Keramik otomotif
Keramik adalah material yang sangat ulet yang ditempa melalui pemanasan suhu ekstrem dari mineral anorganik, non-logam, batu, atau tanah liat. Selain digunakan untuk membuat tembikar dan benda lainnya, keramik juga penting untuk teknik otomotif. Keramik otomotif membantu mencapai ketahanan, umur panjang, dan fungsionalitas yang andal pada mesin mobil dan suku cadang kendaraan lainnya.
Ada berbagai jenis keramik otomotif.
-
Zirkonia
-
Alumina
-
Magnesium silikat
-
Kordierit
-
silikon nitrida
Keramik ini lebih disukai terutama karena mampu bertahan terhadap berbagai kondisi secara berulang, seperti suhu pembakaran internal dan gesekan yang tinggi, arus listrik, korosi kimia, dan ketegangan struktural akibat pembengkokan dan pelengkungan yang tiada henti.
Keramik digunakan untuk membuat berbagai komponen seperti sensor, konverter katalitik, sistem pengereman, dan blok silinder, serta berbagai elemen lainnya. Keramik memiliki ketahanan panas yang tinggi dan jauh lebih ringan daripada logam biasa. Artikel ini membahas beberapa komponen keramik ini beserta kegunaan dan kelebihannya dibandingkan material konvensional.
Keunggulan Keramik Otomotif
Keunggulan Keramik Otomotif
Tahan panas tinggi
Ini adalah keuntungan terpenting dari komponen otomotif keramik dibandingkan komponen mobil logam tradisional. Karena sebagian besar operasi di dalam kendaraan menghasilkan panas yang hebat, komponen ini perlu dibuat dari bahan yang dapat menahan suhu ekstrem berulang kali tanpa mengalami guncangan termal. Sebagian besar keramik otomotif yang disebutkan di atas memiliki stabilitas termal yang andal, menjadikannya bahan yang ideal untuk pembuatan komponen mobil.
Tahan lama dan dapat diandalkan
Keramik sangat tahan terhadap keausan atau korosi dan terutama kebal terhadap kerusakan kimia. Komponen otomotif yang terbuat dari keramik bertahan lama, meningkatkan keandalan dan menurunkan biaya perawatan. Penggantian lebih jarang diperlukan dibandingkan dengan beberapa komponen logam konvensional.
Keramik otomotif lebih ringan
Keramik otomotif lebih ringan daripada bahan logam seperti besi dan baja. Oleh karena itu, keramik otomotif merupakan solusi revolusioner bagi sebagian besar produsen mobil yang ingin mengoptimalkan pengurangan berat dalam produksi mereka. Kendaraan yang lebih ringan menghasilkan penghematan bahan bakar yang lebih baik, pengendalian yang lebih baik, dan mengeluarkan lebih sedikit gas beracun ke lingkungan. Hal ini menjadikan keramik sebagai pilihan utama bagi sebagian besar produsen mobil modern.
Ramah lingkungan
Keramik merupakan komponen penting untuk perangkat keberlanjutan lingkungan di dalam kendaraan. Karena perangkat ini terletak di dalam sistem pembuangan panas tinggi untuk menangkap dan mengurangi gas dan partikel berbahaya, keramik sangat penting karena kemampuannya menahan panas. Dengan demikian, keramik memainkan peran besar dalam mencapai keberlanjutan lingkungan dalam rekayasa otomotif.
Pemanfaatan Keramik Otomotif dalam Rekayasa dan Pembuatan Kendaraan
Pemanfaatan Keramik Otomotif dalam Bidang Teknik dan Manufaktur
Digunakan pada cakram dan bantalan rem keramik
Cakram rem keramik merupakan solusi praktis untuk berkendara dalam kondisi berkendara yang menegangkan dan penuh tekanan. Saat kendaraan mengerem dengan kecepatan tinggi, banyak panas yang dihasilkan. Tekanan kuat yang diberikan dan suhu tinggi yang dihasilkan dapat menyebabkan cakram rem besi konvensional meleleh dan berubah bentuk.
