TEKNOLOGI LASER

Laser Gantikan Gas Rakus & Pas untuk Mobil Listrik

0
7
Pengelasan sambungan baterai aluminium dan tembaga dengan laser disk untuk produksi sistem baterai yang digunakan pada kendaraan listrik. (Foto/© : Fraunhofer ILT)

Konservasi energi merupakan prioritas utama bagi produsen otomotif dan teknologi laser bisa membantu. Laser digunakan untuk memproses komponen tipis yang berbobot ringan seperti bahan komposit serat, plastik, dan memproduksi mesin yang lebih efisien dengan baterai yang lebih bertenaga. Teknologi laser cocok diterapkan dengan CNC khusus sektor otomotif, irit biaya, dan waktu. Permukaan baja dapat dibuat dalam ragam motif, lebih cepat, dan variasi yang beragam, Untuk pengembangan mobil listrik di Indonesia, gunakanlah laser.

Pengelasan sambungan baterai aluminium dan tembaga dengan laser disk untuk produksi sistem baterai yang digunakan pada kendaraan listrik. (Foto/© : Fraunhofer ILT)

Era penyedot gas rakus yang meraung-raung di jalanan dan mencemari udara telah berakhir. Mobil yang keluar dari rel perakitan saat ini lebih bersih, lebih senyap, dan–dari segi bobot performa-lebih efisien daripada mobil sebelumnya. Namun demikian, pengembangan sistem produksi berlanjut. Peraturan-peraturan lingkungan yang lebih ketat dan biaya bahan bakar yang terus melonjak meningkatkan permintaan atas mobil yang dampaknya terhadap lingkungan berkurang.

Sayangnya, permintaan pelanggan sering kali sulit diantisipasi oleh produsen mobil. Para pelanggan meminta agar badan mobil harus aman dengan bobot lebih ringan dan mesin tahan lama serta penggunaan bahan bakar lebih  irit. Dari tahun ke tahun, model-model baru terus dikembangkan dan dibangun agar bisa mengatakan mobil yang baru diproduksi lebih baik, irit, dan lebih cerdas daripada mobil sebelumnya.

Advertisement

Perlombaan melawan waktu dan pesaing menempatkan tuntutan tinggi pada produsen dan pemasok.  Oleh karena itu, peran laser  semakin besar untuk dapat membantu para produsen mobil untuk memenangkan persaingan bisnis. Dengan laser,  komponen mobil menjadi lebih tahan terhadap aus dan berlaku secara universal. Sinar laser merupakan alat yang ideal dalam pembuatan kendaraan otomotif.

Laser dapat digunakan untuk menggabungkan, mengebor, membuat struktur, memotong atau membentuk materi apa pun.  Permukaan dapat direkayasa untuk motor dan drive train—komponen  penghubung antara transmisi dan as mobil—yang  menciptakan lebih sedikit gesekan dan menggunakan lebih sedikit bahan bakar. Laser tidak hanya faktor penting yang menentukan dalam produksi yang lebih cepat, lebih efisien dan ekonomis, tetapi juga terhadap kendaraan hemat energi.

Penurunan bobot di bidang manufaktur otomotif

Beban ekstra menyedot energi. Beban tersebut harus diakselerasi dan diperlambat setiap kali kita berkendaraan—selama rentang usia pakai mobil tersebut. Untuk mengurangi bobot, makin banyak produsen beralih ke pemanfaatan plastik yang diperkuat serat yang mana bobotnya 30 sampai 50 persen lebih ringan daripada logam.

Namun demikian, kelemahannya adalah bahwa bahan-bahan baru sulit untuk diproses. Plastik yang diperkuat serat sifatnya rapuh, sehingga alat pemotongan dan pengeboran cepat aus dan teknik perakitan konvensional yang digunakan untuk komponen logam sering tidak tepat.

“Laser menjadi alternatif ideal di sini,” jelas Dr Arnold Gillner dari Institut Fraunhofer untuk Laser Technology ILT. “Laser dapat memotong plastik yang diperkuat serat tanpa tersobek dan juga bisa menyambungnya. Dengan laser yang tepat, kita bisa memotong dan mengikis komponen dengan efek samping panas yang minimal.

Laser dapat digunakan untuk pengelasan komponen berbobot ringan–sebuah alternatif untuk teknologi penyambungan konvensional. Kita bahkan bisa menyambung plastik yang diperkuat serat dengan logam dengan menggunakan pengelasan laser. Laser membuat permukaan logam menjadi kasar, sedangkan plastik yang dipanaskan sebentar, menembus pori-pori logam dan mengeras. Hasilnya sangat stabil.

CNC membuat mesin perkakas dengan presisi tinggi (Sumber foto : https://s3.amazonaws.com/ksr/assets/)

Pengurangan bobot juga dapat dicapai dengan bahan logam berkekuatan tinggi meski sulit diproses. “Menyambung kombinasi dari berbagai bahan memungkinkan kita untuk mengoptimalkan pemanfaatan sifat-sifat spesifik bahan individual. Tapi ini terbukti sulit dalam banyak kasus,” jelas Dr. Anja Techel, Deputi Direktur Institut Fraunhofer untuk Material and Beam Technology IWS di Dresden, Jerman.

Timnya percaya pada laser: “Dengan peralatan laser terpadu yang baru kami kembangkan, bisa mengelas sambungan kombinasi bahan, bebas dari celah atau keretakan.”

