Manfaat 3D Printing di Sektor Manufaktur Dirgantara dan Pesawat Terbang

Teknologi 3D printing atau dikenal juga sebagai Additive Manufacturing (AM) menjadi teknologi yang sangat dihargai dalam industri dirgantara. Teknologi ini digunakan untuk membuat prototype, perkakas produksi, serta untuk mengembangkan komponen dengan fungsi yang paling optimal. 

Dalam industri penerbangan, pengurangan berat dapat menghasilkan penghematan biaya operasional yang sangat besar hingga mencapai 90% dan tujuan ini dapat dicapai dengan mengadopsi teknologi 3D printing. 

Dan sebenarnya, menggunakan teknologi AM di sektor dirgantara dapat menjadi sarana untuk terwujudnya langit yang lebih sedikit emisi gas karbon. Karena, teknologi ini dapat membantu tim engineer untuk menciptakan pesawat yang lebih ringan dan lebih hemat bahan bakar dengan cara yang lebih hemat biaya.

Ketika hal ini terwujud, maka ini merupakan peningkatan penting yang sudah lama ingin dicapai oleh sektor dirgantara di seluruh dunia. Sebagai upaya untuk mengurangi dampak lingkungan pesawat dan mengurangi biaya operasional maskapai.

Tahukah Anda?

Demikian besarnya pengaruh 3D printing di sektor dirgantara dan aerospace, pada 2021 diperkirakan 75% pesawat komersial dan militer produksi terbaru akan terdiri dari komponen-komponen yang dibuat menggunakan 3D printer. 

Hal ini seperti yang ditulis dalam publikasi ilmiah berjudul, Advance Aircraft Design Configuration Evolution and Design Consideration With Emphasis on Narrow Body Type Tihu Aircraft Design Team

Melihat perkembangan teknologi pencetak 3D yang semakin masif, tim Bawalaksana.id mengajak Anda untuk menelusuri kemajuan teknologi ini dan bagaimana manfaatnya untuk sektor dirgantara dan pesawat terbang.

Berikut mari kita simak pembahasan selengkapnya.

3D printer untuk Mencetak Komponen Vital Pesawat Terbang

Sektor dirgantara telah menjadi pioneer dalam mengadopsi teknologi 3D printer sejak 30 tahun lalu. Melalui aplikasi di sektor ini, perkembangan teknologi 3D menjadi semakin pesat dan industri dirgantara menjadi salah satu penerima manfaat terbesar. 

Mengutip dari Xometry, teknologi 3D printer digunakan untuk mencetak bagian-bagian penting dari pesawat, seperti:

• Komponen mesin pesawat seperti fuel nozzle, fuel tank, turbine blade, rocket body dan lainnya
• Membuat perkakas untuk perbaikan seperti jig, fixture dan peralatan produksi
• Mencetak komponen struktural termasuk interior, eksterior dan berbagai komponen penyangga untuk body pesawat

Material yang digunakan pun sangat beragam, mulai dari titanium, tembaga, nikel, serat karbon, polymer, komposit dan yang lainnya.

Dengan memanfaatkan teknologi 3D printer, maka engineer secara leluasa dapat merancang dan mencetak komponen dengan geometri yang sangat kompleks. Sehingga optimalisasi fungsi dari setiap komponen dapat mencapai tingkat yang paling baik.

Adapun manfaat utama dari adopsi teknologi ini adalah untuk membantu dalam mengurangi berat pesawat dan hambatan udara. 

Sebagaimana yang telah kami sebutkan sebelumnya, bahwa berat dan hambatan udara berkontribusi secara signifikan dalam penghematan biaya operasional. Baik untuk pesawat-pesawat komersial maupun pesawat antariksa.

Teknologi 3D Membantu dalam Optimalisasi Desain dan Proses Produksi

Mengutip dari Forbes, bahwa penggunaan industrial 3D printer telah menjadi game changer untuk desain dan manufaktur pesawat terbang, karena mempengaruhi empat aspek bisnis:

• Berat
• Biaya
• Dampak lingkungan 
• Beban  

Additive Manufacturing yang merupakan nama lain dari 3D printing menawarkan kemudahan dalam memproduksi komponen pengganti (spare part) secara on-demand dan dalam jumlah yang sedikit. Tentunya, dengan waktu tunggu (lead time) yang lebih singkat, berat yang lebih ringan dan biaya yang lebih murah.

