Simulasi
Simulasi adalah representasi tiruan dari suatu proses atau sistem yang dapat terjadi di dunia nyata. Dalam pengertian yang luas ini, simulasi sering kali digunakan secara bergantian dengan model. Kadang-kadang perbedaan yang jelas antara kedua istilah tersebut dibuat, di mana simulasi memerlukan penggunaan model; model mewakili karakteristik atau perilaku utama dari sistem atau proses yang dipilih, sedangkan simulasi mewakili evolusi model dari waktu ke waktu. Cara lain untuk membedakan kedua istilah tersebut adalah dengan mendefinisikan simulasi sebagai eksperimen dengan bantuan model. Definisi ini mencakup simulasi yang tidak bergantung pada waktu. Seringkali, komputer digunakan untuk menjalankan simulasi.

Simulasi digunakan dalam banyak konteks, seperti simulasi teknologi untuk penyetelan atau pengoptimalan kinerja, rekayasa keselamatan, pengujian, pelatihan, pendidikan, dan permainan video. Simulasi juga digunakan dengan pemodelan ilmiah sistem alam atau sistem manusia untuk mendapatkan wawasan tentang fungsi mereka, seperti dalam bidang ekonomi. Simulasi dapat digunakan untuk menunjukkan efek nyata dari kondisi dan tindakan alternatif. Simulasi juga digunakan ketika sistem nyata tidak dapat dilibatkan, karena mungkin tidak dapat diakses, atau mungkin berbahaya atau tidak dapat diterima untuk dilibatkan, atau sedang dirancang tetapi belum dibangun, atau mungkin tidak ada.

Isu-isu utama dalam pemodelan dan simulasi termasuk perolehan sumber informasi yang valid tentang pemilihan karakteristik dan perilaku utama yang relevan yang digunakan untuk membangun model, penggunaan perkiraan dan asumsi yang disederhanakan dalam model, dan ketepatan dan validitas hasil simulasi. Prosedur dan protokol untuk verifikasi dan validasi model merupakan bidang studi akademis yang sedang berlangsung, penyempurnaan, penelitian dan pengembangan dalam teknologi atau praktik simulasi, khususnya dalam pekerjaan simulasi komputer.

Klasifikasi dan terminologi
Secara historis, simulasi yang digunakan di berbagai bidang berkembang secara independen, tetapi studi abad ke-20 tentang teori sistem dan sibernetika yang dikombinasikan dengan penyebaran penggunaan komputer di semua bidang tersebut telah menghasilkan beberapa penyatuan dan pandangan yang lebih sistematis tentang konsep tersebut.

Simulasi fisik mengacu pada simulasi di mana objek fisik digantikan oleh benda nyata (beberapa kalangan menggunakan istilah ini untuk simulasi komputer yang memodelkan hukum fisika yang dipilih, tetapi artikel ini tidak menggunakan istilah ini). Benda-benda fisik ini sering dipilih karena lebih kecil atau lebih murah daripada benda atau sistem yang sebenarnya.Simulasi interaktif adalah jenis khusus dari simulasi fisik, yang sering disebut sebagai simulasi human-in-the-loop, di mana simulasi fisik melibatkan operator manusia, seperti pada simulator penerbangan, simulator berlayar, atau simulator mengemudi.

Simulasi kontinu adalah simulasi yang didasarkan pada langkah-langkah waktu kontinu daripada waktu diskrit, menggunakan integrasi numerik dari persamaan diferensial.Simulasi kejadian diskrit mempelajari sistem yang statusnya berubah nilainya hanya pada waktu diskrit. Misalnya, simulasi epidemi dapat mengubah jumlah orang yang terinfeksi pada saat individu yang rentan terinfeksi atau saat individu yang terinfeksi sembuh.

Simulasi stokastik adalah simulasi di mana beberapa variabel atau proses tunduk pada variasi acak dan diproyeksikan menggunakan teknik Monte Carlo dengan menggunakan bilangan acak semu. Dengan demikian, replikasi yang dilakukan dengan kondisi batas yang sama akan menghasilkan hasil yang berbeda dalam rentang kepercayaan tertentu.

Simulasi deterministik adalah simulasi yang tidak bersifat stokastik: dengan demikian variabel-variabelnya diatur oleh algoritme deterministik. Jadi, simulasi yang direplikasi dari kondisi batas yang sama selalu menghasilkan hasil yang identik.

Simulasi hibrida (atau simulasi gabungan) berhubungan dengan perpaduan antara simulasi peristiwa kontinu dan diskrit dan menghasilkan integrasi secara numerik persamaan diferensial antara dua peristiwa yang berurutan untuk mengurangi jumlah diskontinuitas. Simulasi yang berdiri sendiri adalah simulasi yang berjalan di satu workstation dengan sendirinya.

Simulasi terdistribusi adalah simulasi yang menggunakan lebih dari satu komputer secara bersamaan, untuk menjamin akses dari/ke sumber daya yang berbeda (misalnya multi-pengguna yang mengoperasikan sistem yang berbeda, atau kumpulan data yang terdistribusi); contoh klasiknya adalah Simulasi Interaktif Terdistribusi (DIS).

