Lakukan monitoring akustik secara real-time untuk mengontrol kualitas laser yang lebih efisien dan tangguh. Teknologi buatan para ahli Fraunhofer IWS ini bermanfaat diterapkan oleh pelaku industri manufaktur di Indonesia.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer IWS (sumber): Para ahli di Institut riset Fraunhofer IWS yang berlokasi di Dresden, Jerman, mengembangkan sistem monitoring akustik secara real-time yang mampu memantau proses laser secara langsung.
Tujuannya untuk memastikan kontrol kualitas yang lebih efisien dan kokoh pada pengolahan laser. Dengan menganalisis emisi suara dari laser yang berlangsung maka sistem ini memungkinkan deteksi penyimpangan proses secara instan atau cepat.
Dan proses tanpa memerlukan pemeriksaan laboratorium tambahan atau mengeluarkan produk dari mesin. Teknologi ini menghasilkan alternatif yang menjanjikan bagi pelaku industri manufaktur yang ingin meningkatkan keandalan serta efisiensi proses laser.
Emisi akustik menunjukkan apakah proses laser berjalan stabil atau menyimpang dari jalurnya. Fraunhofer IWS mengembangkan sistem pemantauan akustik yang mengevaluasi pemesinan laser secara langsung dan instan.
Tujuannya untuk mengontrol proses yang tangguh dan ekonomis—sekaligus menginterpretasikan emisi suara secara real-time dan mendeteksi deviasi dengan segera.
Pengolahan laser seperti laser micromachining memerlukan kontrol kualitas yang seringkali lambat, sangat teknis, dan melibatkan pemeriksaan mikro atau sub-mikro struktur yang membutuhkan waktu.
Pengembangan sistem monitoring akustik yang dilakukan oleh tim ahli Fraunhofer IWS ini adalah sistem dengan menggunakan mikrofon semikonduktor yang menghimpun emisi suara selama proses laser, kemudian unit evaluasi lokal dan jaringan neural (AI) melatih kualitas data lebih nyata.
Dari distribusi emisi suara spasial sistem membentuk peta dua dimensi dari permukaan yang diproses—misalnya struktur mikro menuju → acoustic image yang bisa menggantikan sebagian inspeksi permukaan tradisional.
Modul monitoring ini dirancang sebagai solusi plug-and-play industri, dengan antarmuka ethernet standar (TCP/IP, REST), tanpa perlu cloud eksternal, dan dapat terhubung ke kontrol mesin standar.
Cara itu menurunkan biaya dan menjadikannya layak meskipun untuk produksi dalam volume kecil seperti diungkapkan laman research-in-germany.org.
Tidak hanya pemrosesan laser mikrostruktur, tetapi tim Fraunhofer IWS juga memindahkan pendekatan ke aplikasi makro seperti pengelasan laser dan pemotongan laser, dengan menggunakan mikrofon high-dynamic dan kamera berkecepatan tinggi.
Pekerjaan ini didukung oleh proyek publik seperti proyek EU “SYNTECS” dan inisiatif BMBF (Jerman) “Medius” yang mengeksplorasi metode data-driven untuk monitoring proses laser.
Menjadi solusi alternatif yang lebih cepat, in-line, dan ekonomis untuk kontrol kualitas dalam pengolahan laser, terutama untuk struktur mikro/submikro atau proses berkecepatan tinggi.
Jaminan kualitas dalam pemesinan mikro laser seringkali menyebabkan penundaan, upaya teknis, dan pasca-pemrosesan yang kompleks. Struktur tipikal memiliki dimensi mikro dan submikron, yang membutuhkan inspeksi mikroskopis dengan waktu lebih lama.
Tim ahli Fraunhofer IWS menyediakan alternatif yang berorientasi industri yakni modul pemantauan akustik baru: menganalisis emisi suara yang dihasilkan selama pemrosesan, menilai kualitas secara real-time, dan memvisualisasikan anomali – tanpa melepaskan komponen dari mesin.
Akustik sebagai sumber data
Sistem ini menggunakan mikrofon semikonduktor yang tangguh untuk menangkap emisi suara, unit evaluasi lokal, dan jaringan saraf tiruan yang dilatih menggunakan data berkualitas nyata.
