Bagaimana memanfaatkan keunggulan filigree structures dalam pembuatan konponen berbahan baja? Apa saja industri yang tepat menggunakannya?
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer IWU (sumber): Apa keunggulan filigree structures yakni salah satu cara membuat bahan baja menjadi komponen yang dibutubkan oleh industri seperti manufaktutr.
Penggunaan filigree structures yang memungkinkan pembuatan komponen bahan baja atau metalik dengan detail yang sangat halus dan presisi tinggi yang sulit dicapai dengan metode manufaktur tradisional.
Prosedur ini dapat digunakan, misalnya, untuk menghasilkan implan dengan struktur kisi yang halus seperti stent alat pengontrol pembuluh darah yang menyempit tetap terbuka, terutama di jantung atau otak.
Sisten filigree structures adalah teknik konstruksi yang menggunakan elemen-elemen tipis dan halus dari baja atau logam lainnya untuk membentuk struktur yang kuat dan ringan.
Teknik ini sering digunakan dalam pembuatan komponen arsitektural dan struktural yang membutuhkan detail halus dengan presisi tinggi demikian laman aerialprecastconcrete.com.
Apa keunggulan filigree structures? Mengurangi biaya konstruksi dan mengurangi kebutuhan bahan beton dan bahan lainnya demikian en.wikipedia.org. Selanjutnya, teknologi prefabrikasi mengurangi kebutuhan tenaga kerja pada pengerjaan proyek.
Proses konstruksi lebih cepat dibandingkan metode konvensional dan produk akhir memiliki kualitas tinggi dengan permukaan halus dan seragam. Teknik ini memiliki rating ketahanan api hingga 4 jam. Teknik ini juga mengurangi penggunaan bahan kayu dan bahan lainnya sebagai bahan bakar.
Apa saja jenis industri yang membutuhkan teknik siligree structures? Teknik ini digunakan pada saat mengerjakan proyek konstruksi bangunan seperti pekerjaan pembuatan lantai, dinding, dan atap–utamanya pada bangunan bertingkat hingga tinggi tulis laman aerialprecastconcrete.com
Fitur yang rumit seperti jembatan
Untuk elemen dekoratif dan struktural yang membutuhkan detail halus digunakan pada industri manufaktur yang dalam pembuatan komponen mesin dan peralatan yang membutuhkan presisi tinggi seperti dikutip dari oxforddictionaries.com
Untuk penyisipan yang selembut mungkin, masuk akal untuk menggunakan paduan memori bentuk superelastis atau shape memory alloys (SMA), dan lebih ideal dengan menggunakan nikel-titanium atau ideally nickel-titanium (NiTi).
Sebagian besar strategi pemindaian yang dirancang untuk komponen yang sangat halus tanpa struktur pendukung dan dalam kualitas permukaan yang tinggi.
Bidang aplikasi di masa mendatang mungkin terletak pada teknologi medis (stent, implan) atau teknologi penjepit untuk benda kerja yang sensitif untuk menghindari beban titik.
Selain aplikasi dalam teknologi medis, pemrosesan aditif NiTi untuk struktur kisi memiliki potensi lebih lanjut.
Sebuah proyek penelitian internal Fraunhofer mengembangkan elemen penjepit dan penahan untuk material yang mudah patah seperti keramik.
Elemen ini menunjukkan perilaku superelastis lokal dan mendistribusikan beban titik pada permukaan kontak yang diperbesar untuk mencegah tekanan kritis. Strategi pemindaian yang disesuaikan dengan geometri untuk struktur seluler berpori terbuka.
Struktur seluler halus yang diperlukan untuk produksi implan tulang dapat dioptimalkan dengan menggunakan strategi pemindaian berbasis geometri selama pembuatan data produksi, seperti yang ditunjukkan oleh contoh pada uji coba implan poros pendek bahu yang diproduksi Fraunhofer IWU.
Area yang berbeda dengan properti topografi tertentu (jembatan, seluler, dan area yang sepenuhnya padat) ditentukan dengan menggunakan pengenalan geometri otomatis.
