Produksi massal wheel bearing berbasis EHLA atau Extreme High-Speed Laser Cladding membuka peluang teknologi laser, surface engineering, dan manufaktur presisi bagi industri otomotif Indonesia.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer ILT (sumber): Artikel pertama menjelaskan bagaimana Extreme High-Speed Laser Cladding (EHLA) menyelesaikan persoalan ping noise atau bunyi klik pada kendaraan listrik, perkembangan berikutnya jauh lebih penting bagi industri manufaktur.
Teknologi laser cladding tersebut bergerak dari tahap kelayakan menuju penerapan produksi massal. Perusahaan asal Korea Selatan ILJIN menyiapkan wheel bearing berlapis EHLA untuk produksi dalam jumlah jutaan unit.
Hasil ini menunjukkan bahwa teknologi laser cladding semakin dekat dengan kebutuhan manufaktur otomotif berkecepatan tinggi.
Direktur Litbang (R&D) Bantalan Roda untuk wilayah Eropa di ILJIN, Adam Dmytryszyn mendapatkan inspirasi kunci bukan dari proyek otomotif pada umumnya, melainkan dengan melihat ke luar bidang keahliannya sendiri.
Pada pameran Hannover Messe tahun 2023, Adam Dmytryszyn menyimak aplikasi teknologi EHLA dari Fraunhofer ILT, di mana lapisan logam tipis diaplikasikan dengan presisi tinggi sekaligus diproses pemesinan secara bersamaan.
Aplikasi tersebut sebenarnya ditujukan untuk bantalan polos atau plain bearing pada turbin angin. Bagi Adam Dmytryszyn inti aplikasi teknologi itu langsung menarik perhatian: lapisan tipis dan tahan lama dengan tingkat kekasaran permukaan rendah, dan ikatan metalurgis yang kuat.
Adam Dmytryszyn mengamati masukan panas yang sangat rendah dan kecepatan pemrosesan yang tinggi. Kombinasi ini sangat cocok untuk mengatasi masalah pada antarmuka bantalan roda tersebut.
Kontak yang terjalin dari pameran tingkat dunia itu berlanjut menjadi sebuah proyek pengembangan. Perusahaan ILJIN berkontribusi dengan menyediakan komponen, pengetahuan sistem, dan persyaratan produksi otomotif.
Berdasarkan definisi fungsi aplikasi tersebut, ILJIN dan Fraunhofer ILT bersama-sama merumuskan parameter teknis untuk pelapisan: material, ketebalan lapisan, zona terdampak panas atau heat-affected zone, dan kualitas permukaan.
Di Fraunhofer ILT, Viktor Glushych, Ketua Grup Pelapisan LMD dan Perlakuan Panas; dan Manajer Proyek, Eduard Weisser memimpin tugas pengembangan proses EHLA yang tangguh dan efisien.
Tim ILJIN berkomunikasi langsung dengan tim Fraunhofer ILT untuk membahas pertanyaan teknis, membangun pemahaman tentang proses tersebut, serta merumuskan langkah-langkah selanjutnya bersama para ahli yang berlokasi di Aachen, Jerman—mulai dari pembuatan prototipe hingga penerapan yang mendekati tahap produksi massal.
Hasil studi kelayakan dengan cepat menunjukkan bahwa pendekatan ini tidak bisa dilakukan dengan prinsip sederhana: pilih material, aplikasikan pelapis lalu masalah selesai.
Mengaplikasikan lapisan logam pada komponen hanyalah langkah awal. Yang terpenting, tim Fraunhofer ILT mengerahkan keahlian mendalam untuk menyesuaikan proses tersebut dengan aplikasi spesifik yang dimaksud.
Yakni dengan mempertimbangkan komponen, permukaan, material bubuk, parameter proses, ketebalan lapisan, dan keseimbangan energi.
Hanya melalui interaksi inilah mereka menciptakan lapisan yang tidak hanya melekat kuat tetapi juga berfungsi di bawah beban operasional nyata serta sesuai untuk proses industri.
