Daya listrik adalah laju transfer energi listrik dalam suatu rangkaian. Satuan SI-nya adalah watt, satuan umum daya, yang didefinisikan sebagai satu joule per detik. Awalan standar berlaku untuk watt seperti pada satuan SI lainnya: ribuan, jutaan, dan miliaran watt masing-masing disebut kilowatt, megawatt, dan gigawatt.

Dalam bahasa umum, tenaga listrik adalah produksi dan pengiriman energi listrik, sebuah utilitas publik yang penting di sebagian besar dunia. Tenaga listrik biasanya dihasilkan oleh generator listrik, tetapi juga dapat dipasok oleh sumber-sumber seperti baterai listrik. Tenaga listrik biasanya disalurkan ke bisnis dan rumah (sebagai listrik rumah tangga) oleh industri tenaga listrik melalui jaringan listrik. Tenaga listrik dapat dikirim dalam jarak jauh melalui saluran transmisi dan digunakan untuk aplikasi seperti gerakan, cahaya, atau panas dengan efisiensi tinggi. 

Definisi

Daya listrik, seperti halnya daya mekanik, adalah laju kerja yang diukur dalam watt, dan diwakili oleh huruf P. Istilah watt digunakan dalam bahasa sehari-hari yang berarti “daya listrik dalam watt”. Daya listrik dalam watt yang dihasilkan oleh arus listrik I yang terdiri dari muatan sebesar Q coulomb setiap t detik yang melewati perbedaan potensial listrik (tegangan) sebesar V adalah:

Di mana:

• W adalah usaha dalam joule
• t adalah waktu dalam hitungan detik
• Q adalah muatan listrik dalam coulomb
• V adalah potensial listrik atau tegangan dalam volt
• I adalah arus listrik dalam satuan ampere

Penjelasan Energi Listrik

Energi listrik telah menjadi bagian yang tak terpisahkan dari kehidupan modern kita. Namun, tahukah Anda bagaimana energi ini benar-benar bekerja? Mari kita jelajahi dunia listrik ini bersama-sama, mulai dari sirkuit sederhana hingga konsep yang lebih kompleks tentang medan elektromagnetik.

Dalam sebuah sirkuit listrik, ada dua jenis komponen utama: sumber daya aktif dan beban pasif. Sumber daya aktif, seperti generator dan baterai, mengonversikan bentuk energi lain, seperti mekanik atau kimia, menjadi energi listrik. Sementara beban pasif, seperti bola lampu atau motor listrik, mengonsumsi energi listrik dan mengubahnya menjadi bentuk energi lain, seperti cahaya atau gerakan.

Untuk sirkuit AC, kita dapat membagi daya listrik menjadi tiga komponen: daya nyata, daya reaktif, dan daya semu. Daya nyata adalah daya yang benar-benar ditransfer dan digunakan, sementara daya reaktif hanya bergerak bolak-balik antara sumber dan beban. Daya semu adalah kombinasi keduanya, dan dapat divisualisasikan sebagai segitiga daya yang menggambarkan hubungan antara ketiga komponen tersebut.

Namun, energi listrik tidak hanya terbatas pada sirkuit. Ia juga termanifestasi dalam bentuk medan elektromagnetik yang terjadi di mana pun ada perubahan medan listrik dan medan magnet secara bersamaan. Aliran energi ini dapat dihitung dengan mengintegralkan vektor Poynting di seluruh permukaan tertutup. Pemahaman tentang medan elektromagnetik ini memiliki implikasi besar dalam berbagai bidang seperti komunikasi nirkabel, pemanfaaran energi, dan bahkan dunia medis.

Produksi

Prinsip-prinsip dasar dari sebagian besar pembangkit listrik ditemukan pada tahun 1820-an dan awal 1830-an oleh ilmuwan Inggris, Michael Faraday. Metode dasarnya masih digunakan sampai sekarang: arus listrik dihasilkan oleh pergerakan lingkaran kawat, atau cakram tembaga di antara kutub magnet.

Bagi perusahaan listrik, ini adalah proses pertama dalam pengiriman listrik ke konsumen. Proses lainnya, transmisi listrik, distribusi, dan penyimpanan dan pemulihan energi listrik menggunakan metode penyimpanan yang dipompa biasanya dilakukan oleh industri tenaga listrik.

Listrik sebagian besar dihasilkan di pembangkit listrik oleh generator elektromekanis, yang digerakkan oleh mesin panas yang dipanaskan oleh pembakaran, tenaga panas bumi, atau fisi nuklir. Generator lainnya digerakkan oleh energi kinetik air dan angin yang mengalir. Ada banyak teknologi lain yang digunakan untuk menghasilkan listrik seperti panel surya fotovoltaik.

Alat Ukur

Alat yang digunakan untuk mengukur daya listrik disebut wattmeter, yang bekerja berdasarkan prinsip kerja amperemeter, voltmeter, dan gaya Lorentz. Wattmeter terdiri dari kumparan arus dan kumparan tegangan, yang dapat digunakan untuk mengukur tegangan dan arus baik searah maupun bolak-balik.

Penerapan Tenaga Listrik

Tenaga listrik, yang diproduksi dari stasiun pembangkit pusat dan didistribusikan melalui jaringan transmisi listrik, digunakan secara luas dalam aplikasi industri, komersial, dan konsumen. Konsumsi daya listrik per kapita suatu negara berkorelasi dengan perkembangan industrinya. Motor listrik menggerakkan mesin-mesin manufaktur dan menggerakkan kereta bawah tanah dan kereta api. Pencahayaan listrik adalah bentuk cahaya buatan yang paling penting. Energi listrik digunakan secara langsung dalam proses-proses seperti ekstraksi aluminium dari bijihnya dan dalam produksi baja dalam tungku busur listrik. Tenaga listrik yang andal sangat penting untuk telekomunikasi dan penyiaran. Tenaga listrik digunakan untuk menyediakan pendingin ruangan di iklim panas, dan di beberapa tempat, tenaga listrik merupakan sumber energi yang kompetitif secara ekonomi untuk pemanas ruangan gedung. Penggunaan tenaga listrik untuk memompa air berkisar dari sumur rumah tangga hingga proyek irigasi dan penyimpanan energi.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Instrumentasi mencakup berbagai macam alat ukur yang digunakan untuk menunjukkan, mengukur, dan mencatat kuantitas fisik. Ini merupakan bidang studi yang mempelajari seni dan ilmu pengetahuan dalam membuat instrumen pengukuran, yang mencakup disiplin ilmu seperti metrologi, otomasi, dan teori kontrol. Istilah "instrumentasi" berakar dari keahlian dan prinsip-prinsip ilmiah di balik pembuatan instrumen ilmiah.

Bidang ini mencakup spektrum perangkat, mulai dari termometer pembacaan langsung hingga komponen multi-sensor yang rumit yang terintegrasi ke dalam sistem kontrol industri. Instrumen ini dapat ditemukan di berbagai tempat, termasuk laboratorium, kilang minyak, pabrik, kendaraan, dan bahkan pada barang rumah tangga biasa seperti detektor asap dan termostat.

