Sistem roll embossing merupakan teknik yang memungkinkan pola produksi suatu produk dengan biaya lebih efisien dan dengan presisi tinggi seperti pada substrat polimer. Para ahli pun menggunakan teknologi inovatif yang disebutkan sebagai BPPflexRoll. Tujuannya?
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer (sumber): Pelaku industri khususnya logam melakukan roll embossing yakni salah satu proses produksi atau pencetakan dengan ongkos lebih murah namun berkapasitas (hasil) yang lebih tinggi atau maksimal.
Cara ini bertujuan untuk mengatasi masalah embossing dalam mode batch yang muncul dalam embossing panas yang dilakukan dengan cara tradisional (lama).
Penerapan roll embossing terutama pada UV roll embossing dapat mencapai pola berukuran nano dengan presisi tinggi meski pada area yang luas.
Dihimpun dari beberapa sumber, UV adalah singkatan dari ultraviolet yakni jenis radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih pendek dari cahaya yang tampak. Dalam konteks roll embossing, UV merujuk pada penggunaan sinar ultraviolet untuk mengeras atau mengkristalkan bahan tertentu.
Sedangkan roll embossing adalah teknik yang digunakan untuk mencetak pola mikro atau nano pada permukaan bahan terutama polimer. Proses ini melibatkan penggulungan cetakan (mold) melalui permukaan bahan dengan tekanan dan suhu yang sesuai.
Jadi, UV roll embossing menggabungkan teknik ini dengan penggunaan sinar ultraviolet.
Dalam metode roll-to-plate (R2P), cetakan digulung melalui bahan yang datar (seperti lembaran polimer) untuk mencetak pola. UV roll-to-plate embossing menggunakan sinar ultraviolet untuk mengeras bahan cetakan saat proses embossing berlangsung demikian springer.com.
Dalam metode roll-to-roll (R2R), cetakan digulung melalui gulungan bahan (misalnya, film yakni bahan plastik) untuk mencetak pola secara berkelanjutan. Sedangkan UV roll-to-roll embossing juga menggunakan sinar ultraviolet untuk mengeras bahan cetakan selama proses.
Jadi, UV roll embossing menggabungkan teknik embossing dengan penggunaan sinar ultraviolet untuk mencetak pola pada bahan dengan efisiensi tinggi dan dalam skala besar. Aplikasi potensialnya termasuk pembuatan film optik fungsional, tampilan fleksibel, dan lain-lainnya.
Bagaimana proses roll embossing bekerja? Penggunaan roll embossing melibatkan sepasang rol yang cocok atau dengan melewati lembaran bahan atau strip logam antara rol dengan pola yang diinginkan.
Proses ini sering digabungkan dengan foil stamping untuk menciptakan efek 3D yang mengkilap.
Roll embossing dikategorikan menjadi dua jenis utama yakni: roll-to-plate (R2P) dan roll-to-roll (R2R). Di dalam R2P, pola ditekan pada lembaran tunggal dan di lada R2R, proses berlangsung secara berkelanjutan saat lembaran bergerak di antara rol dengan pola yang diinginkan.
Sementara teknik pembuatan mold yang umum digunakan adalah lithografi ultraviolet (UV)/X-ray/electron beam yang disusul Ni-electroplating/reactive ion etching/wet etching.
Beberapa peneliti juga menggunakan metode non-konvensional seperti micro-EDM dan micro-milling untuk pembuatan mold karena kompleksitasnya demikian dilansir dari beberapa sumber.
Bagaimana dengan aplikasi? Dengan roll embossing memungkinkan pembuatan pola mikro dan nano pada substrat polimer dengan presisi tinggi. Ini digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk display, mikro-lensa, film anti-refleksi, perangkat mikro-fluidis, dan permukaan self-cleaning.
Menurut hasil temuan para ahli di Fraunhofer, penggunaan roll embossing merupakan sistem yang baru untuk merevolusi atau mempercepat produksi pelat bipolar.
Sistem sel bahan bakar ramah lingkungan, yang dirancang untuk menggerakkan mesin seperti kendaraan di masa depan, masih langka dan mahal saat ini.
Ada beberapa alasan mengapa hal ini terjadi, termasuk proses yang rumit dan mahal yang digunakan untuk memproduksi pelat bipolar—komponen kunci dalam elektroliser dan sel bahan bakar, yang diperlukan untuk banyak sistem hidrogen.
Produksi massal pelat bipolar
Lembaga Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology yang membidangi peralatan mesin dan teknologi pembentukan, melangkah jauh menuju biaya yang lebih rendah dan produksi massal pelat bipolar dengan memperkenalkan sistem inovatif untuk pengembosan gulungan yang disebut BPPflexRoll.
