Pemesinan Non Tradisional (Panduan Pasti)

Apa Itu Proses Pemesinan Non-tradisional?

Pertama, mari kita cermati definisi pemesinan non-tradisional.

Pemesinan non-tradisional, juga dikenal sebagai "pemesinan non-konvensional" atau "proses manufaktur tingkat lanjut", mencakup beragam teknik pemindahan dan modifikasi material yang memanfaatkan berbagai bentuk energi. Proses ini memanfaatkan listrik, energi panas, foton, reaksi elektrokimia, interaksi kimiawi, gelombang akustik, atau kekuatan mekanis khusus untuk memanipulasi material pada skala mikro atau makro.

Tidak seperti metode pemesinan konvensional yang terutama mengandalkan gaya pemotongan mekanis, proses non-tradisional mengeksploitasi interaksi energi-material yang unik untuk mencapai pemindahan material yang tepat, deformasi terkontrol, perubahan properti yang ditargetkan, atau pengendapan material secara selektif. Teknik-teknik ini sering kali unggul dalam memproses material yang sulit dikerjakan dengan mesin, menciptakan geometri yang rumit, atau mencapai hasil akhir permukaan yang melampaui kemampuan metode tradisional.

Hasil dari proses pemesinan non-tradisional dapat mencakup:

1. Penghapusan material: Erosi atau penguapan material secara presisi
2. Deformasi: Pembentukan terkendali tanpa pemotongan konvensional
3. Modifikasi properti: Mengubah karakteristik material pada tingkat permukaan atau massal
4. Penambahan material: Deposisi atau pelapisan bahan secara selektif

Proses canggih ini memainkan peran penting dalam manufaktur modern, yang memungkinkan produksi komponen presisi tinggi untuk ruang angkasa, perangkat medis, elektronik, dan industri mutakhir lainnya.

Perkembangan dan Definisi Pemesinan Non-tradisional

Pemesinan mekanis tradisional telah menjadi landasan produksi manusia dan peradaban material selama berabad-abad. Mayoritas produk saat ini, mulai dari peralatan rumah tangga hingga kendaraan transportasi yang kompleks dan peralatan pertahanan, masih diproduksi dan dirakit menggunakan metode konvensional ini.

Pemesinan tradisional terutama mengandalkan energi mekanik dan gaya potong untuk menghilangkan material berlebih, membentuk komponen ke dimensi geometris dan permukaan akhir yang spesifik. Proses ini mengharuskan material pahat lebih keras daripada material benda kerja.

Namun, kemajuan pesat ilmu pengetahuan dan teknologi sejak tahun 1950-an, khususnya yang didorong oleh permintaan dari industri pertahanan, telah menyebabkan tantangan manufaktur yang semakin kompleks. Hal ini mencakup kebutuhan akan komponen presisi tinggi, kecepatan tinggi, suhu tinggi, dan tekanan tinggi, serta produk yang diminiatur. Akibatnya, material menjadi lebih sulit untuk dikerjakan dengan mesin, dan geometri produk menjadi lebih rumit, dengan toleransi dimensi dan persyaratan penyelesaian permukaan yang semakin ketat.

Tuntutan yang terus berkembang ini membutuhkan kemampuan baru dalam manufaktur mekanis, termasuk:

1. Pemesinan material yang sulit dipotong seperti paduan keras, paduan titanium, baja tahan panas, baja tahan karat, baja yang dipadamkan, dan material non-logam seperti berlian, giok mulia, kuarsa, germanium, dan silikon.
2. Pemesinan permukaan yang kompleks, termasuk permukaan bentuk bebas pada bilah turbin, turbin integral, selubung mesin, dan cetakan tempa.
3. Fabrikasi fitur khusus seperti rifling internal, nozel semprot, lubang mikro, dan celah sempit pada nozel pemintalan.

Untuk mengatasi tantangan ini, para peneliti telah mengembangkan Pemesinan Non-Tradisional (NTM), yang juga dikenal sebagai Pemesinan Non-Konvensional (NCM). Proses ini memanfaatkan berbagai bentuk energi-termasuk listrik, magnetik, akustik, optik, dan termal-serta energi kimia dan teknik mekanis khusus untuk secara langsung memengaruhi area pemesinan, menghilangkan, mengubah bentuk, atau mengubah sifat material.