Berbagai Parameter Pengukuran:

• Tekanan: Ini dapat berupa tekanan diferensial atau statis dan sangat penting untuk berbagai aplikasi yang memerlukan pemantauan tekanan.
• Aliran: Pengukuran laju aliran fluida, yang sangat penting dalam industri seperti manufaktur dan utilitas.
• Suhu: Memantau tingkat suhu secara akurat sangat penting untuk mengendalikan proses dan memastikan kualitas produk.
• Tingkat Cairan: Mengukur tingkat cairan dalam tangki atau wadah diperlukan untuk manajemen inventaris dan pengendalian proses.
• Kelembapan/Kelembaban: Menentukan kadar air atau tingkat kelembapan di udara penting dalam industri seperti pertanian, farmasi, dan sistem HVAC.
• Massa jenis: Pengukuran massa jenis sangat penting dalam industri seperti minyak dan gas, di mana massa jenis fluida menentukan sifat-sifatnya.
• Viskositas: Pemantauan viskositas sangat penting dalam industri seperti pengolahan makanan dan otomotif, dimana konsistensi cairan sangat penting.
• Radiasi Pengion: Mendeteksi dan mengukur tingkat radiasi pengion sangat penting untuk memastikan keselamatan di lingkungan di mana paparan radiasi menjadi perhatian.
• Frekuensi: Mengukur frekuensi penting dalam berbagai aplikasi, termasuk telekomunikasi dan elektronik.
• Arus: Pemantauan aliran arus listrik merupakan hal mendasar dalam sistem kelistrikan dan distribusi daya.
• Tegangan: Pengukuran tingkat tegangan membantu memastikan berfungsinya sirkuit dan peralatan listrik.
• Induktansi: Mengukur induktansi sangat penting dalam elektronik dan teknik elektro untuk merancang dan menganalisis rangkaian.
• Kapasitansi: Pemantauan kapasitansi sangat penting dalam sirkuit dan sistem elektronik untuk menyimpan energi listrik.
• Resistivitas: Pengukuran resistivitas penting dalam ilmu material dan teknik elektro untuk memahami konduktivitas material.
• Komposisi Kimia: Menentukan komposisi kimia suatu zat sangat penting dalam berbagai industri, termasuk farmasi, manufaktur, dan pemantauan lingkungan.
• Sifat Kimia: Mengukur sifat kimia seperti pH, keasaman, dan alkalinitas sangat penting dalam industri seperti pengolahan air, pengolahan makanan, dan manufaktur bahan kimia.
• Gas Beracun: Mendeteksi dan mengukur tingkat gas beracun sangat penting untuk memastikan keselamatan tempat kerja dan perlindungan lingkungan.
• Posisi: Posisi pemantauan penting dalam industri seperti otomotif, dirgantara, dan robotika untuk navigasi dan kontrol.
• Getaran: Mengukur tingkat getaran sangat penting dalam industri seperti manufaktur dan transportasi untuk mendeteksi kesalahan peralatan dan memastikan kelancaran pengoperasian.
• Berat: Pemantauan berat atau massa sangat penting dalam industri seperti logistik, pertanian, dan manufaktur untuk manajemen inventaris dan pengendalian kualitas.

Evolusi Teknik Instrumentasi dan Kontrol

• Asal Usul Pra-Industri

Akar instrumentasi industri berasal dari zaman kuno, di mana alat ukur dasar seperti timbangan dan penunjuk digunakan. Pengukuran awal terutama terfokus pada waktu, dibuktikan dengan penemuan seperti jam air yang ditemukan di makam firaun Mesir kuno. Pada tahun 270 SM, perangkat sistem kendali otomatis yang belum sempurna mulai bermunculan, menunjukkan kemajuan awal di bidang ini.

• Era Industri Awal

Pada tahun 1663, Christopher Wren mengusulkan desain "jam cuaca" kepada Royal Society, menandai langkah signifikan dalam instrumentasi meteorologi. Namun, dibutuhkan waktu hampir dua abad sebelum perangkat tersebut menjadi standar dalam meteorologi. Integrasi pemancar pneumatik dan pengontrol otomatis pada awal tahun 1930an merevolusi instrumentasi industri, memungkinkan kontrol dan indikasi yang lebih tepat dalam proses manufaktur.

• Transisi ke Instrumen Elektronik

Munculnya elektronik transistor pada pertengahan abad ke-20 membuka jalan bagi kemajuan signifikan dalam instrumentasi. Perangkat berbasis transistor menggantikan sistem pneumatik, menawarkan akurasi dan keandalan yang lebih baik. Upaya standardisasi menghasilkan pembentukan sinyal instrumentasi umum seperti rentang 4–20 mA, menyederhanakan komunikasi dan mengurangi biaya pemeliharaan.

• Otomatisasi dan Kontrol Proses

Seiring kemajuan teknologi, pengontrol pneumatik digantikan oleh sistem kontrol yang lebih canggih, sehingga mengurangi kebutuhan akan intervensi manual dalam proses industri. Ruang kontrol terpusat memungkinkan operator memantau dan menyesuaikan proses dari jarak jauh, sehingga meningkatkan efisiensi dan keselamatan. Pengenalan sistem kontrol terdistribusi (DCS) dan sistem kontrol pengawasan dan akuisisi data (SCADA) semakin mengoptimalkan operasi pabrik, sehingga memudahkan interkoneksi dan konfigurasi ulang kontrol.

• Penerapan di Berbagai Sektor

Instrumentasi dapat diterapkan di berbagai sektor, mulai dari peralatan rumah tangga hingga industri otomotif dan dirgantara. Di rumah tangga, sistem instrumentasi mengatur suhu, memantau keamanan, dan mengontrol peralatan dapur. Pada kendaraan otomotif, instrumentasi kompleks memberikan informasi penting kepada pengemudi dan memastikan kinerja optimal. Demikian pula, pesawat modern mengandalkan instrumentasi canggih untuk navigasi, pemantauan, dan keselamatan.

• Instrumentasi Laboratorium

Dalam lingkungan laboratorium, instrumentasi mencakup berbagai peralatan uji yang dikendalikan oleh komputer. Instrumen ini sangat penting untuk mengukur besaran listrik dan kimia, memudahkan penelitian dan analisis di berbagai bidang.

• Kesimpulan

Dari awal yang sederhana hingga kecanggihannya saat ini, teknik instrumentasi dan kontrol telah memainkan peran penting dalam memajukan teknologi dan meningkatkan proses industri. Seiring dengan terus berkembangnya teknologi, bidang ini pasti akan mengalami transformasi lebih lanjut, membentuk masa depan sistem otomasi dan kontrol.

Memahami Rekayasa Instrumentasi: Meningkatkan Kinerja dan Keandalan Sistem

Rekayasa instrumentasi berada di garis depan dalam merancang dan mengimplementasikan instrumen pengukuran yang penting untuk sistem otomatis di berbagai bidang, termasuk bidang kelistrikan dan pneumatik. Insinyur dalam spesialisasi ini terutama berfokus pada pengoptimalan produktivitas, keandalan, keamanan, dan stabilitas sistem di industri dengan proses otomatis seperti pabrik kimia atau manufaktur.

Peran insinyur instrumentasi sangat bervariasi tergantung pada domain spesifik tempat mereka beroperasi. Misalnya, seorang ahli instrumentasi biomedis untuk tikus laboratorium memiliki prioritas yang sangat berbeda dibandingkan dengan spesialis instrumentasi roket. Namun, keduanya memiliki perhatian yang sama seperti memilih sensor yang sesuai berdasarkan faktor-faktor seperti ukuran, biaya, akurasi, dan daya tahan lingkungan.

Salah satu tugas penting insinyur instrumentasi adalah mengintegrasikan sensor dengan sistem perekaman, transmisi, tampilan, atau kontrol. Hal ini melibatkan perancangan dan pembuatan diagram pemipaan dan instrumentasi untuk proses, menentukan persyaratan pemasangan dan pengkabelan, serta memastikan pengkondisian sinyal yang tepat. Selain itu, mereka juga mengawasi komisioning, kalibrasi, pengujian, dan pemeliharaan sistem instrumentasi.

Dalam lingkungan penelitian, ahli materi pelajaran sering kali memiliki keahlian yang signifikan dalam sistem instrumentasi. Sebagai contoh, astronom tidak hanya memahami seluk-beluk teleskop, tetapi juga memiliki pengetahuan yang mendalam tentang prosedur operasional untuk mengoptimalkan hasil. Mereka juga berpengalaman dalam teknik untuk mengurangi faktor-faktor seperti gradien suhu yang dapat mempengaruhi kinerja teleskop.

Selain insinyur, ahli teknik instrumentasi, teknisi, dan mekanik memainkan peran penting dalam memecahkan masalah, memperbaiki, dan memelihara instrumen dan sistem instrumentasi, untuk memastikan keberlangsungan fungsinya. Rekayasa instrumentasi adalah bidang dinamis yang terus berkembang seiring dengan kemajuan teknologi, memainkan peran penting dalam meningkatkan efisiensi, keandalan, dan keamanan sistem otomatis di berbagai industri.
 