Sistem ini memecah sinyal menjadi komponen-komponen frekuensi dan mengekstrak parameter kunci seperti amplitudo, durasi, dan bentuk pulsa.
Parameter-parameter ini kemudian dialirkan ke analisis berbasis AI yang secara andal mengklasifikasikan status proses sebagai stabil, menyimpang, atau rusak. Umpan balik terjadi secara instan dan independen dari sensor tambahan.
Fitur unggulannya adalah “pencitraan akustik”. Sistem ini menghasilkan peta dua dimensi permukaan terstruktur berdasarkan distribusi emisi suara spasial. Citra akustik ini mencerminkan inspeksi permukaan konvensional—tanpa metrologi eksternal, murni dari data proses.
Ketidakteraturan seperti kontaminasi, ketidaksejajaran, atau ablasi yang tidak merata tampak jelas dan memungkinkan dokumentasi.
“Kami menginginkan solusi yang dapat mengevaluasi kualitas proses langsung di mesin—tanpa ekstraksi sampel atau pengukuran laboratorium,” papar Tobias Steege, Manajer Grup untuk Rekayasa dan Penginderaan Sistem di Fraunhofer IWS.
Tobias Steege menambahkan bahwa analisis akustik tidak menggantikan inspeksi mikroskopis, tetapi memungkinkan kontrol in-line yang andal dan ekonomis untuk setiap komponen.
Modul pemantauan ini hadir sebagai solusi plug-and-play untuk penggunaan industri. Modul ini dilengkapi antarmuka ethernet standar (TCP/IP, REST), tidak memerlukan cloud eksternal, dan terhubung ke kontrol mesin standar.
Desain modular dan penggunaan komponen semikonduktor secara signifikan mengurangi biaya sistem dibandingkan dengan pemantauan akustik konvensional.
Hal ini membuat kontrol proses yang presisi dan berkemampuan in-line layak bahkan untuk volume produksi kecil.
“Sistem ini langsung beroperasi – tanpa perangkat keras khusus, tanpa tautan data eksternal, hanya koneksi jaringan ke mesin,” jelas Tobias Steege.
Meskipun analisis akustik tidak dapat menggantikan inspeksi permukaan mikroskopis, sistem ini memastikan kontrol kualitas yang andal dan ekonomis untuk setiap komponen individual demikian Tobias Steege Tobias Steege.
Berbasis riset dan siap untuk industri
Beberapa proyek yang didanai publik menjadi fondasi bagi pengembangan teknologi ini seperti proyek SYNTECS yang didanai Uni Eropa dan inisiatif Medius yang didanai BMBF Jerman—mengeksplorasi metode berbasis data untuk pemantauan proses laser.
Fraunhofer IWS menerapkan demonstrator yang berfungsi penuh melalui pendanaan internal dari Fraunhofer Performance Center Smart Production and Materials, dengan fokus yang jelas pada aplikasi industri.
Lembaga ini menawarkan kesempatan kepada mitra industri untuk menguji sistem dalam aplikasi percontohan atau mengintegrasikannya sebagai komponen OEM.
“Kami melihat potensi besar untuk pemantauan akustik di berbagai industri – mulai dari penataan presisi tinggi hingga proses pengelasan yang tangguh,” Tobias Steege optimis.
“Kekuatan kami terletak pada kombinasi teknologi sensor berorientasi proses dan desain perangkat lunak cerdas yang ditujukan untuk penggunaan industri sehari-hari,” imbuh Tobias Steege.
Selain permukaan berbasis laser dalam hal restrukturisasi, tim lain di Fraunhofer IWS, yang dipimpin oleh Dr. Axel Jahn, menerapkan prinsip analisis akustik ke aplikasi pemrosesan makro seperti pengelasan dan pemotongan laser.
Proses ini menghasilkan emisi akustik dan optik kompleks yang secara langsung mencerminkan kualitas sambungan las dan tepi potong.
Para peneliti menangkap data dengan menggunakan mikrofon yang dinamis tinggi dan kamera berkecepatan tinggi untuk memantau proses ini.