Strategi pemindaian dan parameter laser yang berbeda ditetapkan ke sub-area ini.
Dibandingkan dengan proses produksi biasa (satu strategi pemindaian dan satu set parameter laser per komponen), akurasi dimensi dan kelengkungan dapat ditingkatkan secara signifikan.
Untuk akurasi dimensi tinggi dari struktur seluler, penting untuk mempertimbangkan semua geometri dan parameter proses secara holistik.
Strategi pemindaian berbasis Voronoi untuk peningkatan kemampuan manufaktur permukaan yang menjorok
Proses Laser Powder Bed Fusion (LPBF) memungkinkan kebebasan yang tinggi dalam desain geometri. Produksi area menjorok berkualitas tinggi yang andal (tanpa cacat, akurasi dimensi, kekasaran permukaan) sangat menantang.
LPBF adalah salah satu proses manufaktur aditif yang paling dikenal. Dalam proses ini, komponen dibuat dengan cara melelehkan bubuk material secara selektif menggunakan sinar laser.
Area menjorok dibuat saat level yang lebih tinggi menonjol di atas level yang lebih rendah selama penumpukan lapisan. Struktur pendukung – yang tidak dibutuhkan komponen untuk fungsinya – sering kali tidak dapat dihindari.
Bersama dengan Universitas Teknik Dresden (Ketua VPE), Fraunhofer IWU mengembangkan pendekatan untuk memastikan kualitas manufaktur yang konsisten dengan distorsi minimal.
Bahkan dilakukan di area menjorok, sambil tetap beroperasi tanpa modifikasi pada peralatan produksi dan menggunakan lebih sedikit struktur pendukung.
Kunci keberhasilan adalah kombinasi analisis otomatis geometri yang akan diproduksi, termal simulasi proses produksi, dan strategi pemindaian canggih berbasis Voronoi.
Pengamatan lebih dekat pada geometri yang akan diproduksi mengungkap area yang memerlukan penyesuaian parameter produksi: misalnya, pola jalur pemindaian, ukuran area paparan parsial, penyelarasan vektor pemindaian, atau jarak antara jalur pemindaian.
Area paparan parsial dibuat menggunakan diagram Voronoi, Voronoi merupakan metode matematika yang membagi bidang pemindaian menjadi sel-sel dengan ukuran berbeda berdasarkan titik awal, yaitu titik awal untuk pertumbuhan area paparan parsial.
Keuntungan utama di sini adalah bahwa ukuran sel dapat terus diubah melalui jarak antara titik awal dan secara otomatis beradaptasi dengan geometri penampang komponen.
Untuk menghindari kesalahan produksi, parameter laser harus disesuaikan dengan kurva suhu yang bergantung pada geometri selama pemindaian atau paparan, dengan simulasi termal kasar berdasarkan pendekatan yang baru dikembangkan sebagai dasar.
Meskipun hal ini menghasilkan hasil simulasi yang sedikit kurang akurat, namun jauh lebih cepat.
Strategi pemindaian berbasis Voronoi dan yang disesuaikan dengan geometri menawarkan pendekatan universal untuk fabrikasi geometri kompleks.
Tujuan utamanya adalah untuk secara konsisten memberikan akurasi dimensi, reproduktifitas, dan kualitas unggul di setiap bagian dalam komponen.
Untuk beradaptasi secara optimal dengan berbagai kondisi geometris, tim di Fraunhofer IWU bercita-cita untuk mencapai alur kerja yang sepenuhnya otomatis dan mengatur diri sendiri.
Tantangan yang signifikan adalah memastikan pembuangan panas yang optimal, khususnya fitur-fitur yang rumit seperti jembatan dan dinding tipis.
Ini memerlukan teknik pemrosesan yang berbeda dibandingkan dengan komponen padat.
Salah satu arah penelitian utama tim adalah penerapan teknologi ini pada persyaratan yang menantang seperti di industri kedirgantaraan yang memerlukan keunggulan filigree structures.
