Rekayasa Produk Otomotif dari Material Sintetis

Para ilmuwan mengandalkan serat alam yang berasal dari unsur botani sebagai alternatif material bodi mobil.

Perkembangan bahan-bahan material tidak lagi didominasi bahan dasar tradisional dan kuno. Dalam perkembangannya, bahan material diciptakan dari beberapa unsur alternatif yang lebih murah dan ramah lingkungan.

Untuk bodi kendaraan, misalnya, ilmuwan mengembangkan bahan baru sebagai material bodi mobil. Serat karbon dan kaca dikembangkan untuk memperkuat material sintetis sehingga bisa digunakan untuk konstruksi bodi kendaraan.

Para ilmuwan menemukan banyak potensi lain pada serat alami yang diperoleh dari rami, kapas, dan kayu. Jika Anda menggabungkan serat tekstil berbasis bio dan serat karbon itu, Anda bisa mendapatkan komponen yang sangat ringan namun sangat kokoh.

"Ringan" merupakan kata kunci yang sangat penting untuk teknologi rekayasa otomotif. Ringan juga menjadi kata kunci yang sama pentingnya di sektor kedirgantaraan.

Saat ini, pembuat mobil semakin mengandalkan serat sintetis. Serat inilah, yang disematkan ke dalam matriks sintetis sehingga mampu memberi bahan tambahan daya tahannya. Persis sebagaimana bahan mana yang Anda pilih untuk digunakan, maka akan bergantung pada aplikasi akhirnya.

Serat karbon yang digunakan di balap Formula 1 tentu menjadi pilihanya. Sayangnya, salah satu kekurangannya adalah harganya yang tinggi. Tak hanya itu, bahkan pengolahannya pun bisa jadi sulit.

Inilah alasan mengapa plastik yang diperkuat serat karbon atau carbon fiber-reinforced plastics (CFRPs) hingga saat ini masih belum menemukan jalan mereka menuju produksi dalam berskala yang luas. Di sisi lain, serat kaca, tentunya memiliki keunggulan karena harganya yang cukup murah.

Memang berat jika dibandingkan dengan serat sintesis. Tapi kondisi tersebut mungkin akan segera berubah. Beberapa pendekatan penelitian baru yang dilakukan oleh para periset di Pusat Aplikasi Penelitian Serat Kayu HOFZET dari Institut Penelitian Kayu Fraunhofer, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI di Braunschweig.

Para ilmuwan mengandalkan serat alam yang berasal dari unsur botani. Varian yang berasal dari rami, kapas dan kayu hampir sama terjangkaunya dengan serat kaca, dan terlebih lagi memiliki kerapatan lebih rendah daripada liontin yang terbuat dari kaca atau karbon.

Keuntungan lain, jika bahan komposit ini dibakar maka itu berarti bisa mengakhiri akhir siklus hidup mereka. Dan mereka menghasilkan energi tambahan tanpa meninggalkan residu.

Meskipun demikian, daya tahan dan stabilitas dari bahan komposit ini tidak sampai pada serat karbon. "Bergantung pada aplikasinya, oleh karena itu kami menggabungkan karbon dengan berbagai serat tekstil berbasis bio," jelas Prof Hans-Josef Endres, kepala Pusat Aplikasi Penelitian Serat Kayu.

Serat biasanya ada sebagai kain yang ditempatkan satu sama lain sesuai dan disematkan melalui matriks plastik. "Kami menggunakan serat karbon di daerah-daerah di mana bagian tersebut mengalami tekanan mekanik yang kuat jika dibandingkan di daerah lain, dengan cara ini, kita dapat memanfaatkan kekuatan serat masing-masing dan menyingkirkan kerugiannya secara luas," tambah Endres.

Hasilnya adalah bahan yang hemat biaya, memiliki tingkat daya tahan yang sangat tinggi, memiliki sifat akustik yang sangat baik dan secara substansial lebih ekologis daripada komponen karbon murni.

Biasanya, Anda merawat permukaan serat alami sehingga lebih mudah dan dapat diproses sebaik mungkin ke dalam kain - ini juga disebut sebagai "ukuran permukaan serat."

Meskipun hal ini penting untuk produksi tekstil, namun biasanya kontraproduktif jika bahan komposit harus diolah. "Inilah sebabnya, dari perspektif teknik material, kami mengoptimalkan permukaan serat," kata Endres.

Perawatan permukaan khusus atau pelapisan dimaksudkan untuk memastikan bahwa serat dapat digabungkan dan berinteraksi dengan cara terbaik dengan matriks atau massa plastik.

Potensinya sangat luas. "Dengan memastikan bahwa serat terikat pada matriks secara optimal, kita dapat meningkatkan daya tahan bahan hingga 50 persen," Endres menjelaskan secara konkret.

Serat Karbon

Para periset melakukan lebih dari sekadar menciptakan bahan hibrida baru. Mereka juga mempelajari bagaimana proses pengolahan untuk bahan baru ini dapat diimplementasikan dalam skala industri.

Dengan cara yang sama, mereka juga memiliki cara untuk membuang bahan hibrid ini dengan cara yang tepat. Karena ketika harus mendaur ulang, bahan komposit serat adalah bahan yang sulit untuk dipecahkan.

Bagaimana serat karbon yang mahal dapat diekstraksi dari matriks dan dipulihkan? Dengan bahan hibrida yang telah direkayasa, para ilmuwan sudah mempertimbangkan sebelumnya bagaimana ini dapat diproses ulang atau bagaimana.

Setidaknya, komponen bahan secara individual dapat dipulihkan untuk penggunaan atau aplikasi baru. Dengan melakukan itu, mereka mengejar berbagai pendekatan fisik, termal, dan kimiawi dan sangat tergantung pada materi komposisinya.

Para periset juga akan menghadirkan komponen bentuk serat yang lebih ditekankan untuk industri otomotif.

Serat di dalam bagian ini disisipkan ke dalam matriks termoplastik - plastik, yaitu - yang dapat dibentuk pada suhu ultra-tinggi, atau ke dalam matriks sintetis duroplastik dimana setelah sepenuhnya mengeras, maka tidak dapat terbentuk lagi.nik/berbagai sumber/E-6