Salah satu penerapannya adalah dalam produksi bracket untuk sabuk pengaman pada pesawat Airbus A350 XWB, seperti pada gambar di bawah ini.

Sebagai informasi, bahwa bracket ini adalah komponen yang akan dipasang di belakang kursi kru pesawat. Fungsinya adalah untuk menjaga agar sabuk pengaman tetap berada di tempatnya dan ukurannya sekitar 10 x 40 cm.

Mareike Boeger, the head of Additive Manufacturing Solutions at Satiar Group mengatakan, “Pencetakan 3D memberi kami kemampuan untuk memproduksi suku cadang yang hanya dibutuhkan dalam jumlah kecil berdasarkan ‘permintaan’ dengan biaya yang efektif, dan menyediakannya kepada pelanggan kami dengan cepat.”

Kemudahan yang ditawarkan oleh teknologi printer 3D membuat Boeger bertekat untuk mengeksplorasi lebih jauh teknologi ini. Sebab, teknologi 3D printer berkontribusi besar untuk perusahaan dalam memproduksi komponen pesawat secara on-demand.

Jika hal ini bisa diberdayakan, maka efisiensi ruang penyimpanan dan modal yang mengikat untuk suku cadang pesawat bisa dioptimalkan.

Menghemat Raw Material Hingga 90%

Proses manufaktur aditif menggunakan industrial 3D printer berkontribusi dalam pengurangan limbah dalam jumlah yang sangat signifikan. Bahkan, teknologi ini dapat membantu perusahaan untuk menghemat raw materials hingga 90%. 

Hal ini tentu tidak mengherankan, karena proses produksi dalam teknologi 3D adalah dengan membangun objek lapis demi lapis dan hanya menggunakan material yang diperlukan untuk bagian tersebut. 

Berbeda dengan metode manufaktur subtraktif (seperti pemesinan CNC) yang dimulai dengan blok material padat dan membuang sebagian besarnya untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan. 

Desain yang Ringkas dan 25% Lebih Ringan

Perkembangan teknologi di bidang Additive Manufacture seperti 3D printer, telah memberikan banyak kemudahan bagi para engineer untuk mendesain komponen menjadi lebih optimal.

Tim R&D dapat bereksplorasi secara luas untuk menemukan desain yang terbaik, ringkas dan lebih ringan. 

Lebih dari itu, para engineer juga bisa mencetak komponen dengan geometri yang rumit menjadi struktur tunggal yang terintegrasi. 

Dengan demikian, desain dan fungsi komponen mencapai taraf paling optimal. Bersamaan dengan itu, bobot komponen menjadi lebih ringan dan kuat.

Misalnya, ketika membuat ujung nozzle bahan bakar pesawat, jumlah komponen dapat berkurang sekitar 20 bagian atau menjadi lebih ringkas. Sedangkan sebelumnya nozzle dibuat dari beberapa bagian komponen kemudian dilas menjadi satu bagian utuh. 

Berkat teknologi AM ini, berat ujung nozzle dapat menurun sekitar 25%.

Hal ini menegaskan, bahwa dengan menggunakan mesin cetak 3D di sektor dirgantara, maka perusahaan dapat menghemat bahan baku dan proses produksi, serta waktu yang diperlukan untuk merakit komponen menjadi lebih sedikit. 

Disamping itu juga, komponen yang dibuat dapat memenuhi standar Federal Aviation Administration (FAA) atau European Union Aviation Safety Agency (EASA).

Boeing Menerbangkan Lebih dari 60.000 Komponen Pesawat Hasil Cetak 3D

Pada tahun 2018, Boeing sebagai satu perusahaan dirgantara terbesar di dunia yang berasal dari Amerika Serikat mengumumkan investasinya untuk Digital Alloys, pengembang manufaktur aditif multilogam berkecepatan tinggi. 

Investasi tersebut membantu Boeing untuk mempercepat desain dan produksi komponen pesawat, serta membuat biaya produksi menjadi lebih rendah. Yaitu berkat mengadopsi teknologi metal 3D printing dalam proses produksinya. 

Melalui investasi vital di bidang ini, Boeing sukses memproduksi dan menerbangkan lebih dari 60.000 komponen hasil cetak 3D pada produk pesawat luar angkasa, komersial, dan militer. 