Disadur dari: en.wikipedia.org 

Listrik adalah fenomena fisika yang melibatkan kehadiran dan pergerakan muatan listrik. Berbagai efek listrik yang umum dikenal meliputi petir, listrik statis, induksi elektromagnetik, dan arus listrik. Listrik juga dapat menghasilkan dan menerima radiasi elektromagnetik seperti gelombang radio.

Dalam konteks listrik, muatan menghasilkan medan elektromagnetik yang memengaruhi muatan lainnya. Fenomena listrik melibatkan beberapa konsep fisika, termasuk muatan listrik, medan listrik, potensial listrik, arus listrik, dan elektromagnetisme. Dalam bidang teknik elektro, listrik digunakan untuk menyediakan tenaga listrik yang diperlukan untuk mengoperasikan peralatan dan untuk mengatur sirkuit listrik yang melibatkan komponen-komponen seperti tabung vakum, transistor, dioda, dan sirkuit terintegrasi.

Meskipun pemahaman teoritis tentang listrik berkembang perlahan pada abad ke-17 dan ke-18, penerapan praktisnya baru mulai signifikan pada akhir abad ke-19. Perkembangan teknologi listrik yang pesat telah mengubah berbagai industri dan kehidupan sehari-hari. Fleksibilitas listrik yang besar memungkinkan penggunaannya dalam berbagai bidang seperti transportasi, pemanasan, penerangan, telekomunikasi, dan komputasi. Sebagai tulang punggung masyarakat industri modern, tenaga listrik memiliki peran penting yang tak tergantikan.

Sejarah singkat listrik

Sebelum pengetahuan tentang listrik berkembang, orang zaman dulu mengamati ikan listrik dengan takut. Mereka, seperti penduduk Mesir Kuno, menganggap ikan listrik sebagai "pelindung" dari ikan lainnya. Pengamatan tentang efek mati rasa sengatan listrik dari ikan ini telah dilakukan sejak zaman kuno oleh berbagai budaya, seperti Yunani Kuno dan Kekaisaran Romawi. Beberapa penulis kuno, termasuk Plinius yang Tua dan Scribonius Largus, telah mencatat efek ini. Kemungkinan pendekatan awal terhadap penemuan listrik berasal dari orang-orang Arab, yang telah memiliki kata berbahasa Arab untuk petir sebelum abad ke-15.

Beberapa budaya kuno di sekitar Mediterania mengetahui bahwa benda seperti batang ambar dapat digosok dengan bulu kucing untuk menarik benda ringan. Pada tahun 600 SM, Thales mengamati fenomena listrik statis, meskipun pada saat itu dia belum sepenuhnya memahami hubungan antara listrik dan magnetisme. William Gilbert dari Inggris membedakan efek lodestone dari listrik statis pada tahun 1600, dan dia menggunakan istilah "electricus" untuk merujuk pada sifat menarik benda ringan setelah digosok.

Pada abad ke-18, ilmuwan seperti Otto von Guericke, Robert Boyle, Stephen Gray, dan C. F. du Fay terus melakukan penelitian tentang listrik. Pada pertengahan abad ke-18, Benjamin Franklin berhasil menunjukkan bahwa kilat adalah bentuk listrik di alam. Pada tahun 1791, Luigi Galvani menemukan bahwa listrik memainkan peran penting dalam komunikasi antara sel saraf dan otot. Alessandro Volta menciptakan tumpukan volta pada tahun 1800, yang memberikan sumber energi listrik yang lebih dapat diandalkan daripada mesin elektrostatis sebelumnya.

Pada abad ke-19, penemuan-penemuan seperti motor listrik oleh Michael Faraday, analisis matematis sirkuit listrik oleh Georg Ohm, dan konsep elektromagnetisme oleh Hans Christian Ørsted dan André-Marie Ampère menandai perkembangan cepat dalam ilmu kelistrikan. Penemuan baterai oleh Alessandro Volta juga memainkan peran penting dalam memperluas pemahaman tentang listrik.

Pada awal abad ke-20, perkembangan kelistrikan semakin pesat, dengan penemuan-penemuan seperti efek fotolistrik oleh Albert Einstein dan penemuan transistor pada tahun 1947. Ini membuka jalan bagi pengembangan teknologi komponen padat seperti chip mikroprosesor dan solid-state drive yang digunakan pada perangkat elektronik modern.

Konsep listrik

Muatan listrik:

Muatan listrik menghasilkan gaya elektrostatis, yang telah dikenal sejak zaman kuno. Fenomena ini diamati pada bola yang digantung dari senar yang diberi muatan dengan cara menyentuhkannya dengan pengaduk kaca atau batang amber yang telah dimuati. Charles-Augustin de Coulomb meneliti fenomena ini pada abad ke-18 dan menemukan bahwa muatan sejenis akan tolak-menolak, sementara muatan berlawanan jenis akan tarik-menarik.

Arus listrik:

Arus listrik adalah perpindahan muatan listrik, diukur dalam ampere. Arus dapat terdiri dari berbagai partikel bermuatan, seperti elektron atau ion, dan mengalir melalui berbagai media konduktor. Arus konvensional, yang ditentukan dari arah aliran muatan positif, umumnya digunakan untuk menyederhanakan konsep arus listrik.

Medan listrik:

Medan listrik diciptakan oleh muatan yang menghasilkan gaya pada muatan lain di sekitarnya. Medan listrik bekerja serupa dengan medan gravitasi, tetapi dapat menghasilkan tarikan atau tolakan tergantung pada polaritas muatan. Medan listrik didefinisikan dalam gaya dan memiliki besaran serta arah.

Potensial listrik:

Potensial listrik adalah energi yang dibutuhkan untuk membawa sebuah muatan dari jarak tak terhingga ke suatu titik dalam medan listrik. Dalam praktiknya, perbedaan potensial listrik antara dua titik tertentu yang paling sering digunakan. Potensial listrik diukur dalam satuan volt dan didefinisikan terhadap titik referensi, yang seringkali adalah permukaan bumi.

Elektromagnet:

Hubungan antara listrik dan magnet ditemukan oleh Ørsted pada tahun 1821. Interaksi antara medan magnet dan arus membentuk dasar dari elektromagnetisme. Fenomena ini menghasilkan penemuan motor listrik oleh Michael Faraday, yang menunjukkan bahwa medan magnet dapat menghasilkan gaya pada arus, dan sebaliknya.

Elektrokimia:

Elektrokimia merupakan studi tentang interaksi antara listrik dan reaksi kimia. Sel elektrokimia, seperti baterai dan sel elektrolisis, memiliki peran penting dalam berbagai aplikasi, termasuk produksi aluminium dan pengisian ulang peralatan listrik.

Rangkaian listrik:

Rangkaian listrik adalah gabungan komponen listrik yang membentuk jalur tertutup bagi muatan listrik untuk berpindah, sering digunakan untuk mencapai tujuan tertentu. Komponen-komponen tersebut bisa beragam, mulai dari resistor, kapasitor, sakelar, transformator, hingga elektronika. Rangkaian listrik terdiri dari komponen aktif, seperti semikonduktor, yang seringkali memiliki perilaku non-linear dan membutuhkan analisis yang kompleks.

• Resistor adalah salah satu komponen pasif yang menghambat aliran arus dan menghasilkan panas sebagai energi yang dilepaskan. Hukum Ohm, yang menyatakan bahwa arus dalam suatu rangkaian sebanding dengan perbedaan potensialnya, merupakan dasar teori rangkaian.
• Kapasitor, yang berkembang dari Leyden jar, mampu menyimpan muatan dan energi listrik dalam medan resultan. Biasanya terdiri dari dua pelat konduktif yang dipisahkan oleh lapisan dielektrik. Satuan kapasitansi adalah farad.
• Induktor, yang umumnya berbentuk gulungan kawat, menyimpan energi dalam medan magnet sebagai respons terhadap arus yang melalui. Induktansi diukur dalam henry.

Tenaga listrik:

Tenaga listrik merupakan kecepatan perpindahan energi listrik melalui rangkaian listrik, diukur dalam watt. Pembangkit listrik umumnya menggunakan generator listrik atau sumber kimia seperti baterai.

