Teknologi laser bebas PFAS dari Fraunhofer ILT membuka peluang manufaktur berkelanjutan melalui pelapisan fungsional yang lebih efisien, tahan lama, dan ramah lingkungan. Cermati hasil temuan ini untuk diterapkan oleh pelaku industri di Indonesia.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer ILT (sumber): Inovasi pelapisan berbasis laser yang dikembangkan oleh Fraunhofer ILT menjadi langkah penting dalam menjawab tuntutan industri global untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan PFAS.
Bahan PEAS atau per- and polyfluoroalkyl substances adalah digunakan pada berbagai komponen industri.
Dengan teknologi baru memungkinkan material alternatif seperti PEEK atau Polyether Ether Ketone dan lapisan diamond-like carbon (DLC) diaplikasikan secara presisi tanpa merusak komponen dasar, sekaligus meningkatkan efisiensi energi, ketahanan aus, serta menambah umur pakai berbagai komponen industri.
Dalam bahasa Indonesia, dapat bisebutkan sebagai polieter eter keton, yaitu polimer termoplastik dengan performa tinggi atau high-performance polymer.
Fraunhofer ILT secara khusus menggunakan PEEK sebagai material pelapis untuk aplikasi yang membutuhkan ketahanan temperatur, ketahanan kimia/korosi, serta sifat tribologi seperti pengurangan gesekan dan keausan
“Kami tidak memandang alternatif PFAS hanya sebagai masalah material,” jelas Dr. Christian Vedder, Kepala Departemen Teknologi Permukaan dan Ablasi di Fraunhofer ILT.
“Penelitian kami berfokus pada proses berbasis laser yang memungkinkan pembuatan sistem lapisan inovatif secara terarah.”
Proses laser secara tepat mengatasi kekurangan material pengganti dalam mencapai sifat yang dibutuhkan. Proses ini menata permukaan, meningkatkan ikatan dengan komponen, atau memodifikasi lapisan secara lokal tanpa memanaskan seluruh komponen secara signifikan.
RePEEK: Pelapisan PEEK menggunakan proses hibrida
Dalam proyek RePEEK, para ahli permukaan menyelidiki bagaimana pelapisan berbasis PEEK dapat diaplikasikan pada komponen logam yang beroperasi dalam sistem yang bergerak dan mengalami tekanan berat.
Fokusnya adalah pada aplikasi di bidang teknik mesin: bantalan polos besar, segel, piston, dan katup solenoid.
Tantangannya menjadi sangat jelas pada bantalan polos besar, seperti yang ditemukan pada turbin angin: poros berputar di dalam cangkang bantalan yang dilapisi, biasanya dengan sistem pelapis yang mengandung PTFE. Seperti namanya, RePEEK juga bergantung pada PEEK.
“Saat ini, PEEK sering diaplikasikan pada komponen besar sebagai film atau diproses sebagai bubuk dan kemudian diikat secara termal,” jelas Samuel Fink, pemimpin kelompok untuk proses film tipis di Fraunhofer ILT.
“Ini dapat berfungsi untuk komponen kecil. Namun, hal ini menjadi kompleks untuk komponen logam yang beratnya beberapa ton: Seluruh komponen harus ditempatkan dalam oven, dipanaskan hingga suhu tinggi, dan kemudian didinginkan secara perlahan.”
Jika berhasil, proses ini menawarkan beberapa keuntungan: abrasi lebih sedikit, kontaminasi produk lebih sedikit, pembersihan dan pelarut lebih sedikit, dan konsumsi energi jauh lebih rendah daripada proses tungku konvensional demikian Samuel Fink.
pureWaterSeal: Segel bebas PFAS untuk pelumas berbasis air
Dalam proyek pureWaterSeal, para peneliti Fraunhofer ILT dan Fraunhofer IWM juga mengembangkan segel berkelanjutan yang tidak mengandung PFAS dan dapat dioperasikan dengan pelumas berbasis air.
Dengan demikian, tim ini mengatasi dua masalah lingkungan secara bersamaan: PFAS menumpuk secara permanen di lingkungan, sementara pelumas berbasis minyak mencemari tanah dan saluran air.