Simulasi paralel mempercepat eksekusi simulasi dengan mendistribusikan beban kerja secara bersamaan ke beberapa prosesor, seperti dalam Komputasi Berkinerja Tinggi.

Simulasi yang dapat dioperasikan adalah di mana beberapa model, simulator (sering kali didefinisikan sebagai federasi) beroperasi secara lokal, didistribusikan melalui jaringan; contoh klasiknya adalah Arsitektur Tingkat Tinggi.

Pemodelan dan simulasi sebagai layanan adalah di mana simulasi diakses sebagai layanan melalui web.

Pemodelan, simulasi yang dapat dioperasikan, dan permainan serius adalah di mana pendekatan permainan serius (misalnya mesin permainan dan metode keterlibatan) diintegrasikan dengan simulasi yang dapat dioperasikan.

Keakuratan simulasi digunakan untuk menggambarkan keakuratan simulasi dan seberapa dekat simulasi tersebut meniru kehidupan nyata. Ketepatan secara luas diklasifikasikan sebagai salah satu dari tiga kategori: rendah, sedang, dan tinggi. Deskripsi spesifik dari tingkat ketepatan tergantung pada interpretasi, tetapi generalisasi berikut ini dapat dibuat:

• Rendah - simulasi minimum yang diperlukan agar sistem merespons untuk menerima input dan memberikan output
• Sedang - merespons secara otomatis terhadap rangsangan, dengan akurasi yang terbatas
• Tinggi - hampir tidak dapat dibedakan atau sedekat mungkin dengan sistem nyata
• Lingkungan sintetis adalah simulasi komputer yang dapat dimasukkan dalam simulasi human-in-the-loop.

Simulasi dalam analisis kegagalan mengacu pada simulasi di mana kita menciptakan lingkungan/kondisi untuk mengidentifikasi penyebab kegagalan peralatan. Ini bisa menjadi metode terbaik dan tercepat untuk mengidentifikasi penyebab kegagalan.

Simulasi komputer
Simulasi komputer (atau "sim") adalah upaya untuk memodelkan situasi kehidupan nyata atau hipotesis pada komputer sehingga dapat dipelajari untuk melihat bagaimana sistem bekerja. Dengan mengubah variabel dalam simulasi, prediksi dapat dibuat tentang perilaku sistem. Ini adalah alat untuk menyelidiki perilaku sistem yang diteliti secara virtual.

Simulasi komputer telah menjadi bagian yang berguna untuk memodelkan banyak sistem alam dalam fisika, kimia dan biologi, dan sistem manusia dalam ekonomi dan ilmu sosial (misalnya, sosiologi komputasi) serta teknik untuk mendapatkan wawasan tentang pengoperasian sistem tersebut. Contoh yang baik dari kegunaan penggunaan komputer untuk melakukan simulasi dapat ditemukan dalam bidang simulasi lalu lintas jaringan. Dalam simulasi tersebut, perilaku model akan mengubah setiap simulasi sesuai dengan set parameter awal yang diasumsikan untuk lingkungan.

Secara tradisional, pemodelan formal sistem telah melalui model matematika, yang mencoba untuk menemukan solusi analitis yang memungkinkan prediksi perilaku sistem dari serangkaian parameter dan kondisi awal. Simulasi komputer sering digunakan sebagai tambahan, atau pengganti, pemodelan sistem yang tidak dapat diselesaikan dengan solusi analitik bentuk tertutup yang sederhana. Ada banyak jenis simulasi komputer yang berbeda, fitur umum yang dimiliki semuanya adalah upaya untuk menghasilkan sampel skenario representatif untuk model di mana pencacahan lengkap dari semua keadaan yang mungkin akan menjadi penghalang atau tidak mungkin.

Beberapa paket perangkat lunak tersedia untuk menjalankan pemodelan simulasi berbasis komputer (misalnya simulasi Monte Carlo, pemodelan stokastik, pemodelan multimetode) yang membuat semua pemodelan menjadi hampir mudah.Penggunaan istilah "simulasi komputer" secara modern dapat mencakup hampir semua representasi berbasis komputer.

Ilmu komputer

Dalam ilmu komputer, simulasi memiliki beberapa arti khusus: Alan Turing menggunakan istilah simulasi untuk merujuk pada apa yang terjadi ketika sebuah mesin universal mengeksekusi tabel transisi keadaan (dalam terminologi modern, komputer menjalankan sebuah program) yang menggambarkan transisi keadaan, input dan output dari sebuah mesin keadaan diskrit. Komputer mensimulasikan mesin tersebut. Oleh karena itu, dalam ilmu komputer teoretis, istilah simulasi adalah hubungan antara sistem transisi keadaan, yang berguna dalam studi semantik operasional.