Elektronika:

Elektronika berkaitan dengan rangkaian listrik yang mengandung komponen aktif seperti tabung vakum, transistor, dan dioda. Elektronika memungkinkan pengolahan informasi, telekomunikasi, dan pemrosesan sinyal, serta memfasilitasi kemungkinan penguatan sinyal lemah dan pemrosesan informasi digital.

Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik, pertama kali dikaji oleh Faraday dan Ampère, merupakan fenomena di mana perubahan medan magnet menghasilkan medan listrik, dan sebaliknya. Gelombang elektromagnetik dipelajari oleh James Clerk Maxwell, yang menemukan bahwa gelombang ini dapat bergerak dengan kecepatan cahaya dan bahwa cahaya adalah bentuk radiasi elektromagnetik. Hukum Maxwell adalah salah satu pencapaian penting dalam fisika teoretis karena menggabungkan cahaya, medan, dan muatan dalam satu kerangka kerja yang konsisten.

Produksi dan penggunaan

Produksi dan penggunaan listrik telah mengalami perkembangan signifikan sepanjang sejarah, dimulai dari eksperimen Thales pada abad ke-6 SM hingga pembangunan pembangkit listrik modern. Penemuan tumpukan volta pada abad ke-18 dan penggunaan baterai listrik membawa revolusi dalam penyediaan tenaga listrik yang mudah digunakan. Namun, untuk memenuhi kebutuhan energi yang besar, diperlukan pembangkitan listrik secara kontinu melalui generator mekanik-listrik yang mengandalkan berbagai sumber energi, seperti pembakaran bahan bakar fosil, panas dari reaksi nuklir, serta energi kinetik dari angin atau air mengalir.

Dengan ditemukannya turbin uap modern oleh Sir Charles Parsons pada tahun 1884, sekitar 80% tenaga listrik dunia saat ini dihasilkan dari berbagai sumber panas. Kemajuan ini memungkinkan transmisi listrik yang lebih efisien melalui tegangan tinggi namun arus rendah. Dalam konteks ini, utilitas listrik bertanggung jawab untuk memprediksi beban listrik dan menjaga koordinasi dengan stasiun pembangkit untuk memastikan ketersediaan listrik yang cukup.

Permintaan akan listrik terus meningkat seiring dengan modernisasi dan pertumbuhan ekonomi. Hal ini mengakibatkan fokus yang meningkat pada pembangkitan listrik dari sumber energi terbarukan, seperti angin dan air, untuk mengatasi kekhawatiran lingkungan.

Di sisi penggunaan, listrik telah menjadi sumber energi yang sangat penting dan mudah digunakan dalam berbagai aplikasi. Mulai dari penerangan dengan lampu pijar hingga pemanas listrik dan peralatan elektronik, listrik telah menggantikan sumber energi lainnya dalam banyak kasus. Penggunaan listrik juga sangat signifikan dalam telekomunikasi, transportasi, dan industri. Inovasi seperti motor listrik dan transistor telah mengubah lanskap teknologi modern, memberikan efisiensi dan keandalan yang lebih baik dalam berbagai aplikasi.

Disadur dari: en.wikipedia.org 

Jaringan komputer (Computer Network) adalah sekelompok komputer yang berbagi sumber daya yang terletak di atau disediakan oleh node jaringan. Komputer menggunakan protokol komunikasi standar untuk berkomunikasi satu sama lain melalui tautan digital. Koneksi ini terdiri dari teknologi jaringan telekomunikasi berdasarkan metode frekuensi radio kabel fisik, optik dan nirkabel yang dapat diatur dalam topologi jaringan yang berbeda.

Node dalam jaringan komputer dapat mencakup komputer pribadi, server, perangkat jaringan, atau host khusus atau umum lainnya. Mereka diidentifikasi berdasarkan alamat email dan mungkin memiliki nama host. Nama host adalah label yang mudah diingat untuk node dan jarang diubah setelah pengaturan awal. Alamat jaringan digunakan untuk mencari dan mengidentifikasi node menggunakan protokol komunikasi seperti Protokol Internet.

Jaringan komputer dapat diklasifikasikan menurut banyak kriteria, termasuk media transmisi yang digunakan untuk mengirimkan sinyal, bandwidth, protokol komunikasi untuk mengatur lalu lintas jaringan, ukuran jaringan, topologi, mekanisme kontrol lalu lintas, dan tujuan organisasi. Komputer. jaringan mendukung banyak aplikasi dan layanan seperti akses Internet, video dan audio digital, berbagi aplikasi dan server penyimpanan, printer dan faks, serta menggunakan email dan pesan instan.

_{Topologi jaringan umum.}

Sejarah singkat

Jaringan komputer dapat dianggap sebagai subdisiplin ilmu komputer, teknologi informasi dan telekomunikasi karena didasarkan pada penerapan teoritis dan praktis dari disiplin ilmu terkait. Jaringan komputer telah dipengaruhi oleh berbagai macam perkembangan teknologi dan tonggak sejarah.