Demikian informasi yang dipublikasikan oleh situs resmi Boeing Company pada Agustus 2018.

Pada kesempatan terpisah, Boeing juga menjalin kerjasama dengan Norsk Titanium untuk memproduksi komponen struktural pesawat yang terbuat dari logam titanium menggunakan teknologi 3D print.

Pada kesempatan terpisah, CEO Norsk Titanium Warren M. Boley, Jr. menyatakan bahwa komponen pesawat yang dipasok Norsk Titanium ke Boeing telah memenuhi persyaratan sertifikasi yang ketat dari FAA, seperti yang diberitakan oleh Voxel Matters.

“Kami bangga mengambil langkah bersejarah ini dengan inovator kedirgantaraan hebat seperti Boeing,” kata M. Boley, Jr. 

“Tim Norsk Titanium akan terus memperluas portofolio komponen yang dipasok ke Boeing yang memenuhi persyaratan sertifikasi yang ketat. Merupakan suatu kehormatan untuk mendapatkan persetujuan FAA untuk komponen struktural ini,” pungkasnya.

Melansir dari Engineering.com, bahwa komponen struktural yang dimaksud akan digunakan untuk pesawat Dreamliner 787. Boeing berharap upaya tersebut dapat membuat biaya produksi menjadi lebih murah dan memangkas sebesar $2 hingga $3 juta.

Airbus Menghemat Energi Hingga 90% dan Mimpi yang Akan Segera Terwujud

Percetakan 3D telah banyak mengubah masa depan manufaktur untuk komponen pesawat terbang di seluruh dunia. Teknologi ini membuka era baru dalam dunia penerbangan menggunakan cara yang belum pernah terlihat sebelumnya.

Di sektor dirgantara pada saat ini, mesin 3D kelas industri tidak hanya digunakan untuk membuat prototype, namun juga untuk manufaktur komponen vital pesawat itu sendiri. 

Airbus adalah salah satu pioneer yang memanfaatkan teknologi AM di sektor dirgantara. Perusahaan ini sukses menyederhanakan proses produksi komponen yang rumit menjadi lebih praktis dan ringan, serta bisa mencapai peningkatan efisiensi energi hingga 90%.

Mengutip dari AviationPros, bahwa pencetakan 3D mempermudah dalam pembuatan bentuk komponen pesawat yang sangat rumit. Yaitu dengan memanfaatkan sinar laser yang dapat membentuk model komponen sesuai yang diinginkan.

“Kami berada di titik awal perubahan bertahap dalam pengurangan berat dan efisiensi untuk memproduksi komponen pesawat yang beratnya 30%-55% persen lebih ringan, sekaligus mengurangi bahan baku yang digunakan hingga 90%,” kata Peter Sander, yang menjabat sebagai Airbus VP Emerging Technologies & Concepts (Jerman) periode 1981 hingga 2020.

Dengan menggunakan teknologi 3D printing, maka komponen yang telah didesain dan diproduksi dapat menghasilkan bentuk yang alami dan dioptimalkan secara topologi. 

Disinilah letak kelebihan dari Additive Manufacturing (AM) dibandingkan dengan manufaktur konvensional yang dimulai dari blok material yang solid untuk menciptakan suatu komponen.

Sander menambahkan, “Teknologi yang menjadi game changer ini juga dapat mengurangi total energi yang digunakan dalam produksi hingga 90% dibandingkan dengan metode tradisional.” 

Oleh karena itu, dengan berinvestasi pada teknologi percetakan 3D, Airbus mendapatkan berbagai macam keuntungan diantaranya:

• Production Efficiencies: Dibandingkan metode manufaktur tradisional, Airbus melaporkan penggunaan energi berkurang hingga 90%, penghematan raw material 90% dan lead time menjadi lebih singkat hingga 75%.
• Weight Optimization: Komponen yang diproduksi melalui 3D printing lebih ringan hingga 55% dibandingkan komponen yang diproduksi secara konvensional.
• Process Simplification: Tahapan manufaktur berkurang hingga 50% dibandingkan jika menggunakan proses milling tradisional.

Selain dari ketiga poin diatas, Airbus juga dapat mempercepat siklus pengembangan produk secara signifikan. Bahkan, teknologi AM ini menjadi sangat vital untuk membantu dalam membuat berbagai perkakas produksi, tooling, jig dan fixture. 

