Desain kedirgantaraan mendorong pengembangan material canggih dalam manufaktur aditif

Seiring industri kedirgantaraan terus pulih, desain pesawat generasi mendatang terus berkembang dengan ekspektasi yang lebih tinggi dari sebelumnya. Pesawat baru harus lebih ringan, lebih cepat, lebih aman, lebih kuat, dan tentu saja, lebih hemat biaya daripada pesawat yang digantikannya. Tren makro dalam industri penerbangan mendorong kemajuan teknologi dalam komponen terkecil mesin terbang.

Kendaraan kedirgantaraan mengharuskan setiap komponen dioptimalkan untuk bobot, kinerja, dan fungsionalitas. Manufaktur aditif, atau pencetakan 3D, telah menjadi tren di dua bidang pertama. Dengan kompleksitas yang dipisahkan dari biaya manufaktur, komponen kompleks dapat dirancang untuk mengurangi bobot tanpa mengorbankan kinerja, sesuatu yang tidak dapat ditandingi oleh metode manufaktur tradisional. Komponen yang diproduksi secara aditif telah terbukti kinerjanya dan semakin banyak digunakan pada platform kedirgantaraan, termasuk pesawat ruang angkasa Boeing CST-100. Namun, apa peran manufaktur aditif dalam menyediakan solusi komponen multifungsi? Apa yang dibutuhkan dari braket sederhana atau panel tertutup selain kinerja mekanis dan lingkungan dari material yang ada? Bisakah kita membuat komponen multifungsi?

Hexcel telah menyatukan tim Manufaktur Aditif HexAM® dan tim produk Pengendalian Interferensi Frekuensi Radio untuk meneliti komponen cetak 3D serbaguna yang memenuhi persyaratan kedirgantaraan. Hasil kolaborasi ini adalah HexPEKK® EM, yang meningkatkan sifat elektromagnetik dari teknologi HexAM® yang telah terbukti. Sebagai anggota terbaru dalam portofolio material HexPEKK®, HexPEKK® EM memberikan kemampuan untuk memproduksi komponen produksi serbaguna secara aditif yang memenuhi persyaratan kinerja mekanis dan elektromagnetik.

Sistem elektronik kompleks dalam industri kedirgantaraan dan pertahanan terus meningkatkan kinerja dan kapabilitasnya, beroperasi pada rentang frekuensi yang lebih luas daripada sebelumnya. Meskipun peningkatan kinerja menguntungkan pesawat secara keseluruhan, interferensi elektromagnetik (EMI) telah menjadi perhatian yang semakin meningkat. EMI dapat berasal dari sumber internal maupun eksternal, dan komponen elektronik dapat menyebabkan interferensi yang tidak diinginkan dalam jumlah yang signifikan di dalam pesawat. EMI menimbulkan risiko terhadap efektivitas sistem elektronik, yang dapat menyebabkan berbagai tingkat malfungsi atau kegagalan. Seiring dengan meningkatnya kepatuhan dan peraturan keselamatan, mitigasi EMI perlu dipertimbangkan sejak tahap desain. HexPEKK® EM meningkatkan kinerja EMI dari material HexPEKK® yang ada. Housing, braket, dan panel yang berdekatan dengan sistem elektronik yang diproduksi dengan HexPEKK® EM dapat menjadi sarana untuk membantu mengurangi EMI sekaligus memanfaatkan kebebasan desain dan penghematan berat yang ditawarkan oleh manufaktur aditif.

Manajemen penumpukan listrik statis merupakan pertimbangan penting untuk struktur primer dan sekunder dalam aplikasi penerbangan. Material dengan resistivitas rendah dibutuhkan dalam komponen pesawat karena operasi penerbangan normal mengakibatkan penumpukan listrik statis. Pertimbangan pentanahan sangat penting di area peralatan listrik yang sensitif. Ketika listrik statis menumpuk dan dilepaskan, dapat menimbulkan sengatan listrik saat arus mengalir, yang dapat berbahaya bagi pesawat, menyebabkan potensi kerusakan pada sensor, prosesor, dan komponen lain yang penting untuk operasi penerbangan. Manajemen pelepasan muatan telah menjadi hambatan dalam adopsi komposit untuk aplikasi tertentu. Material aditif unggulan Hexcel, HexPEKK®-100, mengandung karbon dalam formulasinya yang dirancang khusus untuk memenuhi persyaratan pelepasan muatan elektrostatik (ESD). Material terbaru Hexcel, HexPEKK® EM, selangkah lebih maju, dengan resistivitas lebih dari tiga kali lipat lebih rendah daripada HexPEKK®-100. HexPEKK® EM mempertahankan semua keunggulan termoplastik PEKK cetak 3D berkinerja tinggi, sehingga cocok untuk banyak komponen sistem kedirgantaraan.

Platform kedirgantaraan generasi mendatang akan membutuhkan setiap material dan perangkat keras untuk membuktikan tempatnya pada platform yang semakin kecil dan ringan. Teknologi manufaktur aditif yang didasarkan pada prinsip struktural yang baik dan mencakup kemampuan multifungsi akan memainkan peran yang semakin besar dalam revolusi desain ini.