• Pada akhir 1950-an, modem Bell 101 digunakan untuk membangun jaringan komputer untuk Lingkungan Darat Semi-Otomatis (SAGE) Angkatan Darat AS. Ini adalah modem komputer komersial pertama yang dirilis oleh AT&T Corporation pada tahun 1958. Modem ini memungkinkan transmisi data digital melalui saluran telepon standar tanpa syarat dengan kecepatan 110 bit per detik (bit/s).
• Pada tahun 1959 Christopher Strachey mengajukan permohonan paten untuk pembagian waktu dan John McCarthy memulai proyek pertama yang menerapkan pembagian waktu dalam program pengguna di MIT. Strachey menyampaikan konsep tersebut kepada J. C. R. Licklider pada konferensi pemrosesan informasi pertama UNESCO di Paris pada tahun yang sama. McCarthy berkontribusi pada tiga sistem pembagian waktu yang paling awal (Sistem Pembagian Waktu yang Kompatibel pada tahun 1961, Sistem Pembagian Waktu BBN pada tahun 1962, dan Sistem Pembagian Waktu Dartmouth pada tahun 1963).
• Pada tahun 1959, Anatoli Kitov mengusulkan kepada Komite Sentral ÜK(b)P sebuah rencana rinci untuk mengatur kembali kendali angkatan bersenjata Soviet dan ekonomi Soviet berdasarkan jaringan pusat komputer. . Usulan Kitovand ditolak, begitu pula proyek jaringan manajemen ekonomi OGAS tahun 1962.
• Pada tahun 1960, lingkungan penelitian bisnis semi-otomatis (SABRE) untuk sistem reservasi maskapai penerbangan komersial diimplementasikan pada dua komputer mainframe yang terhubung.
• Pada tahun 1963, J.C.R. Licklider mengirimkan memo kepada rekan kantornya membahas konsep andquot; Sebuah "jaringan komputer intergalaksi" adalah jaringan komputer yang dirancang untuk memungkinkan komunikasi umum antar pengguna komputer. Selama tahun 1960an, Paul Baran dan Donald Davies secara mandiri mengembangkan konsep paket untuk mentransfer informasi antar komputer melalui jaringan. Davies memelopori konsep tersebut. Jaringan NPL, jaringan lokal National Physical Laboratory (UK), menggunakan kecepatan saluran 768 kbit/s dan kemudian koneksi T1 berkecepatan tinggi (kecepatan saluran 1,544 Mbit/s).
• Pada tahun 1965, Western Electric memperkenalkan saklar telepon pertama yang banyak digunakan yang menerapkan kontrol komputer dalam struktur switching.
• Pada tahun 1969, empat node ARPANET pertama dihubungkan menggunakan tautan 50 kbit/s antara Universitas California, Los Angeles, Institut Penelitian Stanford, Universitas California, Santa Barbara, dan Universitas Utah. Pada awal tahun 1970-an, Leonard Kleinrock melakukan pekerjaan matematika untuk memodelkan pengoperasian jaringan packet-switched yang mendukung pengembangan ARPANET. Karya teoretisnya mengenai perutean hierarki pada akhir tahun 1970-an bersama mahasiswanya, Farouk Kamoun, sangat penting bagi cara kerja Internet saat ini.
• Pada tahun 1972, layanan komersial pertama kali digunakan pada jaringan data publik di Eropa, yang mulai menggunakan X.25 pada akhir tahun 1970-an dan menyebar ke seluruh dunia. Infrastruktur yang mendasarinya digunakan untuk memperluas jaringan TCP/IP pada tahun 1980an.
• Pada tahun 1973, jaringan CYCLADES Perancis, yang dipimpin oleh Louis Pouzin, adalah yang pertama menjadikan host bertanggung jawab atas transmisi data yang andal, bukan layanan terpusat pada jaringan itu sendiri.
• Pada tahun 1973, Peter Kirstein meluncurkan jaringan di University College London (UCL) yang menghubungkan ARPANET ke jaringan akademik Inggris, jaringan komputer heterogen internasional pertama.
• Pada tahun 1973, Robert Metcalfe menulis memo resmi kepada Xerox PARC yang menjelaskan Ethernet, sistem jaringan berbasis Aloha yang dikembangkan oleh Norman Abramson dan rekannya di Universitas Hawaii pada tahun 1960an. Pada bulan Juli 1976, Robert Metcalfe dan David Boggs menerbitkan artikel dan kutipan mereka;Ethernet: Peralihan Paket Terdistribusi untuk Jaringan Komputer Lokaldanquot; dan berkolaborasi dalam beberapa paten yang diperoleh pada tahun 1977 dan 1978.
• Pada tahun 1974, Vint Cerf, Yogen Dalal, dan Carl Sunshine menerbitkan spesifikasi Protokol Kontrol Transmisi (TCP) RFC 675, yang menciptakan istilah Internet sebagai singkatan untuk jaringan.
• Pada tahun 1976, John Murphy dari Datapoint Corporation menciptakan ARCNET, jaringan token-forward yang pertama kali digunakan untuk berbagi perangkat penyimpanan.
• Pada tahun 1977, GTE menyebarkan jaringan serat optik jarak jauh pertama di Long Beach, California.
• Pada tahun 1977, Robert Metcalfe dan Yogen Dalal mengembangkan Xerox Network Systems (XNS) di Xerox.
• Pada tahun 1979, Robert Metcalfe berupaya menjadikan Ethernet sebagai standar terbuka.
• Pada tahun 1980, Ethernet ditingkatkan dari protokol asli 2,94 Mbit/s menjadi protokol 10 Mbit/s yang dikembangkan oleh Ron Crane, Bob Garner, Roy Ogus, dan Yogen Dalal.
• Pada tahun 1995, kecepatan transmisi Ethernet meningkat dari 10 Mbit/s menjadi 100 Mbit/s. Pada tahun 1998, Ethernet mendukung kecepatan transmisi 1 Gbit/s. Kecepatan lebih tinggi hingga 400 Gbit/dtk ditambahkan kemudian (mulai 2018). Penskalaan Ethernet telah mempengaruhi kelanjutan penggunaannya.

Penggunaan

Jaringan komputer memperluas komunikasi antara orang-orang secara elektronik menggunakan berbagai teknologi seperti email, pesan instan, obrolan online, panggilan suara dan video, dan konferensi video. Jaringan memungkinkan berbagi sumber daya jaringan dan komputasi. Pengguna dapat mengakses dan mengakses sumber daya yang disediakan oleh perangkat jaringan, seperti mencetak dokumen ke printer jaringan bersama atau menggunakan perangkat penyimpanan bersama. Jaringan memungkinkan berbagi file, data, dan jenis informasi lainnya dengan mengizinkan pengguna yang berwenang untuk mengakses informasi yang disimpan di komputer lain di jaringan. Komputasi terdistribusi menggunakan sumber daya komputer untuk melakukan tugas melalui jaringan.

Network packet

_{Network Packet.}

Sebagian besar jaringan komputer modern menggunakan protokol berdasarkan transmisi berbasis paket. Paket jaringan adalah unit data terformat yang dibawa melalui jaringan packet-switched. Paket terdiri dari dua jenis data: data kontrol dan data pengguna (payload). Informasi kontrol berisi data yang dibutuhkan jaringan untuk mengirimkan informasi pengguna, seperti alamat jaringan sumber dan tujuan, kode kesalahan, dan informasi urutan. Biasanya, informasi kontrol ditemukan di header paket dan trailer dengan informasi berguna di antaranya.

Paket dapat mendistribusikan bandwidth media transmisi dengan lebih baik antar pengguna dibandingkan jika jaringan dialihkan. Jika salah satu pengguna tidak mengirimkan paket, link tersebut dapat diisi dengan paket dari pengguna lain, sehingga biaya dapat ditanggung bersama dengan gangguan yang relatif sedikit, selama link tersebut tidak banyak digunakan. Seringkali, rute yang harus diambil paket melalui jaringan tidak segera tersedia. Dalam hal ini, paket dimasukkan ke dalam antrian dan menunggu hingga link tersedia.

Teknologi tautan fisik dalam jaringan paket biasanya membatasi ukuran paket hingga unit transmisi maksimum (MTU) tertentu. Pesan yang lebih panjang dapat dipecah-pecah sebelum dikirim, dan ketika paket tiba, paket-paket tersebut disusun kembali untuk membentuk pesan asli.
 

Disadur dari: en.wikipedia.org 

Logam, dari bahasa Yunani Kuno μέταλλον (métallon) yang berarti 'tambang, tambang, logam', adalah bahan yang ketika baru disiapkan, dipoles, atau dipatahkan, menunjukkan tampilan yang berkilau, serta menghantarkan listrik dan panas dengan relatif baik. Logam biasanya ulet (dapat ditarik menjadi kabel) dan mudah dibentuk (dapat dipalu menjadi lembaran tipis). Sifat-sifat ini adalah hasil dari ikatan logam antara atom atau molekul logam. Logam dapat berupa unsur kimia seperti besi; paduan seperti baja tahan karat; atau senyawa molekuler seperti sulfur nitrida polimer.

Dalam fisika, logam umumnya dianggap sebagai zat apa pun yang mampu menghantarkan listrik pada suhu nol mutlak. Banyak elemen dan senyawa yang biasanya tidak diklasifikasikan sebagai logam menjadi logam di bawah tekanan tinggi. Sebagai contoh, yodium bukan logam secara bertahap menjadi logam pada tekanan antara 40 hingga 170 ribu kali tekanan atmosfer. Demikian pula, beberapa bahan yang dianggap sebagai logam dapat menjadi bukan logam. Natrium, misalnya, menjadi bukan logam pada tekanan di bawah dua juta kali tekanan atmosfer, meskipun pada tekanan yang lebih tinggi lagi diperkirakan akan menjadi logam lagi.

Dalam kimia, dua elemen yang seharusnya memenuhi syarat (dalam fisika) sebagai logam rapuh - arsenik dan antimon - biasanya dikenal sebagai metaloid karena sifat kimianya (sebagian besar non-logam untuk arsenik, dan seimbang antara logam dan non-logam untuk antimon). Sekitar 95 dari 118 elemen dalam tabel periodik adalah logam (atau kemungkinan besar adalah logam). Jumlahnya tidak tepat karena batas antara logam, bukan logam, dan metaloid sedikit berfluktuasi karena kurangnya definisi yang diterima secara universal tentang kategori yang terlibat.

Dalam astrofisika, istilah "logam" digunakan secara lebih luas untuk merujuk pada semua elemen kimia dalam bintang yang lebih berat daripada helium, dan bukan hanya logam tradisional. Dalam hal ini, empat "logam" pertama yang terkumpul di dalam inti bintang melalui nukleosintesis adalah karbon, nitrogen, oksigen, dan neon, yang kesemuanya merupakan unsur kimia non-logam. Sebuah bintang menggabungkan atom-atom yang lebih ringan, sebagian besar hidrogen dan helium, menjadi atom-atom yang lebih berat selama masa hidupnya. Dalam hal ini, metalitas suatu objek astronomi adalah proporsi materi yang terdiri dari unsur-unsur kimia yang lebih berat.