Secara kurang teoritis, aplikasi yang menarik dari simulasi komputer adalah mensimulasikan komputer menggunakan komputer. Dalam arsitektur komputer, jenis simulator, biasanya disebut emulator, sering digunakan untuk menjalankan program yang harus berjalan pada beberapa jenis komputer yang tidak nyaman (misalnya, komputer yang baru dirancang yang belum dibangun atau komputer usang yang tidak lagi tersedia), atau dalam lingkungan pengujian yang dikontrol dengan ketat (lihat Simulator arsitektur komputer dan Virtualisasi platform). Sebagai contoh, simulator telah digunakan untuk men-debug program mikro atau terkadang program aplikasi komersial, sebelum program diunduh ke mesin target. Karena pengoperasian komputer disimulasikan, semua informasi tentang pengoperasian komputer tersedia secara langsung untuk pemrogram, dan kecepatan serta eksekusi simulasi dapat divariasikan sesuka hati.

Simulator juga dapat digunakan untuk menginterpretasikan pohon kesalahan, atau menguji desain logika VLSI sebelum dibuat. Simulasi simbolik menggunakan variabel untuk mewakili nilai yang tidak diketahui.Dalam bidang optimasi, simulasi proses fisik sering digunakan bersama dengan komputasi evolusioner untuk mengoptimalkan strategi kontrol.

Simulasi dalam pendidikan dan pelatihan

Simulasi digunakan secara luas untuk tujuan pendidikan. Ini digunakan untuk kasus-kasus di mana sangat mahal atau terlalu berbahaya untuk mengizinkan peserta pelatihan menggunakan peralatan nyata di dunia nyata. Dalam situasi seperti itu, mereka akan menghabiskan waktu untuk mempelajari pelajaran berharga di lingkungan virtual yang "aman" namun tetap merasakan pengalaman yang nyata (atau setidaknya itulah tujuannya). Seringkali kenyamanan ini memungkinkan terjadinya kesalahan selama pelatihan untuk sistem yang sangat penting bagi keselamatan.

Simulasi dalam pendidikan agak mirip dengan simulasi pelatihan. Simulasi berfokus pada tugas-tugas tertentu. Istilah 'dunia mikro' digunakan untuk merujuk pada simulasi pendidikan yang memodelkan beberapa konsep abstrak daripada mensimulasikan objek atau lingkungan yang realistis, atau dalam beberapa kasus memodelkan lingkungan dunia nyata dengan cara yang sederhana untuk membantu peserta didik mengembangkan pemahaman tentang konsep-konsep utama. Biasanya, pengguna dapat membuat semacam konstruksi di dalam dunia mikro yang akan berperilaku sesuai dengan konsep yang dimodelkan. Seymour Papert adalah salah satu orang pertama yang menganjurkan nilai dunia mikro, dan lingkungan pemrograman Logo yang dikembangkan oleh Papert adalah salah satu dunia mikro yang paling terkenal.

Simulasi manajemen proyek semakin banyak digunakan untuk melatih siswa dan profesional dalam seni dan ilmu manajemen proyek. Menggunakan simulasi untuk pelatihan manajemen proyek dapat meningkatkan retensi pembelajaran dan meningkatkan proses pembelajaran.

Simulasi sosial dapat digunakan di ruang kelas ilmu sosial untuk mengilustrasikan proses sosial dan politik dalam mata pelajaran antropologi, ekonomi, sejarah, ilmu politik, atau sosiologi, biasanya di tingkat sekolah menengah atau universitas. Misalnya, simulasi kewarganegaraan, di mana para peserta mengambil peran dalam simulasi masyarakat, atau simulasi hubungan internasional di mana para peserta terlibat dalam negosiasi, pembentukan aliansi, perdagangan, diplomasi, dan penggunaan kekuatan. Simulasi semacam itu dapat didasarkan pada sistem politik fiktif, atau didasarkan pada peristiwa saat ini atau sejarah. Contoh yang terakhir adalah seri permainan edukasi sejarah Reacting to the Past dari Barnard College. National Science Foundation juga telah mendukung pembuatan permainan bereaksi yang membahas pendidikan sains dan matematika. Dalam simulasi media sosial, para peserta melatih komunikasi dengan para pengkritik dan pemangku kepentingan lainnya dalam lingkungan pribadi.

Dalam beberapa tahun terakhir, telah terjadi peningkatan penggunaan simulasi sosial untuk pelatihan staf di lembaga-lembaga bantuan dan pembangunan. Simulasi Carana, misalnya, pertama kali dikembangkan oleh Program Pembangunan Perserikatan Bangsa-Bangsa (UNDP), dan sekarang digunakan dalam bentuk yang sudah direvisi oleh Bank Dunia untuk melatih staf dalam menangani negara-negara yang rapuh dan terkena dampak konflik.

Penggunaan militer untuk simulasi sering kali melibatkan pesawat terbang atau kendaraan tempur lapis baja, tetapi juga dapat menargetkan senjata kecil dan pelatihan sistem senjata lainnya. Secara khusus, rentang senjata api virtual telah menjadi norma dalam sebagian besar proses pelatihan militer dan ada sejumlah besar data yang menunjukkan bahwa ini adalah alat yang berguna bagi para profesional bersenjata.

