Penggunaan teknologi ultrasound meningkatkan kualitas produk aluminum. Bahan aluminium berperan penting dalam ekonomi sirkular dan mencapai netralitas iklim. Apakah peleburan aluminium di Indonesia sudah menggunakan teknologi ini?
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunofer IZFP (sumber): Temuan baru teknologi ultrasound yang digunakan sebagai upaya untuk meningkatkan kualitas dan efisiensi produksi logam seperti aluminium.
Teknologi ultrasound adalah sistem inspeksi atau pemantauan yang menggunakan gelombang suara berfrekuensi tinggi (ultrasonik) untuk mendeteksi, menganalisis, dan memvisualisasikan kondisi internal suatu material seperti aluminium atau baja dalam proses produksi.
Hasil teknologi ultrasound adalah akurasi tinggi dan kemampuan real-time termasuk dalam kondisi industri yang ekstrem.
Tim peneliti Fraunhofer Institute for Nondestructive Testing IZFP di Jerman mengembangkan teknologi ultrasound baru dan canggih yang mampu mendeteksi inklusi (kotoran padat) dalam aluminium cair secara real-time.
Inovasi baru itu menghasilkan Joseph von Fraunhofer Prize 2025 dan berpotensi besar untuk diadopsi oleh pabrik peleburan aluminium di Indonesia jika ingin meningkatkan mutu produk dan mengurangi limbah produksi.
Kualitas material yang tinggi sangat penting selama pemrosesan, karena kontaminasi apa pun yang terdapat dalam aluminium selama peleburan akan menurunkan kualitas komponen akhir.
Berbeda dengan metode analisis yang sudah digunakan selama ini, maka sistem pengukuran AloX berbasis ultrasonik dari Fraunhofer IZFP mampu mendeteksi inklusi secara andal, waktu cepat dengan biaya rendah.
Berkat penemuan teknologi ultrasound itu maka tim peneliti dianugerahi penghargaan Joseph von Fraunhofer tahun 2025. Tim juri menilai peneliti sukses mengembangkan alat yang inovatif untuk produksi aluminium.
Peralatan besar yang sulit diakses dengan suhu tinggi menyebabkan pabrik pengecoran logam rentan terhadap kondisi ekstrem. Para pekerja yang berkaitan dengan logam cair membutuhkan fleksibilitas dan ketahanan, baik manusia mau pun mesin.
Dengan mempertimbangkan lingkungan yang menantang ini, tim peneliti Fraunhofer IZFP ditugaskan untuk mengembangkan sistem pengukuran baru bagi pelanggan dari industri aluminium.
“Kemurnian logam cair dengan suhunya berkisar antara 600 hingga 800 derajat Celcius, sangat penting bagi produk akhir nantinya.
Misalnya, partikel keramik apa pun yang mungkin ada dalam lelehan tidak akan mencair hingga mencapai suhu 2.000 derajat atau lebih,” ungkap Thomas Waschkies, Kepala Ilmuwan Fisika Sensor di Fraunhofer IZFP.
Thomas Waschkies melanjutkan bahwa partikel tersebut tetap berada dalam komponen akhir sebagai inklusi yang harus dihilangkan. Jika tidak maka hal itu menyebabkan retakan dan lubang pada bahan, dan dalam kasus terburuk, kegagalan komponen pun terjadi.
Sejak awal, Thomas Waschkies memimpin proyek bersama rekannya, Andrea Mross, yang kini bekerja di bidang strategi dan pemrograman penelitian di institut tersebut di kota Saarbrücken, Jerman.
Aluminium: kunci ekonomi sirkular dan netralitas iklim
Setelah bahan baja, aluminium adalah logam yang paling banyak digunakan di seluruh dunia. Aluminium memainkan peran utama dalam netralitas iklim karena berbagai faktor, termasuk penggunaannya dalam konstruksi ringan.
Daur ulang aluminium cair juga membutuhkan sedikit energi, sehingga merupakan elemen penting dari ekonomi sirkular. Berbagai sistem pengukuran tersedia di pasaran untuk pengendalian kualitas saat bekerja dengan aluminium cair.
Akan tetapi harganya mahal, hanya dapat dioperasikan oleh ahli yang terlatih secara khusus dan membutuhkan waktu yang lama sehingga pemeriksaan dilakukan secara acak yang memungkinkan.
Ini berarti industri membutuhkan sistem berbiaya rendah yang dapat dioperasikan tanpa pengetahuan khusus, memberikan hasil akhir dengan cepat, dan dapat digunakan secara fleksibel di lingkungan pengecoran.
Sistem pengukuran berbasis ultrasonik untuk produksi aluminium
Hal ini menjadi latar belakang gagasan, yang dirancang oleh para ahli di Fraunhofer IZFP: tentang sistem pengukuran aluminium cair berbasis ultrasonik yang mobile. Proyek AloX itu diluncurkan dengan nama yang berasal dari “lelehan aluminium” dan “inklusi oksida”.