Logam, sebagai unsur kimia, menyusun 25% kerak Bumi dan hadir dalam banyak aspek kehidupan modern. Kekuatan dan ketahanan beberapa logam telah menyebabkan logam sering digunakan dalam, misalnya, konstruksi bangunan dan jembatan bertingkat tinggi, serta sebagian besar kendaraan, banyak peralatan rumah tangga, perkakas, pipa, dan rel kereta api. Logam mulia secara historis digunakan sebagai mata uang, tetapi di era modern, logam mata uang telah meluas ke setidaknya 23 unsur kimia.

Sejarah logam mulia diperkirakan dimulai dengan penggunaan tembaga sekitar 11.000 tahun yang lalu. Emas, perak, besi (seperti besi meteorik), timah, dan kuningan juga telah digunakan sebelum kemunculan perunggu yang pertama kali diketahui pada milenium kelima sebelum masehi. Perkembangan selanjutnya meliputi produksi bentuk awal baja; penemuan natrium-logam ringan pertama-pada tahun 1809; munculnya baja paduan modern; dan, sejak akhir Perang Dunia II, pengembangan paduan yang lebih canggih.

Properti

• Bentuk dan struktur

Logam berkilau dan berkilau, setidaknya ketika baru disiapkan, dipoles, atau dipatahkan. Lembaran logam yang lebih tebal dari beberapa mikrometer tampak buram, tetapi daun emas memancarkan cahaya hijau.

Keadaan padat atau cair dari logam sebagian besar berasal dari kapasitas atom logam yang terlibat untuk dengan mudah kehilangan elektron kulit terluarnya. Secara umum, gaya yang menahan elektron kulit terluar atom lebih lemah daripada gaya tarik-menarik pada elektron yang sama yang timbul dari interaksi antara atom-atom dalam logam padat atau cair. Elektron yang terlibat menjadi terdelokalisasi dan struktur atom logam dapat secara efektif divisualisasikan sebagai kumpulan atom yang tertanam dalam awan elektron yang relatif bergerak. Jenis interaksi ini disebut ikatan logam. Kekuatan ikatan logam untuk logam unsur yang berbeda mencapai maksimum di sekitar pusat deret logam transisi, karena unsur-unsur ini memiliki sejumlah besar elektron yang terdelokalisasi.

Batang logam dengan lubang yang dikerjakan dengan panas. Pengerjaan panas memanfaatkan kapasitas logam untuk mengalami deformasi plastis.

Meskipun sebagian besar logam unsur memiliki kepadatan yang lebih tinggi daripada kebanyakan bukan logam, terdapat variasi yang luas dalam kepadatannya, lithium menjadi yang paling tidak padat (0,534 g/cm3) dan osmium (22,59 g/cm3) yang paling padat. (Beberapa logam transisi 6d diperkirakan lebih padat daripada osmium, tetapi prediksi kepadatannya sangat bervariasi dalam literatur, dan bagaimanapun juga, isotop yang diketahui terlalu tidak stabil untuk dapat diproduksi dalam jumlah besar). Magnesium, aluminium dan titanium adalah logam ringan yang sangat penting secara komersial. Kepadatannya masing-masing 1,7, 2,7, dan 4,5 g/cm3 dapat dibandingkan dengan logam struktural yang lebih tua, seperti besi pada 7,9 dan tembaga pada 8,9 g/cm3. Dengan demikian, sebuah bola besi akan memiliki berat yang sama dengan tiga bola aluminium dengan volume yang sama.

Logam biasanya mudah dibentuk dan ulet, berubah bentuk di bawah tekanan tanpa membelah. Sifat ikatan logam yang tidak berarah dianggap berkontribusi secara signifikan terhadap keuletan sebagian besar padatan logam. Sebaliknya, dalam senyawa ionik seperti garam dapur, ketika bidang-bidang ikatan ionik meluncur melewati satu sama lain, perubahan yang dihasilkan di lokasi menggeser ion-ion dengan muatan yang sama lebih dekat, menghasilkan pembelahan kristal. Pergeseran seperti itu tidak teramati pada kristal yang terikat secara kovalen, seperti berlian, di mana terjadi fraktur dan fragmentasi kristal. Deformasi elastis yang dapat dibalik pada logam dapat dijelaskan oleh Hukum Hooke untuk memulihkan gaya, di mana tegangan berbanding lurus dengan regangan.

Panas atau gaya yang lebih besar dari batas elastisitas logam dapat menyebabkan deformasi permanen (tidak dapat dipulihkan), yang dikenal sebagai deformasi plastis atau plastisitas. Gaya yang diterapkan dapat berupa gaya tarik (menarik), gaya tekan (mendorong), atau gaya geser, tekuk, atau puntir (memutar). Perubahan suhu dapat memengaruhi pergerakan atau perpindahan cacat struktural pada logam seperti batas butir, kekosongan titik, dislokasi garis dan sekrup, patahan susun, dan kembar pada logam kristal dan non-kristal. Slip internal, creep, dan kelelahan logam dapat terjadi.

Struktur kristal kubik berpusat pada tubuh, dengan sel satuan 2 atom, seperti yang ditemukan pada mis. kromium, besi, dan tungsten. 

Struktur kristal kubik berpusat muka, dengan sel satuan 4 atom, seperti yang ditemukan pada mis. aluminium, tembaga, dan emas. 

Struktur kristal padat heksagonal, dengan sel satuan 6 atom, seperti yang ditemukan pada mis. titanium, kobalt, dan seng.

Atom-atom zat logam biasanya tersusun dalam salah satu dari tiga struktur kristal yang umum, yaitu kubik berpusat pada tubuh (bcc), kubik berpusat pada muka (fcc), dan heksagonal rapat (hcp). Dalam bcc, setiap atom diposisikan di pusat kubus yang terdiri dari delapan atom lainnya. Pada fcc dan hcp, setiap atom dikelilingi oleh dua belas atom lainnya, tetapi susunan lapisannya berbeda. Beberapa logam mengadopsi struktur yang berbeda tergantung pada suhunya. Sel satuan untuk setiap struktur kristal adalah kelompok atom terkecil yang memiliki kesimetrisan keseluruhan kristal, dan dari situ seluruh kisi kristal dapat dibangun dengan pengulangan dalam tiga dimensi. Dalam kasus struktur kristal kubik berpusat pada tubuh yang ditunjukkan di atas, sel satuan terdiri dari atom pusat ditambah satu-delapan dari masing-masing delapan atom sudut.

• Listrik dan termal

Struktur elektronik logam berarti logam merupakan konduktor listrik yang relatif baik. Elektron dalam materi hanya dapat memiliki tingkat energi yang tetap dan bukan variabel, dan dalam logam tingkat energi elektron dalam awan elektronnya, setidaknya sampai tingkat tertentu, sesuai dengan tingkat energi di mana konduksi listrik dapat terjadi. Dalam semikonduktor seperti silikon atau bukan logam seperti belerang, terdapat celah energi antara elektron dalam zat dan tingkat energi di mana konduksi listrik dapat terjadi. Akibatnya, semikonduktor dan bukan logam adalah konduktor yang relatif buruk.

Logam unsur memiliki nilai konduktivitas listrik dari 6,9 × 103 S/cm untuk mangan hingga 6,3 × 105 S/cm untuk perak. Sebaliknya, metaloid semikonduktor seperti boron memiliki konduktivitas listrik 1,5 × 10-6 S/cm. Dengan satu pengecualian, elemen logam mengurangi konduktivitas listriknya ketika dipanaskan. Plutonium meningkatkan konduktivitas listriknya apabila dipanaskan pada kisaran suhu sekitar -175 hingga +125 °C. Logam adalah konduktor panas yang relatif baik. Elektron-elektron dalam awan elektron logam sangat mudah bergerak dan dengan mudah dapat meneruskan energi getaran yang diakibatkan oleh panas.