Pemanasan dan pendinginan yang konstan dapat menyebabkannya aus dan retak seiring waktu. Keramik otomotif, di sisi lain, mengatasi hal ini dengan menawarkan rotor rem dengan ketahanan tinggi terhadap panas, gesekan, dan tekanan. Bobot cakram rem keramik yang lebih ringan juga merupakan keuntungan tambahan untuk performa berkendara, karena meningkatkan pengendalian dan kemampuan manuver serta berkontribusi terhadap penghematan bahan bakar yang lebih baik.
Perawatan sistem rem tromol belakang konvensional juga bisa merepotkan. Hal ini terutama disebabkan oleh debu yang biasanya menumpuk dari kampas rem. Jika debu tidak dibersihkan secara teratur, hal itu dapat mengurangi efisiensi sistem pengereman, menyebabkan goresan di dalam kampas rem tromol, dan menghasilkan suara berderit melengking yang mengganggu saat rem diinjak. Cakram rem keramik dan kampas rem tromol keramik mengatasi masalah ini karena keduanya menawarkan ketahanan panas dan gesekan yang lebih tinggi, sehingga mengurangi ancaman debu.
Sensor
Mobil modern memiliki beberapa sensor yang secara digital mengirimkan pembacaan terkomputerisasi ke kluster instrumen. Sebagian besar sensor ini dibuat dengan lapisan keramik karena terletak di bagian kendaraan yang suhu ekstrem dan tekanan tingginya konstan. Sensor ini meliputi sensor oksigen, sensor tekanan oli, dan pemancar pengukur bahan bakar, di antara banyak lainnya. Keramik juga lebih disukai untuk sensor ini karena biokompatibel dengan berbagai jenis oli motor dan bahan bakar.
Sensor oksigen dalam sistem pembuangan biasanya terbuat dari bahan keramik seperti zirkonium dioksida, dengan platinum untuk memecah oksigen. Sementara zirkonium secara efisien menghantarkan ion oksigen, ia juga dapat menahan suhu tinggi dalam sistem pembakaran, secara efektif memantau rasio udara terhadap bahan bakar dan mengirimkan pembacaan yang akurat untuk injeksi bahan bakar.
Keramik juga memproduksi casing dan lensa yang tahan lama untuk sensor deteksi cahaya dan pengukuran jarak. Sensor ini merupakan penemuan teknologi revolusioner yang telah membantu mencapai otomatisasi lengkap pada kendaraan bermotor, menghasilkan mobil tanpa pengemudi. Keramik memastikan ketahanan dan keandalan sensor lidar ini. Sensor suhu terdiri dari resistor variabel keramik dengan ketahanan panas tinggi yang mengirimkan pembacaan suhu oli yang akurat ke kluster instrumen untuk pemantauan.
Sensor tekanan terbuat dari keramik agar tahan terhadap lengkungan konstan dan tahan korosi.
Sistem pembuangan ramah lingkungan
Saat dunia berjuang untuk menekan emisi berbahaya, mesin diesel modern kini dilengkapi dengan berbagai perangkat teknologi untuk mengurangi emisi gas karbon berbahaya ke atmosfer. Salah satu penemuan tersebut adalah konverter katalitik, yang membantu memecah dan mengoksidasi gas berbahaya seperti Nitrous Oxide, Carbon Monoxide, dan hidrokarbon melalui reaksi kimia menjadi gas yang kurang berbahaya untuk emisi.
Inti konverter katalitik dibuat terutama dari kordierit, bahan keramik yang disintesis dari magnesium, aluminium, dan silikon, dengan kemampuan menahan suhu tinggi gas buang. Inti keramik dibentuk menjadi struktur sarang lebah yang dilapisi dengan logam tanah jarang seperti rhodium, platinum, dan paladium. Ini memfasilitasi reaksi reduksi dan oksidasi untuk memecah gas buang yang berbahaya. Substrat keramik ini menyediakan area permukaan yang tahan panas untuk reaksi ini.
