya ditentukan dengan memindai perbedaan permukaan menggunakan pemindai 3D. Bilah baling-baling, setelah pemesinan, memerlukan pemolesan manual untuk mencapai kekasaran permukaan kurang dari Ra0,8μm. Permukaan yang halus dapat mengurangi hambatan aliran air, mengurangi gesekan berbahaya, dan meningkatkan masa pakai baling-baling.
2. Bingkai Utama
Rangka utama ROV sebagian besar terdiri dari rangka, kabin tahan tekanan, dan kompartemen baterai, yang berperan dalam melindungi komponen inti internal.
Nama
Bahan
Proses（prototipe)
Proses（produksi)
Permukaan Akhir
Bingkai
SS304
Pemesinan CNC
Pengecoran mati
Seperti mesin
Kabin Tahan Tekanan
AL6061-T4
Pemesinan CNC
Pengecoran mati
Dianodisasi keras
Cangkang Kompartemen Baterai
Paduan Aluminium
Pemesinan CNC
Pengecoran mati
Dianodisasi keras
Struktur kerangka keseluruhan ROV dilas dengan baja tahan karat. Struktur tipe rangka memiliki ruang internal yang besar, yang cukup untuk memasang komponen inti lainnya. SS304 memiliki ketahanan terhadap korosi yang sangat baik, dan tahan terhadap zat korosif di air laut. Ia juga memiliki kekuatan dan daya tahan tinggi, sehingga mampu bertahan dalam kondisi lingkungan laut yang keras, seperti kelembapan tinggi, perubahan suhu, dan guncangan mekanis.
Ruang tekanan terbuat dari AL6061-T4. Tabung aluminium presisi 6061-T4 terbuat dari aluminium berkualitas tinggi, menawarkan ketahanan aus dan korosi yang sangat baik. Dibandingkan dengan material logam lainnya, penerapan AL6061-T4 dapat mengurangi bobot keseluruhan ROV, meningkatkan kecepatan propulsi dan kinerja ROV secara keseluruhan. Selama tahap produksi, pembelian pipa berongga AL6061-T4 untuk pemrosesan dapat menghemat biaya material.
Teknologi canggih bertenaga baterai memungkinkan ROV menjadi otonom dan portabel tanpa dikontrol secara fisik oleh tambatan. Kompartemen baterai ROV menggunakan casing paduan aluminium yang kuat dan tahan air untuk melindungi baterai lithium internal. Saat terisi penuh, ROV dapat bekerja normal selama 8-10 jam.
3. Sistem Pencitraan Tambahan Bawah Air
Sistem pencitraan tambahan bawah air ROV terutama terdiri dari kamera bawah air dan sonar pencitraan. Kamera bawah air berfungsi sebagai perangkat navigasi dan observasi/pengukuran, sedangkan sonar pencitraan dapat mendeteksi medan bawah air atau objek kompleks menggunakan gelombang suara, yang sangat berguna dalam menghindari rintangan besar.
Kamera definisi tinggi dari kamera bawah air terletak di kabin pendeteksi. Ujung depan kabin pendeteksi dilengkapi dengan lensa setengah lingkaran untuk memenuhi persyaratan transmisi cahaya kamera internal. Kabin deteksi dan lensa setengah lingkaran keduanya diproses oleh CNC.
NamaBahanProses（prototipe)Proses（produksi)Permukaan AkhirKabin DeteksiPaduan aluminium/ Pemesinan POMCNCDie casting/ Cetakan injeksiAnodisasi kerasSeperti yang dikerjakan dengan mesinResinPencetakan 3D (SLA)Bahan baku Lensa Setengah LingkaranPemesinan PMMACNC tembus pandangCetakan injeksiPolandia transparanResin transparanPencetakan 3D (SLA) Bahasa Polandia transparan
Sebelum produksi formal, kami dapat menggunakan layanan pencetakan 3D dan pemesinan CNC untuk pengujian prototipe kabin pendeteksi dan lensa setengah lingkaran. Pencetakan 3D memungkinkan produksi prototipe dengan cepat untuk memverifikasi struktur dan dimensi dasar. Namun, presisi pemesinan pencetakan 3D tidak tinggi, dan materialnya relatif rapuh serta tidak tahan terhadap tekanan. Efek transparansi lensa setengah lingkaran yang diproduksi dengan pencetakan 3D juga lebih rendah dibandingkan dengan permesinan CNC. Untuk mencapai perakitan yang presisi dan penyegelan kedap air, pemesinan CNC tetap diperlukan.
Pembuatan prototipe menggunakan pemesinan CNC memungkinkan ruang deteksi dibuat dari paduan aluminium atau POM. POM dan paduan aluminium anodisasi memiliki kekuatan tinggi, ketahanan aus yang tinggi, dan ketahanan korosi, sehingga memenuhi lingkungan bawah air bertekanan tinggi. Untuk mengintegrasikan berbagai sensor akustik dan optik, struktur modul kabin deteksi kompak; pada saat yang sama, perakitan dan penyegelan yang presisi harus dipastikan.
Ada persyaratan ketat untuk toleransi permukaan perakitan dan penyelesaian permukaan. Toleransi permukaan perakitan harus mencapai ±0,025MM, dan kekasaran permukaan harus mencapai Ra0,8μm. Lensa setengah lingkaran menggunakan bahan PMMA, dan permukaannya perlu dipoles secara manual antara Ra 0,02μm dan Ra 0,04μm untuk memenuhi persyaratan ketahanan tekanan dan transmisi cahaya untuk kamera internal.