Kontribusi elektron logam terhadap kapasitas panas dan konduktivitas termalnya, serta konduktivitas listrik logam itu sendiri dapat dihitung dari model elektron bebas. Namun demikian, hal ini tidak memperhitungkan struktur rinci dari kisi ion logam. Dengan memperhitungkan potensial positif yang disebabkan oleh susunan inti ion, memungkinkan pertimbangan struktur pita elektronik dan energi pengikatan logam. Berbagai model matematis dapat diterapkan, yang paling sederhana adalah model elektron hampir bebas.

• Kimia

Logam biasanya cenderung membentuk kation melalui kehilangan elektron. Sebagian besar akan bereaksi dengan oksigen di udara untuk membentuk oksida dalam berbagai rentang waktu (kalium terbakar dalam hitungan detik, sementara besi berkarat dalam hitungan tahun). Beberapa yang lain, seperti paladium, platina, dan emas, tidak bereaksi dengan atmosfer sama sekali; emas bahkan membentuk senyawa yang mendapatkan elektron (aurida, misalnya caesium aurida).

Oksida logam sering kali bersifat basa, berlawanan dengan oksida nonlogam yang bersifat asam atau netral. Pengecualian sebagian besar adalah oksida dengan tingkat oksidasi yang sangat tinggi seperti CrO3, Mn2O7, dan OsO4, yang memiliki reaksi sangat asam; dan oksida dari logam yang kurang elektropositif seperti BeO, Al2O3, dan PbO, yang dapat menunjukkan sifat basa dan asam. Ini disebut oksida amfoter.

Pengecatan, anodisasi, atau pelapisan logam adalah cara yang baik untuk mencegah korosi. Namun, logam yang lebih reaktif dalam seri elektrokimia harus dipilih untuk pelapisan, terutama ketika lapisan diharapkan terkelupas. Air dan dua logam membentuk sel elektrokimia dan, jika pelapis kurang reaktif daripada logam yang mendasarinya, pelapis sebenarnya mendorong korosi.

Disadur dari: en.wikipedia.org 

Pencetakan 3D atau manufaktur aditif adalah pembuatan objek tiga dimensi dari model CAD atau model 3D digital. Hal ini dapat dilakukan dalam berbagai proses di mana bahan disimpan, dilebur atau dipadatkan di bawah kendali komputer, dengan bahan yang ditambahkan bersama (seperti plastik, cairan atau butiran bubuk yang menyatu), biasanya berlapis-lapis.

Pada tahun 1980-an, teknik pencetakan 3D dianggap hanya cocok untuk produksi prototipe fungsional atau estetika, dan istilah yang lebih tepat untuk itu pada saat itu adalah pembuatan prototipe cepat. Pada tahun 2019, presisi, pengulangan, dan jangkauan material pencetakan 3D telah meningkat hingga beberapa proses pencetakan 3D dianggap layak sebagai teknologi produksi industri; dalam konteks ini, istilah manufaktur aditif dapat digunakan secara sinonim dengan pencetakan 3D.

Salah satu keunggulan utama pencetakan 3D adalah kemampuannya untuk menghasilkan bentuk atau geometri yang sangat kompleks yang tidak mungkin dibuat dengan tangan, termasuk bagian berongga atau bagian dengan struktur rangka internal untuk mengurangi berat sekaligus mengurangi limbah material. Pemodelan deposisi leburan (FDM), yang menggunakan filamen kontinu dari bahan termoplastik, adalah proses pencetakan 3D yang paling umum digunakan pada tahun 2020.

Terminologi

Istilah umum additive manufacturing (AM) menjadi populer pada tahun 2000-an, terinspirasi oleh tema material yang ditambahkan bersama (dengan berbagai cara). Sebaliknya, istilah manufaktur subtraktif muncul sebagai singkatan untuk keluarga besar proses pemesinan dengan penghilangan material sebagai proses yang umum. Istilah pencetakan 3D masih mengacu hanya pada teknologi polimer di sebagian besar pikiran, dan istilah AM lebih cenderung digunakan dalam konteks pengerjaan logam dan produksi komponen penggunaan akhir daripada di antara penggemar polimer, inkjet, atau stereolitografi.

Pada awal tahun 2010-an, istilah pencetakan 3D dan manufaktur aditif mengalami evolusi makna di mana keduanya merupakan istilah payung alternatif untuk teknologi aditif, yang satu digunakan dalam bahasa populer oleh komunitas pembuat konsumen dan media, dan yang lainnya digunakan secara lebih formal oleh produsen komponen penggunaan akhir industri, produsen mesin, dan organisasi standar teknis global. Hingga saat ini, istilah pencetakan 3D telah dikaitkan dengan mesin dengan harga atau kemampuan yang rendah. Pencetakan 3D dan manufaktur aditif mencerminkan bahwa teknologi ini memiliki kesamaan dalam hal penambahan atau penggabungan bahan di seluruh amplop kerja 3D di bawah kendali otomatis. Peter Zelinski, pemimpin redaksi majalah Additive Manufacturing, menunjukkan pada tahun 2017 bahwa istilah-istilah tersebut masih sering disinonimkan dalam penggunaan sehari-hari, tetapi beberapa pakar industri manufaktur mencoba membuat perbedaan di mana manufaktur aditif terdiri dari pencetakan 3D ditambah teknologi lain atau aspek lain dari proses manufaktur.

Istilah lain yang telah digunakan sebagai sinonim atau hipernim termasuk manufaktur desktop, manufaktur cepat (sebagai penerus logis dari tingkat produksi dari pembuatan prototipe cepat), dan manufaktur sesuai permintaan (yang menggemakan pencetakan sesuai permintaan dalam pengertian pencetakan 2D). Fakta bahwa penerapan kata sifat rapid dan on-demand pada kata benda manufaktur adalah hal yang baru pada tahun 2000-an mengungkapkan model mental yang telah lama berlaku di era industri sebelumnya, di mana hampir semua produksi manufaktur melibatkan waktu tunggu yang lama untuk pengembangan perkakas yang melelahkan.

Saat ini, istilah subtraktif tidak menggantikan istilah pemesinan, melainkan melengkapinya ketika istilah yang mencakup metode pemindahan diperlukan. Agile tooling adalah penggunaan cara modular untuk mendesain perkakas yang diproduksi dengan metode manufaktur aditif atau pencetakan 3D untuk memungkinkan pembuatan prototipe yang cepat dan respons terhadap kebutuhan perkakas dan perlengkapan. Perkakas tangkas menggunakan metode yang hemat biaya dan berkualitas tinggi untuk merespons kebutuhan pelanggan dan pasar dengan cepat, serta dapat digunakan dalam pembentukan hidro, pencetakan, pencetakan injeksi, dan proses manufaktur lainnya.

Sejarah singkat

Konsep pencetakan 3D sudah ada sejak pertengahan abad ke-20, yang digambarkan dalam karya-karya fiksi ilmiah. Namun, baru pada tahun 1980-an teknologi manufaktur aditif awal mulai dikembangkan. Pada tahun 1981, Hideo Kodama dari Jepang mematenkan plotter XYZ, salah satu metode aditif pertama untuk membuat model 3D dari polimer. Sayangnya, penemuan ini hanya mendapat sedikit perhatian. Sementara itu di Amerika, tiga insinyur mengajukan paten yang berkaitan dengan proses stereolitografi pada tahun 1984.

Tahun 1988 menandai tonggak sejarah dengan munculnya pemodelan deposisi leburan atau FDM, yang dikomersialkan oleh Stratasys pada tahun 1992. Meskipun demikian, printer 3D masih sangat mahal, dengan harga ratusan ribu dolar. Pada tahun 2000-an, printer mulai dieksplorasi untuk pemodelan dan pengujian, terutama di bidang arsitektur dan medis. Namun, baru pada sekitar tahun 2010, pencetakan 3D merambah dunia manufaktur untuk produksi komponen logam. Salah satu aplikasinya adalah di industri penerbangan, untuk menghasilkan komponen yang hemat bahan bakar dan bentuk yang kompleks.