Bionic Partition dan Mimpi yang Akan Segera Terwujud

Pada saat ini, Airbus juga telah mengembangkan struktur kabin pesawat yang memiliki bobot lebih ringan, yang dikenal dengan nama Bionic Partition untuk pesawat A320. 

Struktur kabin Bionic terinspirasi dari alam yang kemudian dikombinasikan dengan teknologi 3D printing. 

Struktur bionic (atau biomimetik) meniru struktur tulang burung atau daun tanaman (seperti mawar air India) yang memiliki struktur yang ringan dan kuat. Dengan menerapkan Bionic Partition pada kabin pesawat A320, maka penurunan berat struktur pesawat berkurang hingga 45%. 

Fakta menarik terkait hal ini adalah, dengan menggunakan Bionic Partition dalam A320, emisi gas buang dapat berkurang sekitar 10 ton CO₂ per tahun.

Oleh karena itu, Peter Sander percaya, bahwa pesawat terbang di masa depan akan memiliki badan pesawat “bionic”, dengan komponen rumit dan dicetak menggunakan AM atau printer 3D. 

“Mimpi ini akan menjadi kenyataan,” katanya seraya menyimpulkan.

Menjelajahi Langit dengan Pesawat dari Printer 3D

Setelah menyimak penjelasan yang terdapat pada artikel ini, kita percaya bahwa di masa depan kita akan menjelajahi langit menggunakan pesawat yang dibuat oleh industrial 3D printer.

Hal ini dibuktikan dengan banyaknya komponen pesawat yang paling vital, termasuk nozzle dan komponen struktural yang diproduksi menggunakan teknologi 3D printing.

Teknologi modern ini telah banyak berkontribusi untuk menciptakan pesawat yang lebih ringan, namun tetap kuat dan memenuhi standar Federal Aviation Administration (FAA) atau European Union Aviation Safety Agency (EASA). 

Tujuan akhir dari teknologi Additive Manufacturing (AM) untuk sektor dirgantara tidak lain adalah untuk membuat penerbangan menjadi lebih efisien, mencapai sasaran emisi CO₂ yang ditetapkan dan memberikan pertumbuhan penting bagi industri dirgantara.

Teknologi 3D printing dapat memberikan keuntungan signifikan dalam hal produksi skala kecil, pengurangan berat dan lead time (waktu tunggu). Termasuk juga untuk mengurangi limbah, konsumsi energi dan terhadap dampak lingkungan.

Mesin printer 3D skala industri dirgantara juga berkontribusi besar dalam membantu tim engineer untuk merancang dan memproduksi komponen pesawat dengan fungsi yang paling optimal. 

Kemajuan ini perlu diakui telah menjadi game changer untuk industri dirgantara dan teknologi Additive Manufacturing itu sendiri.

Jika demikian halnya, kita pun sangat menantikan seperti apa perkembangan teknologi ini dan pengaruhnya terhadap armada angkutan udara komersial di masa yang akan datang.

PT. Bawalaksana Central Industrial adalah perusahaan yang bergerak di bidang industrial parts supplier yang dapat memberikan solusi all-in untuk perusahaan Anda. 

Perusahaan kami dapat menyuplai berbagai macam kebutuhan industri umum, petrokimia, medical hingga dirgantara, seperti teknologi Additive Manufacturing atau 3D printer.

Kami adalah distributor resmi untuk Mebra Plastik Italia, Metal Work Pneumatic dan Instruments To Industry (ITI) dari UK, serta sebagai authorized solution partner untuk Phoenix Contact.

Dengan keunggulan kompetitif ini, membuktikan bahwa kami memiliki mitra yang kuat untuk wilayah Asia dan Eropa. Serta dapat menjadi partner terbaik Anda untuk menciptakan industri yang modern dan berkelanjutan. 

Melalui kolaborasi yang baik dengan kami, harapannya perusahaan Anda dapat menyambut masa depan industri yang cerah dengan teknologi Additive Manufacturing yang semakin berkembang.

Jika perusahaan Anda ingin mengadopsi teknologi 3D printer (industrial atau desktop), kami dapat membantu Anda secara profesional. Silahkan berbicara dengan tim expert kami dengan klik button konsultasi di bawah ini.