Ketua tim penataan permukaan Fraunhofer ILT, Matthias Laermann menekankan bahwa, “Di Jerman saja, sekitar satu juta ton pelumas berbasis minyak dikonsumsi setiap tahun. Satu liter dapat mencemari hingga satu juta liter air tanah.”
Konsekuensinya adalah tanah yang terendam minyak, makanan yang terkontaminasi, dan ekosistem yang hancur. Apa solusinya?
Tim Matthias Laermann menemukan solusi yang mengatasi tantangan ini secara bersamaan.
Sementara para ahli Fraunhofer IMW mengembangkan lapisan karbon seperti berlian (DLC) yang dirancang khusus untuk komponen plastik bebas PFAS. Selanjutnya tim Fraunhofer ILT menyusun lapisan tersebut dengan menggunakan laser.
Maka secara local bahan itu mengurangi tegangan internal dan beban mekanis tanpa mengorbankan stabilitas keseluruhan lapisan. Secara bersamaan, kombinasi pelapisan dan penataan laser mengurangi gesekan, meningkatkan ketahanan aus, dan memperpanjang masa pakai segel.
Prototipe awal sudah beroperasi di pompa di pembangkit listrik panas bumi. Bersama dengan mitra industri, para peneliti sekarang sedang mengadaptasi segel tersebut untuk aplikasi lain, termasuk mobil, baling-baling kapal, turbin angin, dan mesin pemanen.
Pada saat yang sama, tim peneliti mempersiapkan untuk meningkatkan skala teknologi ke sistem yang lebih besar dan volume produksi industri.
Laser membuat perubahan material menjadi praktis sejak awal
Berbagai proyek milik Fraunhofer ILT menunjukkan bahwa penghapusan PFAS bukan hanya masalah perubahan material, tetapi juga membutuhkan proses manufaktur dan permukaan yang sesuai.
Laser memainkan peran kunci dalam hal ini: laser mengaplikasikan material secara lokal, melelehkannya secara selektif, atau menyusun lapisan fungsional tanpa memberikan tekanan yang tidak perlu pada komponen di bawahnya.
Hal ini menciptakan peluang baru bagi perusahaan. Perusahaan tidak perlu lagi menunggu solusi pengganti tunggal yang mencakup semua aplikasi PFAS.
Fraunhofer ILT, bersama dengan mitra industri, terus mengembangkan sistem pelapisan khusus untuk berbagai komponen dan kebutuhan: permukaan gesekan rendah untuk bantalan polos, lapisan anti-lengket tahan abrasi untuk rol, dan sistem penyegelan bebas PFAS untuk pelumas berbasis air.
Apa pelajaran yang dapat dipetik oleh pelaku industri di Indonesia? Mulailah memetakan penggunaan material yang masih mengandung PFAS pada lini produksi untuk mengantisipasi regulasi global yang semakin ketat.
Meningkatkan investasi riset dan pengembangan teknologi pelapisan permukaan berbasis laser sebagai alternatif proses konvensional yang lebih boros energi.
Memperkuat kolaborasi antara industri, perguruan tinggi, dan lembaga riset guna mempercepat adopsi material bebas PFAS yang sesuai dengan kebutuhan manufaktur nasional.
Memprioritaskan sektor strategis seperti otomotif, alat berat, energi, kemasan, serta industri pengolahan yang membutuhkan komponen tahan aus dan tahan korosi.
Menyiapkan strategi sertifikasi dan standar produk berkelanjutan agar lebih kompetitif di pasar ekspor yang semakin menuntut kepatuhan terhadap aspek lingkungan.
Pengembangan teknologi pelapisan laser bebas PFAS yang dilakukan oleh Fraunhofer ILT menunjukkan: masa depan manufaktur tidak hanya bergantung pada penemuan material baru, tetapi juga pada inovasi proses produksi.
Pendekatan ini menghasilkan pelapisan yang lebih efisien, berkinerja tinggi, serta mendukung target keberlanjutan industri.
Perkembangan tersebut menjadi momentum untuk mulai berinvestasi pada teknologi manufaktur modern, dan mempercepat transformasi menuju produksi yang lebih ramah lingkungan.
Selanjutnya meningkatkan daya saing di pasar global yang semakin mengutamakan produk bebas PFAS. #SalamSobatTechnoMachinews
