Teknologi sandwich termoplastik dengan inti honeycomb membuka peluang manufaktur komponen pesawat yang lebih ringan, efisien, dapat didaur ulang, dan siap mendukung pengembangan industri dirgantara Indonesia.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer IMWS (sumber(: Pengembangan struktur sandwich berbasis termoplastik dengan inti honeycomb menghadirkan terobosan baru bagi industri dirgantara global.
Melalui proyek penelitian EcoRudder yang dipimpin Airbus bersama Fraunhofer IMWS, Technical University of Denmark (DTU), dan EconCore, teknologi ini berhasil membuktikan keampuhannya.
Desain komponen kendali pesawat seperti rudder dapat diproduksi dengan proses yang lebih cepat, lebih mudah didaur ulang, dan tetap memenuhi standar kekuatan mekanis yang sangat tinggi.
Inovasi itu dinilai menjadi langkah penting menuju manufaktur pesawat yang lebih berkelanjutan, efisien, dan siap diproduksi secara massal.
Struktur sandwich dengan inti sarang lebah termoplastik dapat diproses secara efisien dan mudah didaur ulang. Keunggulan ini akan dimanfaatkan di masa depan untuk produksi komponen yang mengalami tekanan tinggi dalam konstruksi pesawat terbang.
Proyek penelitian EcoRudderi menunjukkan potensi konstruksi sandwich termoplastik untuk permukaan kontrol seperti kemudi pesawat jarak pendek dan menengah. Fraunhofer IMWS berkontribusi teknologi pemrosesan yang sangat efisien untuk proyek ini, dan memainkan peran sentral dalam kelayakan industri metode konstruksi baru ini.
Demonstrator komponen kemudi dengan cangkang sandwich termoplastik sebelum pengujian di alat uji multiaksial di Laboratorium Struktur DTU di Universitas Teknik Denmark
Konstruksi sandwich yang diperkuat serat telah mapan dalam pembuatan pesawat terbang selama beberapa dekade dan digunakan, antara lain, untuk permukaan kontrol seperti kemudi.
Ini memungkinkan komponen yang sangat ringan namun sangat kaku. Hingga saat ini, hampir secara eksklusif komposit yang diperkuat serat termoset dalam kombinasi dengan inti sarang lebah yang terbuat dari kertas lipat aramid, membentuk struktur sel heksagonal, telah digunakan.
Bahan-bahan ini rumit untuk diproduksi, sangat padat karya, dan hanya sebagian dapat didaur ulang.
Mengingat meningkatnya volume produksi, persyaratan lingkungan yang lebih ketat, dan kebutuhan akan otomatisasi yang lebih besar, komposit yang diperkuat serat termoplastik semakin menjadi fokus penelitian.
Demonstrator mengkonfirmasi potensi
Dalam kerangka proyek penelitian dan pengembangan yang dipimpin Airbus “Faster-H2,” dan didanai oleh program “Clean Aviation” Uni Eropa, paket kerja “EcoRudder” menyelidiki penggunaan struktur sandwich sarang lebah termoplastik untuk kemudi pesawat komersial.
“Kami ingin menunjukkan struktur sandwich termoplastik lebih berkelanjutan dan memenuhi persyaratan mekanis yang tinggi dari konstruksi pesawat,” jelas Dr.-Ing. Ralf Schlimper, manajer proyek di Fraunhofer IMWS.
Dalam konsorsium proyek, Fraunhofer IMWS, Airbus, Universitas Teknik Denmark (DTU), dan pengembang inti sarang lebah EconCore menganalisis penggunaan inti sarang lebah yang terbuat dari plastik suhu tinggi PEI dengan geometri sel heksagonal khusus.
Inti sarang lebah diproduksi dalam proses kontinu dan dikombinasikan dengan lembaran muka termoplastik yang diperkuat serat karbon. Produk setengah jadi sandwich yang telah dikonsolidasikan sebelumnya ini menjadi dasar untuk pembuatan komponen lebih lanjut yang sangat produktif.
Pembentukan sandwich termoplastik: pembentukan, penyambungan, dan integrasi fungsional dalam satu proses
Panel sandwich selanjutnya diproses menggunakan Teknologi Pencetakan Sandwich Termoplastik (TSM), yang dikembangkan di Fraunhofer IMWS.
Teknologi ini memungkinkan pembentukan tiga dimensi struktur sandwich termoplastik dalam proses satu tahap, sekaligus memungkinkan produksi area fungsional yang relevan secara terarah.
Berbeda dengan proses manufaktur konvensional, yang membutuhkan banyak langkah proses dan pasca-pemrosesan manual, TSM memungkinkan pemrosesan yang sebagian besar otomatis dengan waktu siklus yang singkat.