4. Sistem Operasi
ROV kelas pekerja dapat dilengkapi dengan lengan manipulator untuk pengoperasiannya. Lengan manipulator yang digerakkan secara hidraulik banyak digunakan dalam operasi laut dalam, menawarkan kemampuan menahan beban yang kuat dan pergerakan yang mulus sehingga meningkatkan efisiensi operasional dan mengurangi biaya tenaga kerja. Lengan manipulator hidrolik sebagian besar terdiri dari badan lengan, rangka boom, poros penggerak, dan pegangan tangan.
Nama
Bahan
Proses（prototipe)
Proses（produksi)
Permukaan Akhir
Badan lengan
AL 7075
Pemesinan CNC
Pengecoran mati
Anodisasi keras
Booming
SS304
Pemesinan CNC
Pengecoran mati
Seperti mesin
Poros penggerak
SS304
Pemesinan CNC
Pengecoran mati
Seperti mesin
Pegangan Tangan
SS304
Pemesinan CNC
Pengecoran mati
Seperti mesin
Badan lengan manipulator terbuat dari bahan AL7075, yang dikenal karena sifatnya yang ringan, respons cepat, kekuatan tinggi, dan peningkatan ketahanan terhadap korosi berkat perlakuan permukaan anodisasi yang keras. Struktur lengan, poros penggerak, dan pegangan tangan semuanya terbuat dari SS304, yang tahan korosi, berkekuatan tinggi, serta mudah dibersihkan dan dirawat. Setelah pengoperasian, lengan robot dapat dibersihkan dengan air.
Manipulator yang digerakkan secara hidraulik dicirikan oleh ukurannya yang kecil, ringan, inersia rendah, struktur kompak, dan tata letak yang fleksibel. Poin penting dalam pemrosesan manipulator yang digerakkan secara hidraulik adalah keakuratan pencocokan sumbu lubang dan persyaratan penyelesaian permukaan. Toleransi lubang poros penggerak lengan robot adalah H7, sedangkan kekasaran permukaan bagian-bagiannya harus mencapai Ra0,8μm. Pemesinan presisi tinggi dan permukaan halus dapat mengurangi keausan lengan robot dan memperpanjang masa pakainya.
Tantangan Pemesinan ROV
Perancangan dan pembuatan peralatan bawah laut menghadirkan beberapa tantangan yang harus diatasi oleh industri CNC untuk mencapai hasil yang optimal.
1. Menjaga Daya Tahan dengan Presisi
Tantangan utama dalam desain ROV adalah memastikan ketahanan rangka dan komponen, mengingat seringnya terjadi benturan dan lingkungan bertekanan tinggi. Mesin CNC unggul dalam membuat rangka dinding dan sudut dengan presisi maksimal, yang merupakan faktor kunci dalam menjaga keseluruhan struktur dari lingkungan laut yang keras.
Selain itu, pembuatan lubang dan bagian khusus, serta menjaga ketebalan yang sesuai sangat penting untuk ketahanan ROV. Ketelitian dalam proses ini memastikan komponen ROV, termasuk rangka, dapat menahan benturan berulang yang biasa terjadi selama eksplorasi bawah air.
Hal ini karena lubang dan bagian khusus, yang dikerjakan sesuai spesifikasi yang tepat, mendistribusikan tegangan secara lebih merata ke seluruh struktur, sehingga mengurangi kemungkinan kegagalan akibat tekanan atau benturan. Mempertahankan ketebalan yang diperlukan di area utama akan semakin meningkatkan ketahanan struktural ROV, memastikan ROV tetap kuat dan andal selama pengoperasian.
2. Isolasi dan Penyegelan Listrik yang Benar
Dalam manufaktur ROV, penyegelan dan isolasi listrik sangat penting.
Rekayasa termoplastik seperti Polyoxymethylene (POM) memainkan peran penting dalam isolasi listrik dan penyegelan ROV. POM memiliki sifat penyerapan air yang rendah dan dapat mempertahankan integritas di bawah tekanan dan dalam lingkungan garam. Hal ini memastikan sistem kelistrikan tahan lama dan mencegah masuknya air, yang sangat penting untuk keandalan operasional ROV bawah air.
3. Memenuhi Persyaratan Khusus
Menyesuaikan ROV untuk memenuhi persyaratan operasional tertentu menimbulkan tantangan yang signifikan. Proses pengembangan biasanya dimulai dengan pemodelan 3D, diikuti dengan pengujian ketat, termasuk Analisis Elemen Hingga (FEA) dan analisis struktural. Pendekatan ini mengidentifikasi potensi kelemahan dan memungkinkan penyesuaian sebelum produksi.
Pemesinan suku cadang ROV yang rumit memerlukan penggunaan mesin 5 sumbu integratif. Mesin-mesin ini memfasilitasi pemesinan presisi pada bagian-bagian kompleks, memastikan bahwa setiap komponen memenuhi spesifikasi yang tepat dari desain ROV khusus. Ketepatan seperti itu sangat penting agar berhasil mengintegrasikan semua fitur dalam ROV, memastikan fungsionalitas dan keandalannya dalam beragam tugas bawah laut.
Kesimpulan
Merancang dan mengerjakan bagian-bagian ROV menuntut presisi, daya tahan, dan penyesuaian untuk memenuhi tantangan unik lingkungan bawah laut. Untuk mengatasi tantangan ini memerlukan pendekatan yang cermat dalam pemilihan material, teknik pemesinan, dan pengujian desain. Bagi mereka yang ingin mengatasi kerumitan dalam desain dan pemesinan suku cadang ROV, sangat disarankan untuk berkonsultasi dengan ahli di bidangnya untuk memastikan kinerja optimal dan keandalan sistem ROV.