Simulator perawatan kesehatan klinis
Simulator perawatan kesehatan klinis semakin banyak dikembangkan dan digunakan untuk mengajarkan prosedur terapeutik dan diagnostik serta konsep medis dan pengambilan keputusan kepada personel dalam profesi kesehatan. Simulator telah dikembangkan untuk prosedur pelatihan mulai dari yang paling dasar seperti pengambilan darah, hingga operasi laparoskopi dan perawatan trauma. Simulator juga penting untuk membantu pembuatan prototipe perangkat baru untuk masalah teknik biomedis. Saat ini, simulator digunakan untuk meneliti dan mengembangkan alat untuk terapi baru, perawatan dan diagnosis dini dalam dunia kedokteran.

Banyak simulator medis melibatkan komputer yang terhubung ke simulasi plastik dari anatomi yang relevan.[rujukan] Simulator canggih jenis ini menggunakan manekin seukuran manusia yang merespons obat yang disuntikkan dan dapat diprogram untuk membuat simulasi keadaan darurat yang mengancam jiwa.

Dalam simulasi lain, komponen visual dari prosedur direproduksi dengan teknik grafis komputer, sementara komponen berbasis sentuhan direproduksi dengan perangkat umpan balik haptic yang dikombinasikan dengan rutinitas simulasi fisik yang dikomputasi sebagai respons terhadap tindakan pengguna. Simulasi medis semacam ini sering kali menggunakan pemindaian CT atau MRI 3D dari data pasien untuk meningkatkan realisme. Beberapa simulasi medis dikembangkan untuk didistribusikan secara luas (seperti simulasi yang diaktifkan di web dan simulasi prosedural  yang dapat dilihat melalui browser web standar) dan dapat berinteraksi menggunakan antarmuka komputer standar, seperti keyboard dan mouse.

Simulasi dan manufaktur

Simulasi manufaktur merupakan salah satu aplikasi simulasi yang paling penting. Teknik ini merupakan alat yang berharga yang digunakan oleh para insinyur ketika mengevaluasi efek investasi modal dalam peralatan dan fasilitas fisik seperti pabrik, gudang, dan pusat distribusi. Simulasi dapat digunakan untuk memprediksi kinerja sistem yang sudah ada atau yang direncanakan dan untuk membandingkan solusi alternatif untuk masalah desain tertentu.

Tujuan penting lain dari simulasi dalam sistem manufaktur adalah untuk mengukur kinerja sistem. Ukuran umum dari kinerja sistem meliputi yang berikut ini:

• Throughput di bawah beban rata-rata dan beban puncak
• Waktu siklus sistem (berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi satu bagian)
• Penggunaan sumber daya, tenaga kerja, dan mesin
• Kemacetan dan titik tersendat
• Antrian di lokasi kerja
• Antrian dan penundaan yang disebabkan oleh perangkat dan sistem penanganan material
• Kebutuhan penyimpanan WIP
• Kebutuhan staf
• Efektivitas sistem penjadwalan
• Efektivitas sistem kontrol

Biomekanik
Simulator biomekanik adalah platform simulasi untuk membuat model mekanis dinamis yang dibuat dari kombinasi benda kaku dan dapat berubah bentuk, sambungan, batasan, dan berbagai aktuator gaya. Simulator ini dikhususkan untuk membuat model biomekanik dari struktur anatomi manusia, dengan tujuan untuk mempelajari fungsinya dan pada akhirnya membantu dalam desain dan perencanaan perawatan medis.

Simulator biomekanik digunakan untuk menganalisis dinamika berjalan, mempelajari performa olahraga, mensimulasikan prosedur bedah, menganalisis beban sendi, mendesain perangkat medis, dan menganimasikan gerakan manusia dan hewan. Simulator neuromekanik yang menggabungkan simulasi jaringan saraf yang realistis secara biomekanik dan biologis. Hal ini memungkinkan pengguna untuk menguji hipotesis tentang dasar saraf perilaku dalam lingkungan virtual 3-D yang akurat secara fisik.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Pengerjaan logam

Proses

Logam sangat penting karena dapat dengan mudah diubah bentuknya menjadi bentuk yang berguna. Secara harfiah, ratusan proses pengerjaan logam telah dikembangkan untuk aplikasi tertentu, tetapi ini dapat dibagi menjadi lima kelompok besar: penggulungan, ekstrusi, penarikan, penempaan, dan pembentukan lembaran logam. Empat proses pertama membuat logam mengalami regangan dalam jumlah besar. Namun, jika deformasi terjadi pada suhu yang cukup tinggi, logam akan mengkristal kembali-yaitu, butiran yang terdeformasi akan dikonsumsi oleh pertumbuhan satu set butiran baru yang bebas regangan. Karena alasan ini, logam biasanya digulung, diekstrusi, ditarik, ditempa di atas suhu rekristalisasi. Ini disebut pengerjaan panas, dan dalam kondisi ini hampir tidak ada batasan regangan plastis tekan yang dapat dialami logam.