Tim Fraunhofer ILT secara sistematis meneliti berbagai varian lapisan, menguji daya rekat pada baja bantalan, menentukan tingkat kekerasan dan karakteristik zona yang terdampak panas, serta mentransfer proses tersebut tahap demi tahap dari prototipe sederhana ke komponen bantalan roda yang sesungguhnya.
Tim dari perusahaan ILJIN menguji dan membandingkan prototipe yang dihasilkan oleh Fraunhofer ILT. Untuk keperluan ini, ILJIN memiliki fasilitas pengujian di Jerman tempat perusahaan melakukan pengujian dalam kondisi yang menyerupai kondisi penggunaan pada kendaraan.
Hasil uji fungsional awal kemudian diintegrasikan ke dalam desain proses akhir. Mengingat area yang diproses sangat krusial bagi aspek keselamatan, ILJIN menetapkan standar yang sangat tinggi untuk proses pelapisan ini.
Lapisan tersebut harus memiliki ikatan metalurgi yang sempurna tanpa merusak baja di bawahnya akibat tekanan termal.
Pada saat yang sama, lapisan harus mampu bertahan terhadap tekanan permukaan yang tinggi sehingga permukaan kontak dapat menjalankan fungsinya sepanjang masa pakai kendaraan.
Kebisingan hilang, antarmuka tetap stabil
“EHLA sangat menarik untuk aplikasi ini karena menggabungkan waktu proses yang sangat singkat, biaya per unit yang rendah, serta kemudahan integrasi ke dalam lini produksi yang sudah ada,” cerita Viktor Glushych, Ketua Grup Pelapisan LMD dan Perlakuan Panas.
Pada saat yang sama, teknologi ini menghasilkan lapisan fungsional bebas PFAS dengan ikatan metalurgis yang kuat, yang dirancang secara presisi untuk memenuhi kebutuhan ILJIN terkait antarmuka ini serta memiliki keunggulan dibandingkan solusi yang ada saat ini dalam berbagai aspek.
Dalam proses laser cladding berkecepatan sangat tinggi atau extreme high-speed laser cladding, serbuk logam tidak mengenai permukaan dalam keadaan dingin. Sinar laser melelehkan serbuk tersebut bahkan sebelum mengenai komponen.
Hal ini memungkinkan EHLA memadukan laju pelapisan yang tinggi dengan masukan panas yang rendah pada material dasar. Bagi bantalan roda, faktor inilah yang sangat krusial.
Permukaan harus diberi fungsi khusus, sementara baja di bawahnya tetap mempertahankan sifat mekanisnya. Hasilnya adalah lapisan fungsional tipis yang tidak sekadar ditambahkan sebagai komponen ekstra pada antarmuka, melainkan menjadi bagian langsung dari permukaan bantalan roda.
“Hal ini menjadikan pendekatan tersebut sangat menarik untuk aplikasi yang menuntut performa dan keamanan komponen tinggi, namun juga harus memenuhi kriteria biaya dan kualitas yang ketat,” pendapat Viktor Glushych.
Bagi manajemen ILJIN: yang penting bukan hanya kelayakan teknis, melainkan juga integrasi ke dalam lini produksi.
Bantalan roda bukanlah sekadar model demonstrasi laboratorium, melainkan komponen yang diproduksi dalam jumlah sangat besar dan dengan laju produksi yang ketat.
Oleh karena itu, pelapisan harus dapat diterapkan dengan sukses pada bantalan roda yang telah dirakit sepenuhnya, terintegrasi secara mulus ke dalam proses yang sudah ada dan sangat otomatis, serta menjaga kelancaran siklus produksi.
Setelah tahap penyambungan, perakitan, dan pengujian, tidak boleh ada proses khusus yang lambat atau rumit yang dapat menghambat keseluruhan lini produksi.
Oleh sebab itu, sejak awal tim Fraunhofer ILT bekerja dengan tujuan menerapkan lapisan tersebut pada bantalan roda yang telah dirakit sepenuhnya hanya dalam hitungan detik. Desain proses yang tepat meniadakan kebutuhan akan pemrosesan mekanis tambahan setelahnya.