Cara kerja sistem ini dapat dijelaskan dengan analogi sehari-hari. “Sistem ini sangat mirip sensor parkir di mobil. Sistem yang terendam dalam logam cair mengirimkan sinyal yang kemudian memantul dari reflector,” jelas Andrea Mross peneliti muda rekan Thomas Waschkies.
Jika ada partikel—artinya kontaminan—yang melayang, akan ada sinyal yang mengganggu tambah jelas Andrea Mross. Sinyal-sinyal tersebut memungkinkan tindakan langsung di lantai produksi untuk memastikan kualitas.
Tantangan dalam mengembangkan sistem ini terutama terletak pada kondisi ekstrem yang lazim di pabrik pengecoran tempat sistem ini akan digunakan.
Logam cair yang panas memancarkan panas yang sangat besar, tidak hanya memengaruhi sistem itu sendiri tetapi juga seluruh unit penahan beban. Aluminium cair juga sangat korosif terhadap material logam.
Bekerja sama dengan industri, tim peneliti mengembangkan prototipe awal. Troli pengukur dilengkapi unit pengukur yang dilengkapi dengan pemandu gelombang ultrasonik khusus dan pendingin internal.
Selanjutnya program perangkat lunak yang dikembangkan secara khusus dengan algoritma analisis yang telah dipatenkan. Mekanisme penggantian untuk pemandu gelombang ultrasonik yang terbuat dari titanium juga dipatenkan.
Pengembangan untuk penggunaan industri
Tim sedang mengembangkan AloX 2.0, yang dioptimalkan lebih lanjut dibandingkan versi pertama. Namun, satu faktor tetap sama: Hampir semua komponen dikembangkan secara internal di Fraunhofer IZFP.
“Dari sensor ultrasonik hingga perangkat lunak analisis, elektronik, dan mekanika rumah, AloX merupakan paket lengkap dari satu sumber,” lanjut Andrea Mross salah satu peneliti.
Langkah selanjutnya bagi para peneliti adalah mengembangkan sistem ini ke aplikasi industri yang luas, awalnya dalam produksi aluminium.
Namun, potensi penggunaan lain juga dapat dipertimbangkan, seperti untuk pengendalian kualitas jenis logam cair lainnya atau dalam produksi perekat dan makanan.
Di sektor peleburan aluminium, inklusi (kotoran padat) logam asing seperti oksida, partikel keramik, atau kontaminan lain sering kali menjadi penyebab utama cacat pada produk akhir.
Keterbatasan metode inspeksi konvensional yang hanya dapat dilakukan setelah proses pengecoran membuat deteksi dini hampir tidak mungkin dilakukan.
Akibatnya, banyak produk yang gagal memenuhi standar kualitas, menyebabkan peningkatan biaya produksi dan penurunan efisiensi operasional.
Teknologi ultrasound yang dikembangkan oleh Fraunhofer IZFP memungkinkan pemantauan kualitas aluminium cair secara langsung dalam proses produksi.
Sistem ini menggunakan gelombang ultrasonik berfrekuensi tinggi untuk mengidentifikasi partikel asing dengan akurasi tinggi, bahkan sebelum logam dituangkan ke dalam cetakan.
Dengan pendekatan ini, pabrik dapat segera mengambil tindakan korektif, menghindari cacat struktural, dan menjaga konsistensi mutu produk.
Pabrik peleburan aluminium di Indonesia disarankan untuk mulai mengevaluasi implementasi sistem pemantauan nondestruktif berbasis ultrasound ini sebagai bagian dari strategi peningkatan kualitas produksi.
Kolaborasi dengan lembaga riset atau distributor teknologi industri dapat menjadi langkah awal menuju adopsi teknologi ini secara lokal.
Selain meningkatkan daya saing produk dalam negeri, teknologi ultrasound ini juga mendukung kepatuhan terhadap standar mutu internasional yang semakin ketat.
Dengan tantangan kualitas dan efisiensi produksi yang semakin kompleks, teknologi ultrasound dari Fraunhofer IZFP menawarkan solusi konkret bagi industri peleburan aluminium di Indonesia.
Tidak hanya meningkatkan akurasi deteksi cacat secara signifikan, inovasi ini juga membuka peluang untuk efisiensi biaya dan peningkatan keberlanjutan dalam proses produksi logam.
Implementasi teknologi ultrasound adalah langkah strategis untuk masa depan industri aluminium nasional yang lebih kompetitif dan berbasis teknologi.
Dalam konteks industri, terutama peleburan logam seperti aluminium, teknologi ultrasound memungkinkan deteksi non-destruktif (NDT) untuk memeriksa material tanpa merusak bahannya.
Selanjutnya mampu mengientifikasi inklusi atau cacat internal seperti partikel asing, gelembung gas, atau retakan. Dan pemantauan selama proses berlangsung (inline monitoring) bukan hanya setelah produk jadi serta otomatisasi dan integrasi ke sistem produksi untuk pengambilan keputusan cepat.
Sedangkan dalam versi canggih implementasi teknologi ultrasound mengacu pada kemajuan dalam beberapa aspek seperti sensor berpresisi tinggi, pemrosesan sinyal digital berbasis AI, visualisasi data 3D dan konektivitas dengan sistem industri 4.0.