Seiring dengan menurunnya biaya peralatan, printer 3D menjadi lebih terjangkau bagi masyarakat umum. Pada tahun 2020, mesin berkualitas dapat diperoleh dengan harga di bawah $200. Bahkan pada tahun 2024, sebuah printer raksasa setinggi 29 meter akan diluncurkan di Universitas Maine. Apa yang dulunya merupakan pencetakan genggam sekarang menjadi pencetakan 3D, membuka peluang baru di seluruh industri dan kehidupan sehari-hari.

Manfaat pencetakan 3D

Manufaktur aditif atau pencetakan 3D dengan cepat menjadi semakin penting dalam bidang teknik karena banyak manfaatnya. Visi pencetakan 3D adalah kebebasan desain, individualisasi, desentralisasi, dan menjalankan proses yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan dengan metode alternatif. Beberapa manfaat ini termasuk memungkinkan pembuatan prototipe yang lebih cepat, mengurangi biaya produksi, meningkatkan penyesuaian produk, dan meningkatkan kualitas produk.

Selain itu, kemampuan pencetakan 3D telah berkembang di luar manufaktur tradisional, seperti konstruksi ringan, atau perbaikan dan pemeliharaan dengan aplikasi dalam prostetik, bioprinting, industri makanan, pembuatan roket, desain dan seni, dan sistem energi terbarukan. Teknologi pencetakan 3D dapat digunakan untuk membuat sistem penyimpanan energi baterai, yang sangat penting untuk pembangkitan dan distribusi energi yang berkelanjutan.

Manfaat lain dari pencetakan 3D adalah kemampuan teknologi ini untuk menghasilkan geometri yang rumit dengan presisi dan akurasi yang tinggi. Hal ini sangat relevan di bidang rekayasa gelombang mikro, di mana pencetakan 3D dapat digunakan untuk memproduksi komponen dengan sifat unik yang sulit dicapai dengan menggunakan metode manufaktur tradisional.

Prinsip-prinsip umum

Pemodelan

Model yang dapat dicetak 3D dapat dibuat dengan paket desain berbantuan komputer (CAD), melalui pemindai 3D, atau dengan kamera digital biasa dan perangkat lunak fotogrametri. Model cetak 3D yang dibuat dengan CAD menghasilkan kesalahan yang relatif lebih sedikit daripada metode lainnya. Kesalahan pada model cetak 3D dapat diidentifikasi dan dikoreksi sebelum dicetak. Proses pemodelan manual dalam menyiapkan data geometris untuk grafik komputer 3D mirip dengan seni plastik seperti memahat. Pemindaian 3D adalah proses pengumpulan data digital tentang bentuk dan tampilan objek nyata, dan membuat model digital berdasarkan data tersebut.

Model CAD dapat disimpan dalam format file stereolithography (STL), format file CAD de facto untuk manufaktur aditif yang menyimpan data berdasarkan triangulasi permukaan model CAD. STL tidak dirancang untuk manufaktur aditif karena menghasilkan ukuran file yang besar dari bagian yang dioptimalkan untuk topologi dan struktur kisi karena banyaknya permukaan yang terlibat. Format file CAD yang lebih baru, format file manufaktur aditif (AMF), diperkenalkan pada tahun 2011 untuk mengatasi masalah ini. Format ini menyimpan informasi dengan menggunakan triangulasi lengkung.

Pencetakan

Sebelum mencetak model 3D dari file STL, file tersebut harus diperiksa terlebih dahulu apakah ada kesalahan. Sebagian besar aplikasi CAD menghasilkan kesalahan pada file STL keluaran, dari jenis berikut ini:

• lubang
• permukaan yang tidak normal
• persimpangan sendiri
• cangkang kebisingan
• kesalahan bermacam-macam
• masalah overhang

Sebuah langkah dalam pembuatan STL yang dikenal sebagai "perbaikan" memperbaiki masalah-masalah tersebut pada model asli. Umumnya, STL yang dihasilkan dari model yang diperoleh melalui pemindaian 3D sering kali memiliki lebih banyak kesalahan tersebut karena pemindaian 3D sering kali dilakukan melalui akuisisi/pemetaan titik ke titik. Rekonstruksi 3D sering kali mengandung kesalahan.

Setelah selesai, file STL perlu diproses oleh perangkat lunak yang disebut "slicer", yang mengubah model menjadi serangkaian lapisan tipis dan menghasilkan file G-code yang berisi instruksi yang disesuaikan dengan jenis printer 3D tertentu (printer FDM). File G-code ini kemudian dapat dicetak dengan perangkat lunak klien pencetakan 3D (yang memuat kode G dan menggunakannya untuk menginstruksikan printer 3D selama proses pencetakan 3D).

Resolusi printer menggambarkan ketebalan lapisan dan resolusi XY dalam titik per inci (dpi) atau mikrometer (μm). Ketebalan lapisan yang umum adalah sekitar 100 μm (250 dpi), meskipun beberapa mesin dapat mencetak lapisan setipis 16 μm (1.600 dpi). Resolusi X-Y sebanding dengan printer laser. Partikel-partikel (titik-titik 3D) berdiameter sekitar 0,01 hingga 0,1 μm (2.540.000 hingga 250.000 DPI). Untuk resolusi printer tersebut, dengan menetapkan resolusi mesh 0,01-0,03 mm dan panjang kord ≤ 0,016 mm akan menghasilkan file output STL yang optimal untuk file input model yang diberikan. Dengan menetapkan resolusi yang lebih tinggi, akan menghasilkan file yang lebih besar tanpa peningkatan kualitas cetak.

Konstruksi model dengan metode kontemporer dapat memakan waktu mulai dari beberapa jam hingga beberapa hari, tergantung pada metode yang digunakan dan ukuran serta kerumitan model. Sistem aditif biasanya dapat mengurangi waktu ini menjadi beberapa jam, meskipun sangat bervariasi, tergantung pada jenis mesin yang digunakan dan ukuran serta jumlah model yang diproduksi secara bersamaan.

Proses dan printer

ISO/ASTM52900-15 mendefinisikan tujuh kategori proses manufaktur aditif (AM) dalam maknanya. Mereka adalah

• Fotopolimerisasi tong
• Pengaliran material
• Pengaliran pengikat
• Fusi unggun serbuk
• Ekstrusi material
• Deposisi energi terarah
• Laminasi lembaran

Perbedaan utama antara proses-proses tersebut adalah dalam hal cara pengendapan lapisan untuk membuat komponen dan bahan yang digunakan. Setiap metode memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing, itulah sebabnya beberapa perusahaan menawarkan pilihan bubuk dan polimer untuk bahan yang digunakan untuk membuat objek. Perusahaan lain terkadang menggunakan kertas bisnis standar yang tersedia di pasaran sebagai bahan pembuatan untuk menghasilkan prototipe yang tahan lama. Pertimbangan utama dalam memilih mesin umumnya adalah kecepatan, biaya printer 3D, prototipe yang dicetak, pilihan dan biaya bahan, dan kemampuan warna. Printer yang bekerja secara langsung dengan logam umumnya mahal. Namun demikian, printer yang lebih murah bisa digunakan untuk membuat cetakan, yang kemudian digunakan untuk membuat komponen logam."

Aplikasi

Pencetakan 3D atau manufaktur aditif telah digunakan di sektor manufaktur, medis, industri, dan sosiokultural (misalnya warisan budaya) untuk menciptakan teknologi komersial yang sukses. Baru-baru ini, pencetakan 3D juga telah digunakan di sektor kemanusiaan dan pembangunan untuk memproduksi berbagai barang medis, prostetik, suku cadang, dan perbaikan. Aplikasi paling awal dari manufaktur aditif adalah di bagian ujung ruang perkakas dari spektrum manufaktur. Misalnya, pembuatan prototipe cepat adalah salah satu varian aditif yang paling awal, dan misinya adalah untuk mengurangi waktu tunggu dan biaya pengembangan prototipe suku cadang dan perangkat baru, yang sebelumnya hanya dilakukan dengan metode ruang perkakas subtraktif seperti penggilingan, pembubutan, dan penggerindaan presisi CNC. Pada tahun 2010-an, manufaktur aditif memasuki produksi ke tingkat yang jauh lebih besar.

Disadur dari: en.wikipedia.org