Filter partikulat diesel juga mengandung monolit keramik berbentuk sarang lebah dengan alur kecil yang membantu menangkap jelaga dan partikel padat beracun lainnya dari gas buang. Ini memastikan lingkungan yang lebih bersih dan mencegah emisi asap hitam yang biasanya terkait dengan mesin diesel. Kisi penangkap di DPF terbuat dari bahan keramik yang tahan terhadap suhu tinggi asap buang yang melewatinya. Keramik memastikan pengoperasian DPF yang tahan lama.
Panas mesin dan ruang pembakaran
Keramik otomotif seperti silikon karbida digunakan untuk melapisi dinding bagian dalam ruang pembakaran mesin. Hal ini dikarenakan kemampuan material tersebut untuk menahan suhu pembakaran yang tinggi, mencapai lebih dari 1000 derajat Celsius tanpa rentan terhadap guncangan termal. Tekanan tinggi yang diberikan selama kompresi juga dapat ditahan dengan mudah oleh material ini, sehingga menghasilkan keandalan dan keawetan di dalam mesin.
Rotor turbocharger
Turbocharger memampatkan udara dari knalpot ke intake mesin untuk meningkatkan torsi dan kinerja mesin. Karena putaran kecepatan tinggi yang konstan dan gas buang panas yang melewati intake, rotor harus dibuat dari bahan yang sangat tahan lama. Bahan keramik seperti silikon nitrida sangat ideal untuk pembuatan komponen ini, karena kuat dan berdensitas rendah.
Busi
Alumina adalah bahan keramik yang digunakan dalam pembuatan busi. Komponen mesin kendaraan ini menciptakan percikan listrik bertegangan tinggi yang menyalakan campuran udara dan bahan bakar di dalam ruang bakar untuk memulai proses pembakaran.
Percikan tegangan tinggi yang konstan menghasilkan suhu tinggi yang dapat dengan cepat merusak logam biasa dan material lainnya. Oleh karena itu, sifat tahan panas yang tinggi dari keramik merupakan persyaratan penting dalam pembuatan komponen ini untuk memastikan fungsi dan ketahanan elemen yang andal.
Segel mekanis dan bantalan
Segel mekanis dan bantalan di berbagai bagian mesin dan sistem penggerak kendaraan harus cukup kuat untuk menahan tekanan, tegangan, panas, dan gerakan konstan yang ekstrem tanpa cepat aus dan rusak. Keramik menyediakan material yang andal untuk pembuatan komponen mekanis yang penting ini.
Dial, housing, dan lensa
Ketahanan dan keawetan keramik menjadikannya pilihan yang baik untuk pembuatan komponen estetika interior seperti tombol putar dan layar infotainment. Karena terus-menerus diutak-atik, tombol putar tersebut harus tahan terhadap keausan. Sementara tombol putar plastik dan krom tradisional cepat aus dan memudar, keramik cenderung lebih tahan lama.
Keramik otomotif juga penting untuk membuat rangka yang tahan lama untuk kotak komputer, lampu interior, dan sensor lainnya. Lampu depan, kamera dasbor, dan kamera parkir juga memiliki lensa yang terbuat dari keramik fiberglass, yang lebih tahan lama dan anti gores dibandingkan kaca biasa.
Isolasi listrik
Kendaraan listrik banyak menggunakan keramik untuk isolasi baterai, sistem tenaga, sistem pengisian daya, dan komponen listrik lainnya. Keramik merupakan bahan pilihan untuk pembuatan panel isolasi pada kendaraan ini karena resistivitas listrik dan stabilitas termalnya. Kendaraan listrik juga menggunakan keramik untuk pembuatan heat sink dan sistem pendingin.
Kesimpulan; Keramik Otomotif
Keramik otomotif merupakan solusi sempurna untuk rekayasa otomotif yang berkelanjutan. Kini, produsen mobil dapat mencapai pengurangan bobot, keberlanjutan lingkungan, daya tahan, dan keandalan melalui keramik otomotif.
Ketahanannya terhadap panas, keausan, dan kelelahan tarik merupakan pencapaian revolusioner yang telah dan terus dieksploitasi oleh industri otomotif untuk memudahkan kehidupan pemilik dan produsen kendaraan. Keramik otomotif adalah masa depan rekayasa otomotif.