Hallo sobat!
Apa kabar? Semoga sehat ya. Pada artikel saya kali ini, kita akan membahas material terbaru dan tercanggih seputar penggunaannya di bidang permesinan. Pasti penasarankan? Langsung kita ke topik aja ya.
Keramik Super Canggih Ini akan Digunakan Pada Mesin Jet Masa Depan
18/6/2015
Artikel ini awalnya muncul di GE Reports
Oleh Staf GE Reports. Saya sebagai admin ingin melanjutkan dan membagikannya pada sobat.
Manusia sudah menggunakan keramik selama 25.000 tahun. Kita mengolahnya menjadi cangkir, pipa, tembikar, dan beragam peralatan yang digunakan sehari-hari. Namun, material yang ringan, kuat dan tahan panas ini memiliki satu kekurangan yang fatal, yang selama ini menyebabkannya tidak digunakan lebih dari peralatan rumah tangga. “Jika terbentur, ia akan langsung pecah berkeping-keping,” ujar Krishan Luthra, kepala ilmuwan untuk manufacturing and materials technologies di GE Global Research, New York. “Menurut saya keramik berpotensi menjadi sebuah holy grail jika kita bisa menggunakannya pada mesin, kita dapat memperoleh lebih banyak tenaga dan menghemat energi. Dampaknya akan sangat signifikan.”
Luthra mempertaruhkan hampir tiga dekade masa karirnya untuk mewujudkannya. “Terkadang ada saat-saat di mana saya ragu bahwa ini akan berhasil,” kata Luthra kepada Associated Press, yang baru saja merilis cerita mengenai terobosan barunya. “Tetapi, sepertinya saya adalah orang yang terlalu keras kepala. Saya yakin bahwa saya berada di jalur yang benar.”
Atas: Mesin LEAP bersuku cadang keramik sedang menjalani uji terbang di atas gurun Mojave. Kredit foto: GE Aviation. Paling atas: GE pertama kali melakukan uji coba LEAP di Ohio pada musim gugur lalu.
Kredit GIF: CFM International
Sebut saja ini proyek nekat bermodal miliaran. Dimulai pada tahun 1990an, di mana Luthra dan timnya pertama kali mempelajari sekumpulan material baru bernama ceramic matrix composites (CMC). Dengan bekerjasama dengan Departemen Energi, mereka berfokus kepada satu sub grup CMC yang mengkombinasikan sifat tahan panas dengan kekuatan.
Riset ini hampir berhenti di tengah jalan, namun tim ini kemudian menciptakan material versi baru yang bisa digunakan pada mesin jet. “Jika tidak diolah dengan cara yang benar, maka hasilnya akan menjadi keramik pecah belah, namun jika anda melakukannya dengan benar anda akan mendapatkan keramik bersifat logam, dan itu bukan main,” ujar Luthra kepada AP.
Atas: Tim Luthra meluncurkan bola besi dalam kecepatan 150 mph pada ceramic composite mereka untuk menguji ketahanan material tersebut. (goresan masih dapat ditolerir karena tidak akan mengeluarkan serpihan-serpihan puing ke dalam turbin.)
Kredit foto GE Global Research
Dengan CMC, kini para insinyur GE dapat membangun mesin jet yang dapat terbang lebih jauh dengan penggunaan bahan bakar yang lebih sedikit. Hal ini disebabkan oleh dua atribut penting kedirgantaraan: beratnya satu pertiga dari beban logam dan tidak perlu didinginkan, yang memungkinkan para desainer membuat mesin yang lebih ringan dan efisien.
Mesin jet pertama dengan “shroud” turbin statis dibuat dari CMC (atas) adalah LEAP, dibangun oleh CFM International, sebuah joint venture GE Aviation dengan Snecma (Safran) Perancis. Walaupun mesin ini baru akan beroperasi tahun depan, penjualannya sudah mencapai angka fantastis dalam sejarah GE, 8.000 pesanan senilai $100 miliar (lis harga A.S.)
Suku cadang CMC terbuat dari serabut silicon carbide ceramic yang terkunci dalam metriks keramik dan dibungkus oleh lapisan penghalang termal. Tahun lalu, GE Aviation membuka pabrik CMC pertamanya dan membentuk joint venture dengan Turbocoating, perusahaan pembuat lapisan dari Italia, untuk mempersiapkan produksi suku cadang CMC skala besar. Kedua pabrik berbasis di North Carolina.
Tahun lalu, GE membuka sebuah pabrik CMC baru di North Carolina Kredit GIF: CFM International
Mesin ini dirancang untuk pesawat single-aisle terbaru seperti Boeing 737Max, Airbus A320neo, dan Comac C919, dengan efisiensi bahan bakar 15% lebih efisien dibandingkan model pesawat CFM yang digunakan saat ini. “Kami melihat jauh ke depan, dan potensi dari hasil yang akan didapatkan mengalahkan resikonya yang tinggi,” kata Luthra.
Tetapi shroud statis untuk LEAP hanya salah satu dari beragam aplikasi CMC yang dapat digunakan pada mesin pesawat. Di bulan Februari, insinyur-insinyur GE membuat sebuah terobosan baru saat rotating part yang terbuat dari CMC dengan sukses diuji pada turbin mesin pesawat. “Berpindah dari alloy nikel menjadi rotating ceramics untuk mesin pesawat adalah kemajuan besar,” kata Jonathan Blank, yang memimpin riset CMC dan advanced polymer matrix composite di GE Aviation. “CMC menghadirkan perubahan revolusioner pada perancangan mesin pesawat.”
Sebuah rotor turbin dengan bilah-bilah yang terbuat dari ceramic matrix composites (CMC) setelah uji coba. Bilah berwarna kuning dilapisi environmental barrier untuk tujuan eksperimental. Karena bilah yang terbuat dari CMC sangat ringan, insinyur dapat mengurangi ukuran dan beban disk logam di mana bilah-bilah tersebut menempel (bagian besi berkilau di bagian tengah), dan merancang mesin jet yang lebih ringan dan efisien.
Kredit foto: GE Aviation.
GE juga mengeksplor kegunaan material tersebut untuk mesin helikopter, turbin gas, dan kompresor pembangkit listrik. Mesin GE9X yang baru – mesin jet paling besar di dunia yang dibangun oleh GE untuk next-gen Boeing 777x yang berbadan lebar – akan menggunakan suku cadang inti terbuat dari CMC, sama halnya dengan mesin Passport untuk jet bisnis.
Mark Little, kepala GE Global Research mengatakan bahwa beragam aplikasi di atas mengilustrasikan konsep “GE Store” yang diusung GE.
Menurut Little: “GE Store adalah tempat di mana semua unit bisnis dapat mendapatkan teknologi, perancangan produk dan servis yang tidak dapat ditemukan di tempat lain.”
Sekian artikel saya kali ini sobat. Mudah-mudahan menambah pengetahuan kita tentang teknologi dan menjadi motivasi menjadi kita semua para (engineer).
Terima Kasih.
