HONG KONG SAR – Media OutReach Newswire – Pemesinan, yang melibatkan pemotongan dan pembentukan material secara presisi, merupakan proses manufaktur yang penting. Seiring dengan semakin banyaknya industri yang menggunakan material berkinerja tinggi dengan kekuatan dan kekerasan yang luar biasa, metode pemesinan tradisional sering kali tidak mampu memberikan presisi yang dibutuhkan. Sebuah tim peneliti dari The Hong Kong Polytechnic University (PolyU) telah mengembangkan teknologi pemesinan inovatif yang menggabungkan medan laser dan magnet selama proses pemotongan berlian, sehingga meningkatkan kehalusan pemotongan dan kualitas permukaan, sekaligus mengurangi kerusakan di bawah permukaan material dan keausan pahat. Pendekatan medan ganda ini menunjukkan kemampuan manufaktur luar biasa yang melampaui teknik pemotongan berbantuan medan yang sudah ada, sehingga memungkinkan pemesinan ultra-presisi untuk berbagai material canggih yang menantang.
Teknologi pemesinan ultra-presisi berbantuan multi-medan energi yang inovatif dan unik ini, dikenal sebagai pemotongan berlian berbantuan medan ganda laser-medan magnet in-situ (LMDFDC), dikembangkan oleh Prof. Sandy TO Suet, Professor dari Departemen Teknik Industri dan Sistem di PolyU sekaligus Associate Director dari State Key Laboratory of Ultra-precision Machining Technology, bersama tim penelitinya. Temuan penelitian yang relevan dipublikasikan dalam International Journal of Extreme Manufacturing.
Pemesinan berbantuan medan di lokasi mengacu pada penerapan medan energi eksternal, seperti medan laser dan medan magnet, di lokasi pemotongan selama proses pemesinan berlangsung. Teknik pemotongan berbantuan medan yang ada memiliki keterbatasan tertentu. Sebagai contoh, medan laser membantu melunakkan material keras-getas dan membuatnya lebih mudah dipotong, tetapi sering kali menyebabkan pencairan atau kawah akibat panas berlebih; medan magnet dapat mengurangi gaya potong dan meningkatkan pembuangan panas untuk mempermudah proses pemotongan, tetapi efeknya tidak stabil pada berbagai material dan goresan permukaan yang disebabkan oleh pengelupasan partikel keras pada material berkinerja tinggi seperti paduan entropi tinggi (HEA) tidak dapat dihindari.
Dengan menggabungkan medan laser dan medan magnet, LMDFDC menyinergikan kekuatan kedua medan dan mengurangi kelemahan masing-masing. Para peneliti membandingkan pendekatan baru ini dengan tiga metode pemesinan lainnya untuk benda kerja HEA: hanya laser, hanya magnet, dan pemotongan tanpa medan eksternal apa pun. Dengan menggunakan serangkaian alat canggih, mereka mengamati perubahan pada benda kerja di berbagai tingkatan—mulai dari tampilan permukaan hingga fitur di bawah permukaan dan struktur skala atom.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa, melalui interaksi sinergis multi-fisika termo-magneto-mekanis, LMDFDC meningkatkan kemampuan mesin ke tingkat yang tidak dapat dicapai dengan medan tunggal. Secara khusus, teknologi ini menghasilkan produk jadi dengan permukaan lebih halus dan kerusakan bawah permukaan yang lebih sedikit dengan menggunakan medan magnet untuk meningkatkan perpindahan panas dan menekan kerusakan termal akibat laser, sementara laser melunakkan partikel keras untuk menghindari goresan dan meningkatkan stabilitas pemotongan. Efek kopling medan ganda juga mencegah pembentukan tonjolan (built-up) pada tepi pahat yang disebabkan oleh gesekan berat, serta penurunan kualitas pahat yang cepat akibat panas, secara signifikan mengurangi keausan pahat dan memperpanjang masa pakainya.
Pada tahun 2017, menjadi yang terdepan dalam penelitian teknologi manufaktur canggih, Prof. To memimpin timnya untuk mengusulkan teknik pemotongan berlian berbantuan medan magnet pertama di dunia yang meningkatkan kemampuan manufaktur material yang sulit dikerjakan. Beliau mengatakan, “Seiring waktu berjalan, teknologi pemesinan berbantuan medan tunggal terbukti semakin tidak memadai untuk manufaktur presisi material berkinerja tinggi baru, terutama HEA yang sedang berkembang dengan kekuatan dan stabilitasnya yang sangat baik, yang sangat diminati untuk aplikasi teknik canggih di bidang-bidang berteknologi tinggi seperti kedirgantaraan dan energi. LMDFDC menandai terobosan teknologi dalam pemesinan material baru ini, membuka jalan baru bagi teknologi manufaktur ultra-presisi.”
Selain memperkenalkan teknologi pemesinan berbantuan medan ganda yang transformatif, penelitian ini juga menyelidiki apa yang terjadi, apa yang berubah, dan apa yang membaik pada material ketika medan ganda diterapkan. Hal ini memperdalam pemahaman ilmiah tentang transformasi material selama proses berbantuan medan dan mekanisme yang mendasarinya, menjembatani kesenjangan pengetahuan penting untuk merancang metode pemesinan multi-medan di masa depan untuk berbagai material canggih.
“Penelitian ini termasuk yang pertama untuk mengkaji secara menyeluruh bagaimana medan laser dan medan magnet bekerja sama selama pemesinan ultra-presisi, dan bagaimana tindakan gabungan ini berbeda dari penggunaan masing-masing medan secara terpisah,” tambah Prof. To. “Signifikansi dari temuan ini terletak pada pendorongan perkembangan akademis mutakhir dalam teori manufaktur terkopel multi-fisika, sekaligus menemukan pendekatan pemesinan inovatif.”
Saat ini dalam proses pematenan teknologi LMDFDC yang inovatif, tim peneliti berencana untuk mengeksplorasi kombinasi tambahan dari medan energi untuk mendukung pengembangan pendekatan pemesinan multi-fisika yang lebih serbaguna andal.
Penelitian ini didukung oleh Program Umum National Natural Science Foundation of China, serta Dana Penelitian Umum dari Research Grants Council dan Skema Kerja Sama Pendanaan Teknologi Daratan-Hong Kong di bawah Dana Inovasi dan Teknologi dari Komisi Inovasi dan Teknologi Pemerintah Daerah Administratif Khusus Hong Kong.
Recent Comments