Cara Membuat Komponen Otomotif Hibrida dengan Teknologi Laser

Cara membuat komponen otomotif hibrida cukup efisien, dan diperkenalkan cara menggabungkan plastik dan logam melalui penguncian dan adhesi yang positif. Apakah teknologi yang digunakan lebih efisien?

Institut Fraunhofer yang menangani Ketahanan dan Keandalan Sistem Struktur LBF dari divisi Darmstadt dan Institut Fraunhofer khususnya Teknologi Laser ILT di Aachen, menyelenggarakan pameran di JEC World Composite Show,  Paris, Prancis  pada Maret 2018.

Di stan, eksibitor menunjukkan cara bagaimana kolaborasi yang terkoordinasi dengan baik yang memungkinkan optimalisasi cara membuat komponen otomotif hibrida yang diproduksi secara serial.

Lembaga Fraunhofer bersama mitranya telah mengembangkan busur atap dengan mengguakan multi-bahan baku (material) –bagaian dari pameran—digelar untuk pertama kalinya.

Proyek HyBriLight yang disponsori oleh Kementerian Pendidikan dan Penelitian Federal Jerman itu bertujuan untuk mengembangkan komponen hibrida.  Keberhasilan pengembangan itu adalah penerapan proses laser yang inovatif  terbaru dalam proses produksi yang dianggap cukup ringan.

Komponen hibrida dikenal berbentuk busur atap yang berdasarkan komponen asli dari kendaraan Seri 7 BMW. Busur atap terdiri dari penjepit serat plastik bertulang yang terikat pada dua pelat penghubung logam.

Pelat itu ditempelkan ke bagian sasis. Sedangkan pilihan lem dan paku keling yang digunakan sampai sekarang, Fraunhofer ILT mengembangkan proses pengikatan berbasis laser (baru) yang menggabungkan plastik dan logam melalui penguncian dan adhesi yang positif.

Laser ultrafast menghasilkan struktur mikro dan nano seperti spons pada permukaan logam. Selanjutnya, brace plastik yang diperkuat serat adalah kompresi yang dibentuk dan digabungkan ke pelat logam pada proses yang sama.

Proses membutuhkan pelat penghubung yang ditempatkan di dalam cetakan yang disebut variothermal. Selama proses pencetakan kompresi, polimer meleleh dan lelehannya mengisi struktur logam.

Kemudian dipadatkan, maka plastik dan logam membentuk ikatan yang kuat dan tahan lama melalui cakar. Penguat pita lokal akan meningkatkan kekakuan komponen—kemudian serat dipotong dengan laser dalam proses yang berulang.

Fraunhofer LBF sukses mengoptimalkan desain hibrida khusus ini. “Kami menggunakan sampel material untuk menganalisis beban statis dan siklis,” jelas  Dominik Spancken pemimpin tim bisnis Experimental Durability Plastics di Fraunhofer LBF.

Temuan tersebut digunakan untuk memperkirakan masa pakai komponen, dan divalidasi dengan uji eksperimental, imbuh Spancken. Ia menambahkan, kekuatan geser tarik tinggi berkat desain yang optimal.

Fraunhofer Institutes dan mitra industrinya membuat proses divalidasi dengan komponen hibrida yang berkekuatan geser hampir 50 MPa. Untuk dapat menghasilkan bagian itu dengan biaya efisien, serat gelas termoplastik yang diperkuat matriks PA6 digunakan sebagai pengganti penjepit Duroplast yang diperkuat serat karbon.

Untuk mempertahankan kekakuan dan stabilitas bagian asli, bagian dari busur atap diperkuat secara lokal dengan menggunakan pita serat karbon searah. Waktu siklus untuk memproduksi satu komponen berlangsung selama  75 detik.

“Hasil temuan ini adalah sesuatu yang membanggakan,” kata koordinator proyek Kira van der Straeten, seorang ilmuwan Plastics Processing Group di Fraunhofer ILT.

“Inovasi ini mencapai pengurangan 70 persen dalam waktu proses dibandingkan dengan proses konvensional. Pengurangan biaya bahan baku sebesar 45 persen dan integrasi beberapa langkah proses menjadi satu proses yang sangat otomatis.”

Proyek HyBriLight menghasilkan alat fotonik untuk teknik ringan. Rantai proses  disesuaikan dengan bahan konstruksi yang efisien—hibrida ringan menggunakan sistem laser yang sangat produktif dan menyebarkan transisi dari pembuatan ke produksi seri.

Proyek cara membuat komponen otomotif hibrida ini melibatkan ahli dari lembaga Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT (berkedudukan di Aachen) selaku  coordinator,  Institut Fraunhofer, dan Weber Fibertech GmbH (Markdorf).

Tak kalah peran Werkzeugbau Siegfried Hofmann GmbH (Lichtenfels), Scanlab GmbH (Puchheim), Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft (Munich),  Grup Airbus (Munich), Dilas GmbH (Mainz), dan Held Systems GmbH (Heusenstramm).

Hasil kolaborasi lembaga penelitian dan beberapa perusahaan telah menemukan cara membuat komponen otomotif hibrida secara gemilang  (Bahan diolah dari laman Fraunhofer)