Pada tahun 2011, para ilmuwan Fraunhofer untuk pertama kali mempresentasikan sebuah kepala las baru yang tidak hanya bisa fokus dengan presisi ekstrim tetapi bergerak bolak-balik melintasi persambungan dengan frekuensi tinggi untuk mencampur bahan cair. Ketika bahan tersebut mengeras, maka terciptakah sambungan yang stabil.

Penggunaan laser juga menghemat waktu dan biaya disain alat. Cetakan yang digunakan dalam produksi perlengkapan plastik dan roda kemudi, misalnya, harus ditata untuk memberikan komponen akhir permukaan yang menarik secara visual dan juga ketika diraba. Kebanyakan produsen mobil memesan disain dari pemasok  yang permukaannya biasanya memiliki tampilan seperti kulit. Sampai saat ini, pola negatif yang digunakan untuk menciptakan disain tersebut telah tergores keluar dari alat baja yang digunakan dalam injeksi cetakan-proses yang membosankan dan memakan waktu.

Baca juga :   Teknologi Bionik untuk Alat-Alat Mesin

“Dengan laser, permukaan baja tidak hanya bisa dibuat dalam motif secara lebih cepat, tetapi juga dengan variasi yang lebih beragam,” jelas Kristian Arntz dari Institut Fraunhofer untuk Production Technology IPT. “Kami dapat memindahkan setiap kemungkinan disain dari model CAD ke permukaan alat: Apa yang nantinya akan menjadi alur pada plastik tersebut diawetkan sebagai bongkahan (ridge), sedangkan material di sekitarnya menguap. Proses ini efisien, sepenuhnya otomatis, dan sangat bervariasi.”

Menghemat energi dengan motor rendah gesekan

Teknologi laser juga laris dengan optimasi mesin. Para insinyur berusaha untuk menjaga gesekan serendah mungkin guna meningkatkan efisiensi. “Itu berlaku tidak hanya untuk mesin listrik yang saat ini sedang dikembangkan, tetapi juga untuk mesin pembakaran internal klasik dan motor diesel, serta transmisi dan bantalan,” kata Arnold Gillner dari ILT. Keramik, pelapis berperforma tinggi sangat diinginkan, karena tidak hanya tahan aus tetapi juga halus sehingga menghasilkan sedikit gesekan.

Sampai saat ini komponen logam yang dilapisi sangat mahal sehingga sulit didapatkan, diproduksi di ruang plasma di mana keramik diuapkan, dan diaplikasikan pada permukaan komponen. Ilmuwan Fraunhofer telah mengembangkan sebuah metode yang lebih murah dan lebih cepat, di mana benda dilapisi dengan nano-partikel keramik, kemudian diaplikasikan dengan laser. Proses finishing ini telah diterapkan pada roda gigi dan bantalan.

Laser dapat digunakan untuk membuat modifikasi khusus sesuai dengan sifat-sifat bagian mesin. Gesekan antara dinding silinder dan piston dituding sebagai faktor yang bertanggung jawab atas sebagian besar konsumsi energi dari sebuah motor. Oleh sebab itu, para peneliti mencoba untuk menguranginya. Ini sangat penting untuk mesin yang dilengkapi fungsi start-stop otomatis dan modern yang mengalami tekanan akibat pengapian terus-menerus,

Gillner menjelaskan,  “Untuk melindunginya, kami harus memastikan bahwa silinder selalu dilapisi dengan plastik film minyak. Teknologi laser bisa membantu mengurangi gesekan dengan proses struktur khusus yang meningkatkan adhesi minyak.” Para peneliti Fraunhofer berkeinginan meningkatkan usia pakai mesin dan mengurangi konsumsi energi dengan cara ini.

Program kebugaran untuk mobil listrik

Laser dapat meningkatkan efisiensi dan usia pakai baterai listrik. Itu adalah kabar baik bagi produsen dan pemilik mobil listrik—seperti sedang dilakukan di Indonesia—karena harga baterai semakin mahal. Para insinyur dan ilmuwan Fraunhofer telah mengupayakan berbagai solusi untuk membuat baterai lebih tahan lama dan lebih murah. Salah satu pendekatan adalah meningkatkan luas permukaan elektroda dengan lapisan penutup yang tepat guna meningkatkan efisiensi baterai.

Pendekatan lain melibatkan analisis dan optimalisasi proses produksi. Produsen memproduksi baterai dengan menggunakan satu sel katoda dan satu anoda, yang kemudian dihubungkan. Secara teori, ini terdengar sederhana, tetapi pada prakteknya memadukan anoda tembaga dengan katoda aluminium menghasilkan sambungan yang rapuh dan mudah rusak.

Ini menjadi masalah untuk aplikasi pada mobil yang kadang-kadang melewati jalan bebatuan atau kotor. Dengan bantuan laser, peneliti di ILT berhasil menciptakan sambungan tahan lama antar elektroda tanpa membuat perpaduan tersebut menjadi rapuh. Para peneliti di IWS di Dresden telah mengembangkan solusi alternatif di mana laser menghangatkan permukaan dan rol mengepresnya menjadi satu.

“Menggunakan penyepuhan  roll dengan laser dan pra-pemanasan induktif, kami behasil membuat sambungan yang sangat stabil dengan konduktivitas listrik tinggi, dengan hanya sedikit kehilangan daya,” papar Anja Techel. “Produk akhir baterai menjadi sangat efisien. Dan karena hanya sejumlah kecil energi listrik yang diubah menjadi panas, baterai tersebut tidak memerlukan banyak pendinginan.” (Monika Weiner; www.fraunhofer.de/magazine)

Advertisement

Tulis Opini Anda