Dalam proses TSM, material sandwich termoplastik dipanaskan di atas suhu leleh matriks dan kemudian dibentuk secara termoplastik tiga dimensi sesuai dengan kontur komponen.
Di area penahan beban, inti sarang lebah tetap utuh secara struktural, sehingga mempertahankan kekakuan dan kapasitas penahan beban sandwich yang tinggi. Namun, di area tepi dan sambungan yang ditentukan, inti sarang lebah dapat dilelehkan secara selektif.
Hal ini memungkinkan integrasi landasan miring, penguatan tepi, atau zona padat untuk titik penyambungan dan pengikatan selanjutnya – persyaratan penting untuk digunakan dalam struktur kedirgantaraan yang kompleks seperti cangkang kemudi.
“Kombinasi inti sarang lebah yang diproduksi secara kontinu, lembaran pelapis termoplastik, dan teknologi termoforming sandwich membuka kemungkinan baru untuk produksi otomatis dan terukur. Ini adalah langkah penting menuju proses produksi yang ekonomis dan berkelanjutan, terutama untuk komponen sandwich di industri kedirgantaraan,” papar Jochen Pflug, CEO EconCore dan ThermHex.
Segmen prototipe kemudi, yang diproduksi sebagai bagian dari proyek EcoRudder, menunjukkan potensi teknologi yang dikembangkan. Demonstrator ini menampilkan cangkang sandwich termoplastik yang terintegrasi dengan segmen spar penahan beban asli yang terbuat dari plastik yang diperkuat serat karbon untuk membentuk bagian kemudi sepanjang 1,5 m.
Karena program pesawat terbang di masa depan membutuhkan pasangan dengan menggabungkan konstruksi ringan, keberlanjutan, dan kemampuan manufaktur industri, proyek ini menyediakan blok bangunan teknologi penting untuk hal itu.
Segmen kemudi prototipe diuji secara mekanis untuk tegangan lentur dan torsi di bawah kondisi operasi realistis menggunakan perangkat pengujian multiaxial khusus di Laboratorium Struktur DTU.
Mekanisme kegagalan material kemudi termoplastik juga diselidiki secara menyeluruh sebagai bagian dari proyek doktoral terkait di DTU, yang juga mengevaluasi ketahanannya terhadap kerusakan akibat benturan.
Prof. Christian Berggreen dari DTU menjelaskan: “Konsep kemudi sandwich termoplastik baru menunjukkan potensi yang cukup besar untuk digunakan baik pada kemudi maupun permukaan kontrol pesawat lainnya di seluruh fase pengujian dan analisis, ketika membandingkan rasio kinerja terhadap beratnya dengan konfigurasi sandwich termoset konvensional yang saat ini digunakan di industri kedirgantaraan.”
Industri dirgantara nasional, termasuk produsen komponen pesawat, perlu mulai mengembangkan kemampuan manufaktur berbasis komposit termoplastik sebagai pelengkap teknologi komposit termoset yang selama ini digunakan.
Kolaborasi antara industri, perguruan tinggi, dan lembaga riset perlu diperkuat untuk mengembangkan teknologi thermoforming, material honeycomb termoplastik, serta proses manufaktur otomatis yang sesuai dengan kebutuhan industri nasional.
Investasi pada teknologi produksi yang mendukung otomatisasi, siklus produksi singkat, dan material yang dapat didaur ulang akan meningkatkan daya saing industri Indonesia dalam rantai pasok global sektor kedirgantaraan.
Pengembangan sumber daya manusia di bidang material komposit, rekayasa manufaktur, dan desain struktur ringan perlu dipercepat agar Indonesia siap mengadopsi teknologi generasi baru untuk industri penerbangan.
Pemerintah dapat mendorong riset bersama dan pemberian insentif bagi pengembangan material maju (advanced materials) untuk mendukung target industri hijau sekaligus memperkuat kemandirian sektor dirgantara nasional.
Keberhasilan proyek EcoRudder menunjukkan bahwa struktur sandwich termoplastik berinti honeycomb mampu menjadi alternatif yang lebih efisien, ramah lingkungan, dan mudah diproduksi dibandingkan konstruksi sandwich termoset konvensional.
Selain mempertahankan rasio kekuatan terhadap bobot yang tinggi, teknologi ini juga membuka peluang otomatisasi manufaktur serta meningkatkan potensi daur ulang material.
Perkembangan ini menjadi momentum strategis untuk memperkuat kemampuan riset, meningkatkan kapasitas manufaktur komposit modern, dan memperluas partisipasi industri nasional dalam rantai pasok dirgantara global yang semakin mengutamakan efisiensi produksi dan keberlanjutan. #SalamSobatTechnoMachinews