Proses lainnya dilakukan di bawah suhu rekristalisasi. Ini disebut pengerjaan dingin. Pengerjaan dingin mengeraskan logam dan membuat bagian tersebut menjadi lebih kuat. Namun, ada batas pasti untuk regangan yang dapat dimasukkan ke dalam bagian yang dingin sebelum retak.

Penggulungan

Pengerolan adalah proses pengerjaan logam yang paling umum. Lebih dari 90 persen aluminium, baja, dan tembaga yang diproduksi digulung setidaknya sekali dalam proses produksi - biasanya untuk mengambil logam dari ingot tuang menjadi lembaran atau batangan. Produk canai yang paling umum adalah lembaran. Dengan kontrol komputer berkecepatan tinggi, biasanya beberapa dudukan gulungan digabungkan secara seri, dengan lembaran tebal memasuki dudukan pertama dan lembaran tipis digulung dari dudukan terakhir dengan kecepatan linier lebih dari 100 kilometer (60 mil) per jam. Pabrik multistand serupa digunakan untuk membentuk gulungan batang kawat dari batangan. Pabrik penggulungan lainnya dapat menekan batangan besar dari beberapa sisi untuk membentuk balok-I atau rel kereta api.

Penggulungan dapat dilakukan dalam keadaan panas atau dingin. Jika penggulungan dilakukan dalam keadaan dingin, permukaannya akan lebih halus dan produknya lebih kuat.

Ekstrusi

Ekstrusi mengubah bongkahan logam menjadi penampang panjang yang seragam dengan memaksa bongkahan logam mengalir melalui lubang cetakan. Dalam ekstrusi maju, ram dan cetakan berada di sisi berlawanan dari benda kerja. Produk dapat memiliki penampang yang sederhana atau kompleks; contoh ekstrusi kompleks dapat ditemukan pada bingkai jendela aluminium.

Tabung atau bagian berongga lainnya juga dapat diekstrusi. Bagian awal adalah tabung berdinding tebal, dan bagian yang diekstrusi dibentuk di antara cetakan di bagian luar tabung dan mandrel yang dipegang di bagian dalam.

Dalam ekstrusi tumbukan (juga disebut ekstrusi balik), benda kerja ditempatkan di bagian bawah lubang (cetakan), dan ram yang longgar didorong ke arahnya. Ram memaksa logam mengalir kembali ke sekelilingnya, dengan jarak antara ram dan cetakan menentukan ketebalan dinding. Ketika tabung pasta gigi dibuat dari paduan timbal, tabung tersebut dibentuk dengan proses ini.

Menggambar

Penarikan terdiri dari menarik logam melalui cetakan. Salah satu jenisnya adalah penarikan kawat. Pengurangan diameter yang dapat dicapai dalam cetakan seperti itu terbatas, tetapi beberapa cetakan secara seri dapat digunakan untuk mendapatkan pengurangan yang diinginkan. Penarikan dalam dimulai dengan piringan logam dan diakhiri dengan cup dengan mendorong logam melalui lubang (die). Beberapa operasi penarikan secara berurutan dapat digunakan untuk satu bagian. Deep drawing digunakan untuk membuat kaleng minuman aluminium dan selongsong peluru senapan kuningan dari lembaran.

Pembentukan lembaran logam

Dalam pembentukan regangan, lembaran dibentuk di atas balok sementara benda kerja berada di bawah tekanan. Logam diregangkan tepat di luar titik lelehnya (regangan 2 hingga 4 persen) untuk mempertahankan bentuk baru. Pembengkokan dapat dilakukan dengan menekan di antara dua cetakan. (Seringkali suatu bagian dapat dibuat sama baiknya dengan pembentukan regangan atau pembengkokan; pilihan kemudian dibuat berdasarkan biaya). Geser adalah operasi pemotongan yang mirip dengan yang digunakan untuk kain. Dalam metode ini, ketebalan lembaran tidak banyak berubah dalam prosesnya.

Masing-masing proses ini dapat digunakan sendiri-sendiri, tetapi sering kali ketiganya digunakan pada satu bagian. Sebagai contoh, untuk membuat atap mobil dari lembaran datar, ujung-ujungnya dicengkeram dan bagian tersebut ditarik dengan tegang di atas cetakan yang lebih rendah. Selanjutnya cetakan kawin ditekan di atas bagian atas, menyelesaikan operasi pembentukan, dan akhirnya ujung-ujungnya dicukur untuk memberikan dimensi akhir.

Penempaan

Penempaan adalah pembentukan sepotong logam dengan mendorong dengan cetakan terbuka atau tertutup. Biasanya dilakukan dalam keadaan panas untuk mengurangi gaya yang dibutuhkan dan meningkatkan plastisitas logam.