Fitur utama dari Pemesinan Non-Tradisional meliputi:

1. Kemampuan untuk menggunakan bahan perkakas yang secara signifikan lebih lembut daripada bahan benda kerja.
2. Pemrosesan material secara langsung menggunakan sumber energi seperti listrik, reaksi elektrokimia, gelombang suara, atau cahaya.
3. Gaya mekanis yang minimal selama pemesinan, menghasilkan sedikit atau tidak ada deformasi mekanis atau termal, sehingga meningkatkan akurasi dan kualitas permukaan.
4. Potensi untuk menggabungkan metode yang berbeda, menciptakan proses hibrida yang secara signifikan meningkatkan efisiensi dan presisi produksi.
5. Pengembangan teknik NTM baru yang berkelanjutan seiring dengan munculnya sumber dan aplikasi energi baru.

Karakteristik ini memungkinkan NTM untuk memproses berbagai macam material-baik logam maupun non-logam-terlepas dari kekerasan, kekuatan, ketangguhan, atau kerapuhannya. NTM unggul dalam pemesinan geometri yang rumit, permukaan mikro, dan komponen dengan kekakuan rendah. Selain itu, metode NTM tertentu mampu mencapai superfinishing, mirror finishing, dan bahkan presisi pemesinan berskala nanometer (atom).

Ketika metode pemesinan tradisional mencapai batasnya dalam mengatasi tantangan teknis tingkat lanjut ini, pemesinan non-tradisional telah menjadi solusi yang sangat diperlukan dalam manufaktur modern, yang terus memperluas batas-batas yang mungkin dilakukan dalam pemrosesan material dan fabrikasi produk.

Klasifikasi Pemesinan Non-tradisional

Proses pemesinan non-tradisional dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa kategori berdasarkan sumber energi, bentuk fungsional, dan prinsip-prinsip yang mendasarinya. Sistem klasifikasi ini memberikan pendekatan terstruktur untuk memahami dan membandingkan berbagai teknik pemesinan canggih. Tabel berikut ini menyajikan tinjauan menyeluruh tentang klasifikasi ini:

Sistem klasifikasi ini memungkinkan para insinyur dan produsen untuk memilih proses pemesinan non-tradisional yang paling tepat berdasarkan sifat material tertentu, hasil yang diinginkan, dan persyaratan produksi. Memahami kategori-kategori ini memfasilitasi pengambilan keputusan yang tepat dalam skenario manufaktur tingkat lanjut, memungkinkan optimalisasi proses produksi dan pencapaian geometri kompleks atau permukaan akhir yang sulit atau tidak mungkin dilakukan dengan metode pemesinan konvensional.

Jenis-jenis Proses Pemesinan Non Konvensional

Pemesinan pelepasan listrik (EDM):

Prinsip dasar:

EDM, atau Electro-Discharge Machining, adalah jenis metode pemesinan non-tradisional yang melibatkan pengetsaan bahan konduktif melalui erosi listrik yang disebabkan oleh pelepasan pulsa di antara dua kutub yang direndam dalam cairan yang bekerja. Proses ini juga dikenal sebagai Pemesinan Pelepasan atau Pemesinan Elektroerosi. Peralatan dasar untuk metode ini adalah Alat Mesin Pelepasan Listrik.

Fitur Utama EDM:

• Mampu memproses material yang sulit dipotong menggunakan metode pemesinan tradisional dan benda kerja berbentuk rumit.
• Tidak ada gaya pemotongan yang terlibat dalam proses pemesinan.
• Menghindari cacat seperti gerinda, bekas pahat, dan lekukan.
• Alat bahan elektroda tidak perlu lebih keras dari material benda kerja.
• Proses pemesinan mudah diotomatisasi karena penggunaan listrik secara langsung.
• Membutuhkan penghilangan lebih lanjut dari lapisan metamorf yang dihasilkan pada permukaan pada sebagian aplikasi.
• Perlakuan terhadap polusi asap yang dihasilkan selama pemurnian dan pemrosesan fluida kerja dapat menjadi masalah.

Rentang Aplikasi:

• Pemesinan cetakan dan komponen dengan lubang dan rongga berbentuk kompleks.
• Pemesinan berbagai material keras dan rapuh seperti paduan keras dan baja yang dikeraskan.
• Memproses lubang halus yang dalam, lubang berbentuk, alur yang dalam, celah sempit, dan memotong irisan tipis, dll.
• Pemesinan semua jenis alat dan alat ukur seperti alat potong, pelat sampel, dan pengukur cincin ulir.

Pemesinan elektrolit:

Prinsip Dasar:

Prinsip pelarutan elektrokimia digunakan dalam pemesinan elektrolitik, dengan bantuan cetakan sebagai katoda. Benda kerja dikerjakan ke bentuk dan ukuran tertentu.

