Hei kamu, para tech enthusiast dan penggiat industri masa depan! Pernahkah kamu membayangkan bisa memperbaiki pesawat terbang hanya dengan “menyemprotkan” material baru? Kedengarannya seperti adegan di film sci-fi, bukan? Tapi, spoiler alert, teknologi ini beneran ada dan sedang dikembangkan!
Revolusi Manufaktur dengan Additive Manufacturing
Additive Manufacturing (AM), atau yang lebih dikenal dengan sebutan 3D printing, sedang mengubah cara kita memandang manufaktur. Dahulu, kita harus membuang banyak material untuk membuat suatu produk. Kini, kita bisa membuat sesuatu dari nol dengan menambahkan material lapis demi lapis. Bayangkan seperti membuat kue lapis; bedanya, ini bukan tentang kue, tapi tentang high-performance parts untuk pesawat, turbin, atau bahkan implan medis! Proses ini tak hanya lebih efisien, tetapi juga lebih ramah lingkungan.
Tapi, tunggu dulu! 3D printing itu luas, dan ada berbagai macam teknik di dalamnya. Salah satunya adalah Cold Spray. Teknik ini melibatkan penyemprotan partikel material dengan kecepatan tinggi ke permukaan untuk membentuk lapisan atau bahkan objek 3D. Kedengarannya sederhana? Tunggu sampai kamu tahu tantangannya!
Tantangan Cold Spray Konvensional
Teknik cold spray konvensional memang punya banyak kelebihan. Namun, ada beberapa kendala yang perlu diatasi. Salah satunya adalah penggunaan gas helium sebagai carrier gas saat bekerja dengan material high-strength, seperti titanium dan aluminium alloy. Helium memang efektif, tapi harganya… astaga, bisa bikin dompet menjerit! Selain itu, sistem recycling helium yang terbatas juga membatasi ukuran komponen yang bisa diproses.
“Bayangkan mencoba melapisi bagian dari airplane cladding,” ujar Dr. Andrew Cockburn, Senior Research Associate di CIP (Centre for Industrial Photonics), University of Cambridge. “Melakukannya dalam batasan sistem recycling helium itu tidak realistis.” Nah, dari sinilah ide brilian itu muncul: bagaimana kalau kita menggunakan laser?
LACS: Laser-Assisted Cold Spray, Masa Depan Manufaktur?
Laser-Assisted Cold Spray (LACS) adalah teknik AM yang dikembangkan oleh CIP, University of Cambridge, yang menggabungkan teknik cold spray dengan pemanasan laser lokal. Dengan memanaskan substrat menggunakan laser, tegangan luluh material berkurang, memungkinkan solid-state bonding tanpa pelelehan. Hasilnya? Lapisan yang lebih kuat, lebih andal, dan lebih efisien.
LACS: Lebih Keren dari Cold Spray Biasa?
LACS menawarkan sejumlah keunggulan dibandingkan cold spray tradisional. Selain meningkatkan efisiensi deposisi dan kekuatan ikatan, LACS juga memungkinkan deposisi pada kecepatan partikel yang lebih rendah. Ini penting untuk material sensitif seperti lapisan nano-structured dan rare earth magnets. Material yang lebih keras dan sulit, seperti cermets, refractory metals, dan oxidation-resistant alloys, juga lebih mudah dideposisi dengan LACS. Pemanasan laser mengurangi tegangan sisa dalam lapisan, meningkatkan sifat mekanik dan meminimalkan porositas.
- Efisiensi: Aplikasi lapisan hingga 10 kilogram per jam.
- Suhu Lebih Rendah: Beroperasi pada suhu 400-700°C dibandingkan dengan cold spray konvensional yang bisa mencapai 1200°C.
- Material Komposit: Memungkinkan penyesuaian sifat lapisan dengan menggunakan customized powders dan komposisi graded.
Aerospace: Langit Bukanlah Batas!
Kemampuan LACS untuk memproduksi dan memperbaiki custom parts membuatnya sangat cocok untuk industri aerospace. Bayangkan jika kita bisa memperbaiki sayap pesawat yang rusak langsung di tempat, tanpa perlu mengirimkannya ke pabrik. Atau, bayangkan jika kita bisa membuat suku cadang yang langka dengan cepat dan efisien. LACS mewujudkan semua itu.
Metode perbaikan konvensional seperti pengelasan seringkali tidak cocok untuk material high-performance seperti aluminium seri 6000. Panas yang dihasilkan dapat melemahkan area yang diperbaiki dan mengurangi integritas strukturalnya. Tim Professor Bill O’Neill telah menunjukkan bahwa pemanasan laser lokal LACS memungkinkan penambahan material baru tanpa mengorbankan bagian aslinya. Sistem LACS juga dapat diprogram untuk membuat suku cadang langsung dari model digital, memungkinkan produksi cepat geometri kompleks.
LACS: Lebih dari Sekadar Lapisan?
Tim CIP tidak berhenti di sini. Tujuan mereka selanjutnya adalah mengembangkan teknologi LACS untuk memungkinkan 3D printing bentuk kompleks. Mereka sedang menjajaki opsi seperti memasang workpiece pada lengan robot untuk gerakan 3D penuh dan meningkatkan kontrol atas arah aliran powder untuk menghasilkan tepi yang presisi dan halus.
“Saat ini, kita memiliki sedikit kontrol atas bentuk deposisi powder,” kata Bill. “Ini bukan masalah untuk lapisan, tetapi merupakan kendala signifikan untuk aplikasi pembuatan bagian. Tujuan kami berikutnya adalah menemukan solusi untuk batasan ini, dan kami sudah memiliki beberapa hasil yang sangat menjanjikan.”
Ketika Cold Spray Naik Kelas: TitanSPEE3D dan XSPEE3D
Sementara lembaga penelitian seperti University of Cambridge memajukan variasi cold spray dengan bantuan laser untuk presisi dan perbaikan, produsen komersial juga meningkatkan skala cold spray untuk aplikasi industri dan field-based. SPEE3D, produsen printer metal 3D asal Australia, memperkenalkan TitanSPEE3D, sistem additive manufacturing berbasis cold spray terbarunya. Dirancang untuk produksi skala besar, printer ini menawarkan volume build yang signifikan dan fleksibilitas desain. TitanSPEE3D dapat membuat komponen metal berukuran besar yang secara tradisional membutuhkan casting, mengurangi timeline produksi dari bulan ke hari.
SPEE3D juga berhasil mengoperasikan sistem XSPEE3D yang dikemas dalam kontainer dalam kondisi sub-zero. XSPEE3D menggunakan teknologi Cold Spray Additive Manufacturing, mendorong partikel metal dengan kecepatan supersonic untuk menghasilkan bagian dengan kepadatan tinggi—tanpa memerlukan laser atau gas inert.
Teknologi additive manufacturing, khususnya LACS dan variasi cold spray lainnya, menjanjikan revolusi dalam manufaktur. Dengan potensi untuk mengurangi limbah, meningkatkan efisiensi, dan membuka pintu bagi material dan aplikasi baru, teknologi ini layak untuk diperhatikan. Jadi, bersiaplah untuk melihat masa depan di mana kita bisa membuat apa saja, di mana saja, dengan “menyemprotkan” material baru! Mungkin suatu saat nanti, kita bisa “mencetak” rumah impian kita sendiri!