Mereka memisahkan sinyal yang tepat dari kebisingan latar belakang dan menghubungkannya dengan status proses karakteristik dan indikator kualitas.
Bekerja sama dengan Fraunhofer Center Mid-Atlantic, Amerika Serikat, Fraunhofer IWS mengembangkan platform sensor khusus dan algoritma analisis data yang dirancang khusus.
Sistem ini menggunakan mikrofon dinamis yang tinggi dan sensor optik yang terintegrasi secara mulus ke dalam sel pengelasan industri.
Algoritma pembelajaran mesin menganalisis data sensor dan mendeteksi pola-pola penting seperti ketidaksejajaran sinar, pembentukan percikan, atau ketidakstabilan sambungan dengan andal.
“Proses pengelasan dan pemotongan juga menghasilkan tanda akustik yang menunjukkan kualitas dan menyoroti kesalahan,” jelas Dr. Axel Jahn.
Tim Dr. Axel Jahn merancang sistem yang menangkap sinyal-sinyal ini dengan andal termasuk di lingkungan yang bising. Ke depannya, mereka akan menghadirkan aplikasi laser dengan pemantauan proses berbasis sensor ke penggunaan industri yang lebih luas.
Para pelaku industri manufaktur di Indonesia d khususnya pembaca technomachinews.id dapat mengadopsi teknologi monitoring akustik real-time dari Fraunhofer IWS—membuka peluang penting dengan menggunakan laser untuk melakukan kontrol kualitas yang lebih cepat, efisien, dan robust.
Pelaku industri di Indonesia mempelajari bahwa:
Pengolahan laser bukan hanya soal kecepatan dan akurasi proses, tetapi juga tentang bagaimana memastikan kualitas secara terus-menerus selama proses berlangsung, bukan hanya setelah selesai.
Dengan memanfaatkan sensor suara, AI, dan sistem integrasi mesin yang modular, kontrol kualitas bisa menjadi bagian dari proses produksi secara langsung (in-line), sehingga memperkecil cacat, meningkatkan produktivitas, dan menurunkan biaya inspeksi serta scrap.
Uhtuk industri di Indonesia—mulai dari manufaktur otomotif, elektrikal, logam, hingga komponen berpresisi—ada potensi mengadopsi teknologi semacam ini untuk meningkatkan daya saing, terutama bila produksi memasuki skala menengah ataupun tinggi dengan persyaratan kualitas yang ketat.
Melalui portal technomachinews.id pelaku industri lokal dapat mengakses informasi terkini tentang teknologi manufaktur, termasuk teknologi laser, sensor, dan industri 4.0.
Mereka dapat memanfaatkan informasi ini sebagai referensi untuk men-screen teknologi baru, mencari mitra teknologi, atau menginisiasi studi kelayakan.
Langkah konkret yang dapat dilakukan dengan mamahami artikel-teknologi terkait, menghubungi vendor atau institusi riset yang menawarkan modul sensor/monitoring akustik, melakukan audit proses laser di fasilitas mereka, dan menyiapkan anggaran untuk pilot projekt kecil guna menguji efektivitas teknologi dalam kondisi produksi di Indonesia.
Dengan demikian, pelaku industri di Indonesia pro-aktif mengikuti perkembangan teknologi, dan mengimplementasikan inovasi seperti monitoring akustik untuk meningkatkan kontrol kualitas proses laser dan memperkuat posisi kompetitif mereka di pasar global.
Boks
Pemantauan Akustik Menambah Nilai
Pemesinan mikro laser: Memungkinkan kontrol kualitas secara real-time dari mikrostruktur fungsional (misalnya, anti-reflektif, hidrofobik) secara langsung selama pemrosesan.
Pengelasan laser: Memantau kualitas sambungan las secara akustik. Mendeteksi porositas, percikan, atau proses yang tidak stabil menggunakan tanda suara atau bunyi khas.
Pemotongan laser: Menggunakan sinyal akustik untuk memastikan pemotongan yang lengkap dan bersih. Juga mengidentifikasi kesalahan seperti optik yang kotor atau terjadi parameter yang salah.