Rentang Aplikasi:

Pemesinan elektrolitik sangat ideal untuk material yang sulit dikerjakan dengan mesin dan untuk komponen dengan bentuk yang rumit atau dinding yang tipis.

Metode ini telah banyak digunakan untuk berbagai aplikasi, seperti senapan laras senapan, bilah, impeler integral, cetakan, lubang dan bagian yang diprofilkan, talang, dan deburring.

Dalam banyak operasi pemesinan, teknologi pemesinan elektrolitik telah mendapatkan peran yang signifikan atau bahkan sangat diperlukan.

Keuntungan:

• Cakupan pemesinan yang luas - Hampir semua material konduktif dapat diproses melalui pemesinan elektrokimia tanpa dibatasi oleh sifat mekanik dan fisik seperti kekuatan, kekerasan, ketangguhan, atau struktur metalografi material. Ini sering digunakan untuk pemesinan paduan keras, paduan suhu tinggi, baja yang dikeraskan, baja tahan karat, dan bahan yang sulit dikerjakan lainnya.
• Tingkat produksi yang tinggi
• Kualitas pemesinan yang bagus, khususnya dalam hal kualitas permukaan
• Dapat digunakan untuk pemesinan dinding tipis dan bagian yang dapat berubah bentuk - Tidak ada kontak antara pahat dan benda kerja, tidak ada gaya potong mekanis, tidak ada tegangan sisa atau deformasi, dan tidak ada gerinda atau kilatan selama proses pemesinan elektrokimia.
• Katoda alat bebas dari keausan dan kerusakan.

Keterbatasan:

• Presisi pemesinan dan pemesinan yang rendah
• Biaya pemesinan yang tinggi. Semakin kecil batch, semakin tinggi biaya tambahan per potong.

Pemesinan laser:

Prinsip-prinsip dasar:

Pemesinan laser adalah suatu proses yang menggunakan sinar cahaya berenergi tinggi, yang difokuskan oleh lensa, untuk melelehkan atau menguapkan bahan dan menghilangkannya dalam waktu singkat untuk mencapai pemesinan.

Keuntungan:

Teknologi pemesinan laser memiliki keunggulan seperti limbah material yang minimal, efektivitas biaya dalam produksi skala besar, dan keserbagunaan dalam pemesinan objek. Di Eropa, teknologi laser banyak digunakan untuk mengelas material khusus seperti bodi mobil bermutu tinggi, sayap pesawat terbang, dan badan pesawat ruang angkasa.

Rentang aplikasi:

Sebagai aplikasi yang paling umum digunakan, teknologi pemesinan laser terutama meliputi pengelasan laser, pemotongan lasermodifikasi permukaan, penandaan laser, pengeboran lasermikro-mesin dan deposisi fotokimia, stereolitografi, etsa laser, dan sebagainya.

Pemesinan berkas elektron:

Prinsip-prinsip dasar:

Pemesinan berkas elektron (EBM) adalah pemesinan material dengan menggunakan efek termal atau ionisasi dari berkas elektron konvergen berenergi tinggi.

Fitur utama:

Kepadatan energi tinggi, penetrasi yang kuat, berbagai kedalaman leleh satu kali, rasio lebar las yang besar, cepat kecepatan pengelasankecil, zona dampak termal kecil, deformasi kerja kecil.

Rentang Aplikasi:

Pemesinan berkas elektron memiliki berbagai macam bahan yang dapat dikerjakan dan dapat mengerjakan pemesinan pada area yang sangat kecil.

Ini mencapai akurasi pemesinan pada level nanometer, yang mampu melakukan pemesinan molekuler atau atom.

Produktivitasnya tinggi, tetapi biaya peralatan pemesinannya tinggi.

Proses pemesinan menghasilkan polusi minimal.

Alat ini cocok untuk pemesinan lubang mikro dan celah sempit, serta dapat juga digunakan untuk pengelasan dan litografi halus.

Teknologi cangkang jembatan pengelasan berkas elektron vakum adalah aplikasi utama pemesinan berkas elektron dalam industri manufaktur mobil.

Pemesinan berkas ion:

Prinsip-prinsip dasar:

Pemesinan sinar ion diwujudkan dengan mempercepat dan memfokuskan aliran ion yang dihasilkan oleh sumber ion ke permukaan benda kerja dalam keadaan vakum.