Penempaan cetakan terbuka biasanya dilakukan dengan memalu bagian di antara dua permukaan yang rata. Ini digunakan untuk membuat bagian yang terlalu besar untuk dibentuk dalam cetakan tertutup atau dalam kasus di mana hanya beberapa bagian yang akan dibuat dan biaya cetakan tidak dapat dibenarkan. Mesin tempa yang paling awal mengangkat palu besar yang kemudian dijatuhkan pada pekerjaan, tetapi sekarang palu yang digerakkan oleh udara atau uap digunakan, karena ini memungkinkan kontrol yang lebih besar atas gaya dan laju pembentukan. Bagian tersebut dibentuk dengan menggerakkan atau memutarnya di antara pukulan. Cincin yang ditempa dapat dibentuk dengan menempatkan mandrel melalui cincin dan mengubah bentuk logam di antara palu dan mandrel. Cincin juga dapat ditempa dengan menggulung dengan satu gulungan di dalam cincin dan yang lainnya di luar.

Penempaan cetakan tertutup adalah pembentukan logam panas di dalam dinding dua cetakan yang menyatu untuk membungkus benda kerja di semua sisi. Prosesnya dimulai dengan batang atau batangan yang dipotong sesuai panjang yang dibutuhkan untuk mengisi cetakan. Karena melibatkan bentuk yang besar dan rumit serta regangan yang besar, beberapa cetakan dapat digunakan untuk berpindah dari batang awal ke bentuk akhir. Dengan cetakan tertutup, komponen dapat dibuat dengan toleransi yang ketat sehingga hanya sedikit pemesinan akhir yang diperlukan.

Dua operasi penempaan cetakan tertutup yang diberi nama khusus adalah upsetting dan coining. Coining mengambil namanya dari tahap akhir pembentukan koin logam, di mana cetakan yang diinginkan dibentuk pada piringan logam halus yang ditekan dalam cetakan tertutup. Coining melibatkan strain kecil dan dilakukan dalam keadaan dingin untuk meningkatkan definisi dan kehalusan permukaan. Pengadukan melibatkan aliran logam kembali ke dirinya sendiri. Contoh dari proses ini adalah mendorong batang yang pendek melalui lubang, menjepit batang, dan kemudian memukul panjang yang terbuka dengan cetakan untuk membentuk kepala paku atau baut.

Metalurgi

Manfaat penting dari pengerjaan panas adalah memberikan kontrol dan peningkatan sifat mekanik. Pengerolan panas atau penempaan panas menghilangkan banyak porositas, arah, dan segregasi yang mungkin ada pada bentuk cor. Oleh karena itu, produk "tempa" yang dihasilkan memiliki keuletan dan ketangguhan yang lebih baik daripada pengecoran yang tidak dikerjakan. Selama penempaan batang, butiran logam menjadi sangat memanjang ke arah aliran. Hasilnya, ketangguhan logam meningkat secara substansial dalam arah ini dan agak melemah dalam arah yang melintang terhadap aliran. Bagian dari desain penempaan yang baik adalah memastikan bahwa garis aliran pada bagian yang telah selesai diorientasikan sehingga berada pada arah tegangan maksimum ketika bagian tersebut ditempatkan dalam layanan.

Kemampuan logam untuk menahan penipisan dan patahan selama operasi pengerjaan dingin memainkan peran penting dalam pemilihan paduan dan desain proses. Dalam operasi yang melibatkan peregangan, paduan terbaik adalah yang tumbuh lebih kuat dengan regangan (strain harden) - misalnya, paduan tembaga-seng, kuningan, yang digunakan untuk kartrid dan paduan aluminium-magnesium dalam kaleng minuman, yang menunjukkan pengerasan regangan yang lebih besar dibandingkan dengan tembaga atau aluminium murni.

Properti berguna lainnya yang dapat dikontrol dengan pemrosesan dan komposisi adalah rasio anisotropi plastik. Ketika sebuah segmen lembaran diregangkan (yaitu, memanjang) ke satu arah, ketebalan dan lebar segmen harus menyusut, karena volumenya tetap konstan. Pada lembaran isotropik, ketebalan dan lebar menunjukkan regangan yang sama, tetapi, jika butiran-butiran lembaran diorientasikan dengan benar, ketebalannya akan menyusut hanya sekitar setengah dari lebarnya. Karena penipisan inilah yang menyebabkan fraktur dini, anisotropi plastik ini memberikan sifat penarikan dalam yang lebih baik pada material lembaran dengan orientasi butiran yang optimal.

Patahnya benda kerja selama pembentukan dapat diakibatkan oleh cacat pada logam; hal ini sering kali terdiri dari inklusi bukan logam seperti oksida atau sulfida yang terperangkap di dalam logam selama pemurnian. Inklusi semacam itu dapat dihindari dengan prosedur manufaktur yang tepat. Laps adalah jenis cacat lain di mana bagian dari potongan logam secara tidak sengaja terlipat dengan sendirinya, tetapi kedua sisi lipatan tidak sepenuhnya dilas menjadi satu. Jika gaya yang cenderung membuka lipatan ini diterapkan selama operasi pembentukan, logam akan gagal di bagian pangkuan.

