Insinyur dirgantara memangkas waktu pengawetan komposit hampir 50% dengan material 3960-FC
Industri dirgantara telah menghabiskan waktu puluhan tahun untuk membuat pesawat lebih ringan, lebih kuat, dan lebih hemat bahan bakar. Namun, saat ini tantangan teknis terbesarnya bukan lagi merancang pesawat yang lebih baik—tetapi memproduksi pesawat dalam jumlah yang cukup untuk memenuhi permintaan yang melonjak. Produsen pesawat saat ini sedang mencatat rekor pesanan. Misalnya, Airbus sendiri mengakhiri tahun 2025 dengan kekurangan 8.754 pesawat komersial, yang menunjukkan betapa besarnya permintaan telah melampaui kapasitas produksi. Tantangan ini sebagian terletak pada materialnya sendiri. Banyak pesawat modern mengandalkan komposit serat karbon, dan setiap bagian komposit harus diawetkan (proses pengerasan yang digerakkan oleh panas) sebelum dapat dipindahkan ke tahap produksi berikutnya. Sebuah pesawat dapat memuat ribuan komponen komposit, mulai dari panel struktural hingga penyangga internal, dan masing-masing komponen harus menghabiskan waktu dalam peralatan pengawetan khusus. Meskipun penundaan untuk satu komponen dapat diukur dalam hitungan jam, jumlah jam tersebut akan bertambah di seluruh lini produksi, sehingga menciptakan kemacetan yang dapat membatasi jumlah pesawat yang dapat dibuat oleh sebuah pabrik. Kini, material komposit yang baru dikembangkan menjanjikan untuk menghilangkan sebagian besar waktu tunggu tersebut. Material baru ini, yang disebut 3960-FC, dikembangkan oleh perusahaan material dirgantara yang berbasis di Washington, Toray CMA (Composite Materials America). “3960-FC mempercepat siklus produksi sekaligus mempertahankan kinerja mekanis dan struktural yang diharapkan pelanggan,” kata Jeff Cross, Direktur Pengembangan Bisnis Dirgantara di Toray. Versi yang lebih cepat dari material dirgantara yang sudah ada 3960-FC yang baru diperkenalkan adalah versi penyembuhan cepat dari sistem pre-preg 3960 dirgantara Toray CMA yang sudah ada. Pre-preg, singkatan dari pre-impregnated, terdiri dari serat karbon yang telah diresapi dengan resin epoksi dalam jumlah yang dikontrol dengan cermat. Pabrikan menumpuk bahan-bahan ini ke dalam bentuk yang diinginkan sebelum mengawetkannya untuk menghasilkan komponen pesawat yang kuat dan ringan. Daripada mengubah kemampuan struktural yang sudah diandalkan oleh para insinyur, 3960-FC berfokus pada memperpendek tahap pengawetan itu sendiri. Selama tahap pengawetan ini, reaksi kimia mengeraskan resin dan mengunci serat menjadi struktur yang kuat dan ringan. 3960-FC dirancang untuk menyelesaikan langkah ini lebih cepat. Meskipun Toray belum mengungkapkan modifikasi kimia spesifik di balik bahan tersebut, perusahaan tersebut mengatakan formulasi baru tersebut dapat mengurangi waktu pengawetan hingga 45 persen. “Direkayasa untuk aplikasi pertahanan dan ruang angkasa yang sangat penting, sistem penyembuhan cepat ini mengurangi waktu penyembuhan hingga 45% sekaligus mempertahankan kinerja mekanis sistem 3960 yang telah terbukti,” catat tim Toray. Perusahaan mengatakan material tersebut menunjukkan kesetaraan dengan data yang terdapat dalam database National Center for Advanced Materials Performance (NCAMP), yang merupakan tolok ukur kedirgantaraan yang banyak digunakan. Hal ini dapat memudahkan produsen untuk mengevaluasi dan mengadopsi material tersebut karena kinerjanya dapat dibandingkan dengan data yang sudah familiar bagi industri dirgantara. Selain itu, meskipun waktu pemrosesannya lebih cepat, material tersebut tetap mempertahankan karakteristik yang diperlukan untuk aplikasi luar angkasa yang berat. “Dibangun berdasarkan kemampuan material 3960, 3960-FC menghadirkan ketangguhan, kinerja panas/basah, kekuatan tarik, kekakuan, dan toleransi terhadap kerusakan yang luar biasa,” tim Toray menambahkan. Dirancang untuk pabrik pesawat modern Kecepatan hanyalah sebagian dari cerita. Bahan ini juga dirancang agar sesuai dengan alur kerja manufaktur yang ada, sehingga mengurangi kebutuhan akan perubahan besar di lantai pabrik. Hal ini kompatibel dengan metode produksi otomatis seperti Automated Fiber Placement (AFP) dan Automated Tape Laying (ATL), sistem robotik yang dengan cepat menempatkan material komposit ke dalam cetakan untuk membuat struktur pesawat besar. “Bahan ini sangat kompatibel dengan berbagai teknologi manufaktur otomatis,” kata tim Toray. Sistem ini juga mendukung perkakas bersuhu lebih rendah untuk pengembangan prototipe, yang dapat mengurangi biaya perkakas. Selain itu, produk ini memperluas opsi pemrosesan khusus kantong vakum (VBO) dan mendukung konsolidasi cetakan kompresi, yang keduanya dapat membantu produsen memperpendek siklus produksi dan menurunkan biaya produksi. Fitur penting lainnya adalah risiko eksoterm yang relatif rendah. Selama proses pengawetan, beberapa sistem epoksi menghasilkan panas yang signifikan, terutama pada struktur komposit tebal. Panas yang berlebihan dapat mempengaruhi kualitas komponen dan mempersulit produksi. Menurut perusahaan, 3960-FC tidak terlalu rentan terhadap masalah terkait panas ini dibandingkan banyak sistem epoksi dipercepat lainnya. Manfaatnya bagi produksi pesawat masa depan 3960-FC ditujukan untuk aplikasi mulai dari struktur utama pesawat terbang dan komponen helikopter hingga drone berukuran sedang dan besar, kendaraan peluncuran, dan roket. Pentingnya bahan ini tidak terletak pada membuat pesawat lebih kuat dari sebelumnya, namun membantu produsen memproduksi struktur komposit dengan lebih efisien. Dengan mengurangi waktu yang dihabiskan suku cadang dalam proses pengawetan peralatan, pabrik berpotensi memproses lebih banyak komponen menggunakan infrastruktur yang sama, sehingga mengurangi salah satu hambatan produksi yang dihadapi industri dirgantara. Namun, teknologi ini bukanlah solusi lengkap terhadap tantangan produksi dirgantara. Produsen masih perlu memenuhi syarat material, mengintegrasikannya ke dalam lini produksi yang ada, dan memenuhi persyaratan sertifikasi sebelum adopsi secara luas dapat dilakukan. Jika kinerja material sesuai dengan yang diiklankan, hal ini dapat membantu produsen meningkatkan laju produksi tanpa mengorbankan keandalan struktural yang diperlukan untuk komponen penting dalam penerbangan.
Diterbitkan : 2026-07-05 17:12:00
sumber : interestingengineering.com