Fitur utama:

Karena kontrol yang tepat dari kerapatan aliran ion dan energi ion, pemesinan ultra-presisi pada tingkat nanometer, molekuler, dan atom dapat dicapai. Pemesinan berkas ion menghasilkan polusi, tekanan, dan deformasi yang minimal, serta mudah beradaptasi dengan bahan yang diproses, tetapi biayanya mahal.

Rentang aplikasi:

Pemesinan Balok Ion dapat dibagi menjadi dua jenis: etsa dan pelapisan.

Pemesinan Etsa:

Etsa ion digunakan dalam pemesinan bantalan udara giroskop dan alur pada motor bertekanan dinamis, dengan resolusi tinggi, presisi tinggi, dan konsistensi pengulangan yang baik.

Aplikasi lain dari etsa sinar ion adalah etsa grafik presisi tinggi seperti sirkuit terpadu, perangkat optoelektronik, dan perangkat terpadu optik.

Etsa berkas ion juga digunakan untuk menipiskan bahan guna menyiapkan spesimen untuk mikroskop elektron penetrasi.

Pemesinan Pelapisan:

Pemesinan pelapisan berkas ion memiliki dua bentuk: deposisi sputtering dan pelapisan ion.

Pelapisan ionik dapat diterapkan ke berbagai macam bahan. Film logam atau non-logam dapat dilapisi pada permukaan logam atau non-logam, dan berbagai paduan, senyawa, atau bahan sintetis, bahan semikonduktor, dan bahan dengan titik leleh tinggi juga dapat dilapisi.

Teknologi pelapisan berkas ion digunakan untuk melapisi film pelumas, film tahan panas, film tahan aus, film dekoratif, dan film listrik.

Pemesinan busur plasma:

Prinsip-prinsip dasar:

Busur plasma adalah metode pemesinan non-tradisional untuk memotong, mengelas, dan menyemprot logam atau non-logam dengan energi panas busur plasma.

Fitur utama:

• Plasma sinar mikro pengelasan busur mampu mengelas foil dan lembaran tipis.
• Ini memiliki efek lubang kunci yang unik yang memungkinkan pengelasan satu sisi dan pembentukan bebas dua sisi.
• The busur plasma memiliki kerapatan energi dan suhu yang tinggi pada kolom busur, sehingga menghasilkan kemampuan penetrasi yang kuat. Ini berarti bahwa beveling tidak diperlukan untuk baja setebal 10-12mm dan lengkap penetrasi las dan pembentukan dua sisi dapat dicapai dalam satu lintasan, sehingga menghasilkan kecepatan pengelasan yang cepat, produktivitas tinggi, dan deformasi tegangan yang minimal.
• Namun demikian, peralatan untuk proses ini rumit dan memiliki konsumsi gas yang tinggi, sehingga hanya cocok untuk pengelasan dalam ruangan.

Rentang aplikasi:

Ini banyak digunakan dalam produksi industri, terutama untuk pengelasan tembaga dan paduan tembaga, titanium dan paduan titanium, baja paduan, baja tahan karat, molibdenum yang digunakan dalam industri militer dan teknologi industri mutakhir seperti kedirgantaraan, seperti cangkang rudal paduan titanium, beberapa wadah berdinding tipis pesawat.

Pemesinan ultrasonik:

Prinsip-prinsip dasar:

Pemesinan ultrasonik membuat permukaan benda kerja secara bertahap pecah dengan menggunakan frekuensi ultrasonik sebagai alat untuk getaran amplitudo kecil dan pukulan pada permukaan yang diproses dengan abrasif bebas dalam cairan di antara itu dan benda kerja.

Pemesinan ultrasonik sering digunakan untuk menusuk, memotong, mengelas, membuat sarang, dan memoles.

Fitur utama:

Dapat mengerjakan material apa pun, terutama cocok untuk mengerjakan berbagai material non-konduktif yang keras dan rapuh, dengan presisi tinggi, kualitas permukaan yang baik, tetapi dengan produktivitas yang rendah.

Rentang aplikasi:

Pemesinan ultrasonik terutama digunakan untuk perforasi (termasuk lubang bundar, lubang berbentuk dan lubang melengkung, dll.), Memotong, membuat slot, bersarang, mengukir berbagai bahan keras dan rapuh, seperti kaca, kuarsa, keramik, silikon, germanium, ferit, batu permata dan batu giok, menghilangkan bagian-bagian kecil dalam batch, memoles permukaan cetakan dan pembalut roda gerinda.