BPPflexRoll merupakan sistem inovatif yang diperkenalkan oleh Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU yang digunakan untuk memproduksi plat bipolar dengan biaya lebih efisien meski dalam jumlah besar.
Sistem ini memanfaatkan teknologi roll embossing untuk menghasilkan plat bipolar dengan struktur yang ditekan oleh sepasang rol.
Keuntamaan utama sistem BPPflexRoll adalah kecepatan proses yang tinggi dan menghasilkan peningkatan jumlah produksi dan pengurangan biaya secara signifikan.
Plat bipolar digunakan dalam sel bahan bakar hidrogen dan elektroliser, dan BPPflexRoll membuka potensi penggunaan teknologi hidrogen yang lebih luas dan efisien demikian laman Fraunhofer.
Dalam teknologi yang baru dikembangkan itu, struktur plat bipolar ditekan oleh sepasang rol. Dengan metode ini dimungkinkan pengolahan yang berkelanjutan untuk menggantikan produksi dalam batch yang terputus-putus.
Hingga saat ini, plat bipolar logam masih mahal karena diproduksi dalam batch terbatas. Dengan menggunakan sistem BPPflexRoll, maka Fraunhofer IWU dan Profiroll Technologies GmbH melangkah lebih maju menuju produksi massal yang lebih efisien dan terjangkau.
Sistem BPPflexRoll dapat digunakan untuk menggulung lembaran logam tipis dengan presisi tinggi. Sistem ini mewakili generasi baru teknologi mesin digital di mana solusi perangkat lunak mengontrol perangkat keras berdasarkan data produksi (sistem pintar).
Hal itu bertujuan untuk mencapai tingkat kontrol loop tertutup yang paling tinggi seperti dilansir dari laman hannovermesse.de
Dengan menggunakan sistem BPPflexRoll maka diharapkan teknologi sel bahan bakar hidrogen dan elektroliser dapat lebih mudah diadopsi dan digunakan secara luas, termasuk dalam kendaraan berbahan bakar hidrogen yang ramah lingkungan.
Sel bahan bakar hidrogen sangat efisien. Mereka menggunakan hidrogen dan oksigen untuk menghasilkan listrik, menggerakkan mesin seperti kendaraan ramah lingkungan.
Elektroliser membalikkan proses ini dengan menggunakan energi listrik untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen.
Kedua jenis sistem hidrogen memerlukan pelat bipolar (BPP), yang mencakup dua komponen konversi utama: rakitan elektroda membran (MEA), dalam sistem sel bahan bakar, dan membran berlapis katalis (CCM), dalam elektroliser.
Dalam tumpukan sel bahan bakar, struktur pelat bipolar berdinding ganda memungkinkan oksigen dan hidrogen mengalir ke kedua sisi MEA sementara air mendinginkan tumpukan.
Masalahnya adalah proses produksi pelat bipolar saat ini mahal, sehingga menghambat penerapan teknologi hidrogen dan dengan demikian, misalnya, penggunaan kendaraan sel bahan bakar bertenaga hidrogen secara luas dan hemat biaya.
Potensi ini hanya dapat diwujudkan jika biaya produksi massal komponen inti dapat diturunkan. Para peneliti di Fraunhofer IWU di Chemnitz, bekerja sama dengan Profiroll Technologies GmbH, kini telah mengembangkan sistem prototipe untuk roll embossing: BPPflexRoll.
Lini produksi sudah aktif dan berjalan di Fraunhofer IWU. Ini sudah dilengkapi dengan teknologi kontrol dan konsep pengoperasian yang selaras dengan fasilitas industri pada poin-poin penting.
Sistem ini terdiri dari tiga dudukan gulungan dan memerlukan tapak pemasangan 4.500 mm x 3.300 mm.
Pemrosesan berkelanjutan menggantikan produksi batch yang terputus-putus
Salah satu alasan mengapa BPP logam begitu mahal adalah karena diproduksi dalam jumlah yang terputus-putus.
“Setiap pelat bipolar terdiri dari dua bagian baja tahan karat. Struktur untuk aliran gas dan pembuangan panas diembos pada bagian tersebut dalam proses pembentukan terputus-putus, dan kemudian digabungkan menjadi satu,” jelas Stefan Polster, Kepala Grup Pemrosesan dan Desain Alat Lembaran Logam, Fraunhofer IWU.
Stefan Polster melanjutkan bahwa sistem roll embossing berpotensi menggantikan rantai proses atau langkah produksi yang terputus-putus dengan proses berkelanjutan.
“Tanpa berhenti dan memulai, proses ini akan memungkinkan keluaran volume unit yang tinggi,” jelas Stefan Polster.
Apa keuntungan roll embrossing bagi pelaku industri?