Kemampuan logam yang berbeda untuk mengalami regangan sangat bervariasi. Perubahan bentuk yang dapat dilakukan dalam satu kali operasi pembentukan sering kali dibatasi oleh keuletan tarik logam. Logam dengan struktur kristal kubik berpusat pada muka, seperti tembaga dan aluminium, secara inheren lebih ulet dalam operasi semacam itu dibandingkan logam dengan struktur kubik berpusat pada badan. Untuk menghindari patah dini pada jenis logam yang terakhir, proses yang digunakan terutama menerapkan tegangan tekan daripada tegangan tarik.

Metalurgi serbuk

Metalurgi serbuk (P/M) terdiri dari pembuatan bagian padat dari serbuk logam. Serbuk dicampur dengan pelumas, ditekan ke dalam cetakan untuk membentuk bentuk yang diinginkan, dan kemudian disinter, atau dipanaskan hingga suhu di bawah titik leleh paduan di mana ikatan solid-state partikel terjadi. Dengan tidak adanya kekuatan eksternal, sintering biasanya meninggalkan sampel yang mengandung sekitar 5 persen pori-pori berdasarkan volume, tetapi, ketika tekanan diterapkan selama sintering (proses yang disebut pengepresan panas), hampir tidak ada porositas yang tersisa. Pada beberapa bagian yang dibuat dengan mencampurkan dua elemen yang berbeda, satu komponen meleleh pada suhu sintering, dan fase cair ini membantu sintering partikel padat.

Aplikasi

Penjelasan kronologis berikut ini menunjukkan jenis-jenis produk yang dapat dibuat oleh P/M.

Penggunaan komersial paling awal dari P/M adalah dalam produksi logam dengan titik leleh tinggi seperti platina, tungsten, dan tantalum. Serbuk murni dari logam-logam ini dapat dibuat dengan reduksi serbuk bersuhu rendah, biasanya oksida, dan, karena logam-logam ini meleleh pada suhu yang sangat tinggi, maka lebih mudah untuk membentuk bagian yang padat dengan menekan dan menyinter serbuk daripada dengan peleburan dan pengecoran. Sebagai contoh, P/M memainkan peran penting dalam pengembangan filamen tungsten untuk bola lampu listrik.

Produk P/M awal lainnya adalah bantalan dan filter logam berpori. Pada bagian tersebut, sintering dilakukan pada suhu yang relatif rendah sehingga pori-pori di antara partikel tetap terbuka dan terhubung. Disk yang disinter dengan cara ini dapat berfungsi sebagai filter untuk cairan, atau bagian yang disinter dapat diresapi dengan oli untuk membuat bantalan pelumas sendiri. Dalam kasus terakhir, minyak ditahan di pori-pori oleh tegangan permukaan. Saat bantalan memanas saat digunakan, sebagian oli mengalir keluar dan melumasi permukaan, dan, saat bagian tersebut mendingin, tegangan permukaan menarik oli kembali ke saluran halus.

Karbida yang disemen membentuk kelas lain dari produk sinter. Tungsten karbida murni (WC) adalah senyawa yang sangat keras, tetapi terlalu rapuh untuk digunakan dalam perkakas. Namun, perkakas yang berguna dapat dibuat dengan mencampurkan bubuk WC dengan bubuk kobalt dan disinter pada suhu di atas titik leleh kobalt. Kobalt cair kemudian bereaksi dengan permukaan WC, dan ketika bagian tersebut didinginkan, kobalt membeku, menahan WC dengan erat untuk membentuk struktur komposit dengan ketangguhan yang cukup untuk digunakan sebagai perkakas dan cetakan.

Volume terbesar komponen P/M sekarang diproduksi dari serbuk besi, sebuah proses yang pertama kali dikembangkan selama Perang Dunia II. Suku cadang yang kecil dan rumit, seperti roda gigi, membutuhkan banyak pekerjaan jika dikerjakan dari batang baja, dan sejumlah besar material terbuang sebagai serpihan dari pemesinan. Namun, jika komponen dibuat dengan proses P/M, hanya sedikit atau bahkan tidak ada pemesinan yang diperlukan, lebih sedikit material yang terbuang, dan biayanya jauh lebih rendah. Banyak suku cadang kecil untuk mobil dan peralatan diproduksi dengan cara ini. Volume terbesar kedua komponen P/M terbuat dari bubuk aluminium. Komponen ini ringan, tahan korosi, dan (jika menggunakan paduan) dapat diberi perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatannya. Suku cadang kecil untuk mobil dan peralatan adalah aplikasi yang paling umum.

Proses terbaru menggunakan metode P/M untuk meningkatkan homogenitas dan ketangguhan baja perkakas paduan tinggi. Ingot tuang dari paduan ini mengandung jaringan kasar fase rapuh yang sangat sulit dipecah dengan pengerjaan panas, tetapi jika, alih-alih dituang menjadi ingot, cairan tersebut diatomisasi (dipadatkan sebagai tetesan kecil), partikel yang dipadatkan dengan cepat akan menjadi homogen. Serbuk ini kemudian dapat dipres panas menjadi batangan yang terkonsolidasi dengan sifat mekanik yang lebih baik daripada yang dihasilkan oleh pengecoran ingot. Konsolidasi sering kali dicapai dengan pengepresan isostatik panas, membungkus bubuk yang dipres dalam selubung baja atau kaca, dan memanaskannya dalam gas inert panas pada tekanan tinggi. Logam yang terkonsolidasi kemudian dikerjakan menjadi bagian jadi.