Permukaan lapisan itu sendiri juga menjadi bagian dari solusi: tingkat kekasarannya terbukti bukan merupakan kekurangan, melainkan justru membantu menyerap zat pelindung dan pelumas serta semakin menstabilkan permukaan kontak antara hub roda dan poros penggerak.
Dari laboratorium menuju produksi massal otomotif
Pengujian pada bangku uji dan di dalam kendaraan menunjukkan apakah pendekatan ini benar-benar layak diterapkan. Masalahnya bukan sekadar apakah lapisan EHLA memenuhi kriteria material yang ditetapkan dalam studi kelayakan.
Faktor krusialnya adalah apakah lapisan tersebut tetap menjalankan fungsinya setelah melalui perakitan, siklus beban, paparan korosi, kotoran, fluktuasi suhu, dan berbagai siklus berkendara.
Permukaan kontak yang dilapisi tersebut terbukti tangguh. “Dalam semua uji jangka panjang yang kami lakukan secara internal maupun bersama pelanggan sejauh ini, tidak ditemukan masalah pada lapisan yang diterapkan,” Viktor Dmytryszyn menjelaskan.
Lapisan ini memungkinkan terjadinya pergerakan relatif tanpa menyebabkan kerusakan parah pada permukaan yang bersentuhan seperti sebelumnya. Suara denting yang mengganggu pun hilang, dan titik pertemuan komponen tetap berfungsi dengan baik.
“Berkat lapisan yang tipis, solusi ini dapat langsung diterapkan pada banyak desain yang sudah dimiliki pelanggan kami tanpa memerlukan modifikasi pada komponen di sekitarnya,” urai Viktor Dmytryszyn.
Bagi Fraunhofer ILT, aplikasi ini juga menandai tonggak penting dalam alih teknologi. Menyusul aplikasi EHLA yang sudah mapan—seperti pelapisan cakram rem—hal ini merupakan keberhasilan alih teknologi lainnya dari Aachen menuju produksi massal di industri otomotif.
Pengujian ekstensif dan uji coba intensif kini telah berujung pada keputusan pelanggan pertama untuk memulai produksi massal. Perusahaan ILJIN menerapkan bantalan roda berlapis tersebut untuk produksi massal dalam skala jutaan unit.
Tim Fraunhofer ILT terus mendukung langkah ini dan membantu ILJIN dalam mengalihkan proses tersebut ke tahap produksi dengan cara yang stabil, dapat diulang, dan terjamin kualitasnya.
Hal ini bukanlah sesuatu yang bisa dianggap remeh atau otomatis terjadi. Terutama untuk komponen otomotif yang krusial bagi keselamatan, hasil pengujian yang baik saja tidaklah cukup.
Proses ini mensyaratkan persetujuan pelanggan, kualitas yang dapat dikendalikan secara konsisten, dan waktu siklus yang singkat. Keberhasilan pendekatan ini menunjukkan betapa jauhnya cakupan kerja Viktor Glushych, Eduard Weisser, dan tim ILJIN melampaui studi kelayakan konvensional.
“Melalui penerapan teknologi ini pada bantalan roda dalam skala produksi seri, kami telah membuktikan bahwa EHLA juga efektif digunakan dalam kondisi operasional otomotif yang sangat berat,” lanjut Viktor Glushych.
“Kini, langkah selanjutnya adalah mentransfer pengetahuan tersebut ke produk-produk lain—bukan sekadar sebagai solusi standar, melainkan sebagai titik awal pengembangan lapisan fungsional baru yang disesuaikan dengan kebutuhan aplikasi spesifik.”
Penerapan teknologi di ILJIN ini menunjukkan keberhasilan transfer teknologi dari Fraunhofer ILT ke tahap produksi industri berskala seri.
Sebuah proses laser yang dirancang untuk mengatasi masalah kebisingan pada titik temu komponen (antarmuka) kini telah diadopsi dalam produksi massal di industri otomotif.
Ke depannya, ILJIN berencana memanfaatkan EHLA untuk menciptakan lapisan fungsional pada lini produk lain—seperti komponen robotika, sasis, dan sistem penggerak—terutama pada aplikasi yang membutuhkan karakteristik kontak khusus untuk memberikan keunggulan performa. #SalamSobatTechnoMachinews