Pemesinan kimia:

Prinsip-prinsip dasar:

Pemesinan kimiawi menggunakan larutan asam, alkali, atau garam untuk menimbulkan korosi atau melarutkan material komponen untuk mendapatkan bentuk, ukuran, atau permukaan benda kerja yang diinginkan.

Fitur utama:

• Dapat memproses logam apa saja bahan yang bisa dipotongbebas dari kekerasan, kekuatan.
• Sangat cocok untuk pemesinan area yang luas dan dapat memproses banyak benda sekaligus.
• Kekasaran permukaan mencapai Ra1.25 ~ 2.5μm tanpa tekanan, retakan atau duri.
• Mudah dioperasikan.
• Tidak cocok untuk pemesinan slot dan lubang sempit
• Tidak cocok untuk menghilangkan cacat, seperti kekasaran permukaan dan goresan.

Rentang aplikasi:

• Cocok untuk penipisan area yang luas;
• Cocok untuk pemesinan lubang yang rumit pada bagian berdinding tipis

Pembuatan prototipe yang cepat:

Teknologi RP adalah integrasi dan pengembangan teknologi CAD/CAM modern, teknologi laser, teknologi kontrol numerik komputer, teknologi penggerak servo presisi, dan teknologi material baru. Sistem pembuatan prototipe cepat yang berbeda memiliki prinsip pembentukan dan karakteristik sistem yang berbeda karena bahan pembentuknya yang bervariasi, tetapi prinsip dasarnya tetap sama, yaitu 'pembuatan berlapis-lapis, membangun di atas setiap lapisan'.

Hal ini mirip dengan proses integrasi matematis, dan secara visual, sistem rapid prototyping menyerupai "printer 3D.

Prinsip-prinsip dasar:

Integrasi dan pengembangan teknologi RP, berdasarkan teknologi CAD/CAM modern, teknologi laser, teknologi kontrol numerik komputer, teknologi penggerak servo presisi, dan materi baru teknologi, memungkinkan penerimaan langsung data desain produk (CAD) dan pembuatan sampel, cetakan, atau model produk baru secara cepat tanpa memerlukan cetakan, pemotong, atau perlengkapan.

Hasilnya, penggunaan dan penerapan teknologi RP yang meluas secara signifikan memperpendek siklus pengembangan produk baru, mengurangi biaya pengembangan, dan meningkatkan kualitas pengembangan.

Transisi dari "metode eliminasi" tradisional ke "metode pertumbuhan" saat ini, dan dari manufaktur cetakan ke manufaktur bebas cetakan, mewakili dampak revolusioner teknologi RP pada industri manufaktur.

Fitur utama:

Teknologi RP mengubah pemesinan tiga dimensi yang rumit menjadi serangkaian pemesinan berlapis, secara signifikan mengurangi kesulitan pemesinan. Teknologi ini memiliki ciri-ciri berikut ini:

• Kecepatan yang cepat dari keseluruhan proses pembentukan, membuatnya ideal untuk pasar produk yang serba cepat saat ini;
• Kemampuan menciptakan objek tiga dimensi dengan bentuk yang kompleks;
• Tidak ada persyaratan untuk perlengkapan khusus, cetakan, atau pemotong selama pencetakan, yang mengurangi biaya dan memperpendek siklus produksi;
• Integrasi teknologi tingkat tinggi, hasil dari kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi modern, dan demonstrasi penerapannya yang komprehensif, dengan fitur-fitur berteknologi tinggi yang berbeda.

Karakteristik di atas menunjukkan bahwa teknologi RP sangat ideal untuk pengembangan produk baru, pembuatan suku cadang tunggal dan batch kecil yang cepat dengan bentuk yang rumit, desain dan produksi cetakan dan model, serta produksi material yang sulit dikerjakan oleh mesin.

Selain itu, alat ini sangat cocok untuk pemeriksaan desain bentuk, perakitan, dan rekayasa balik yang cepat.

Rentang aplikasi:

Teknologi rapid prototyping dapat diaplikasikan di bidang penerbangan, kedirgantaraan, mobil, komunikasi, perawatan medis, elektronik, peralatan rumah tangga, mainan, peralatan militer, pemodelan industri (patung), model bangunan, industri permesinan, dan lain-lain.

Kesimpulan

Dalam artikel ini, kami telah mencantumkan sembilan jenis teknik pemesinan non-tradisional, yang bisa berfungsi sebagai panduan praktis bagi mereka yang ingin mempelajari proses pemesinan non-tradisional, keuntungan, klasifikasi, dan lainnya.