Proses

Metode yang paling umum untuk memproduksi serbuk logam adalah atomisasi cairan. Di sini, aliran logam cair dipecah menjadi tetesan kecil dengan semburan air, udara, atau gas inert seperti nitrogen atau argon. Atomisasi dalam air menghasilkan partikel berbentuk tidak beraturan yang dapat ditekan ke kekuatan dan kepadatan awal yang lebih tinggi, atau "hijau", daripada partikel bulat yang dibentuk dengan atomisasi dengan gas inert.

Dalam proses atomisasi lainnya, gaya sentrifugal digunakan. Logam dapat dituangkan ke piringan pemintalan yang memecah aliran, atau batang pemintalan dapat dilelehkan oleh busur listrik sehingga melontarkan partikel saat berputar.

Logam cair yang dikabutkan dapat berupa paduan atau logam murni yang kemudian akan dicampur dengan elemen lain untuk membentuk paduan. Setelah atomisasi, serbuk harus dipisahkan ke dalam rentang ukuran dengan melewatkannya melalui serangkaian saringan. Serbuk dengan ukuran yang berbeda (dan logam yang berbeda) kemudian dicampur untuk ditekan menjadi beberapa bagian.

Serbuk sering kali diproduksi dengan mereduksi oksida bubuk secara kimiawi - misalnya, oksida besi yang direduksi dengan karbon atau hidrogen. Agregat logam yang dihasilkan kemudian digiling dan diayak untuk mendapatkan bubuk yang diinginkan. Serbuk juga dapat dibuat dengan elektrodeposisi logam pada kerapatan arus yang tinggi, diikuti dengan penggilingan untuk memecah endapan.

Proses di atas sering kali menghasilkan serbuk dengan diameter sekitar 50 hingga 200 mikrometer. Serbuk yang kurang dari sepersepuluh ukuran ini dapat ditemukan dalam fraksi serbuk terbaik yang dihasilkan oleh atomisasi. Serbuk halus seperti itu dapat dicampur dengan lilin, dicetak dengan injeksi untuk membentuk beberapa bagian sekaligus, dan kemudian disinter. Komponen yang dihasilkan hanya membutuhkan sedikit pemesinan untuk menghasilkan produk jadi.

Perlakuan panas

Sifat-sifat logam dapat diubah secara substansial dengan berbagai proses perlakuan panas. Tergantung pada paduan dan kondisinya, perlakuan panas dapat mengeraskan atau melunakkan logam.

Perawatan pengerasan

Perlakuan panas pengerasan selalu melibatkan pemanasan hingga suhu yang cukup tinggi untuk melarutkan endapan yang kaya zat terlarut. Logam kemudian didinginkan dengan cepat untuk menghindari pengendapan kembali; sering kali hal ini dilakukan dengan mendinginkan dalam air atau minyak. Konsentrasi zat terlarut dalam logam sekarang jauh lebih besar daripada konsentrasi kesetimbangan. Hal ini menghasilkan apa yang dikenal sebagai pengerasan larutan padat, tetapi paduan biasanya dapat dikeraskan lebih banyak lagi dengan penuaan untuk memungkinkan terbentuknya endapan yang sangat halus. Penuaan dilakukan pada suhu tinggi yang masih jauh di bawah suhu di mana endapan akan larut. Jika paduan dipanaskan lebih lanjut, endapan akan menjadi kasar; yaitu, partikel-partikel yang paling halus akan larut sehingga ukuran partikel rata-rata akan meningkat. Hal ini akan sedikit mengurangi kekerasan tetapi meningkatkan keuletan. Pengerasan presipitasi digunakan untuk menghasilkan sebagian besar paduan berkekuatan tinggi. Pada produk yang terbuat dari logam lunak dan ulet seperti aluminium atau tembaga, paduan yang diperkeras dengan usia digunakan dengan endapan terbaik (yaitu, kekuatan tertinggi).

Ketika dipanaskan hingga suhu tinggi, beberapa logam, terutama paduan besi dan titanium, berubah menjadi struktur kristal yang berbeda. Seringkali fase suhu tinggi memiliki kelarutan yang lebih tinggi untuk zat terlarut, sehingga membantu pelarutan endapan. Jika paduan didinginkan secara perlahan, transformasi fase terbalik akan terjadi pada suhu tinggi, membentuk endapan kasar dan menghasilkan struktur yang lembut. Ini adalah prinsip di balik prosedur anil. Namun, jika paduan didinginkan dari suhu tinggi, transformasi terbalik terjadi pada suhu yang jauh lebih rendah, sehingga terbentuk endapan yang sangat halus. Ini adalah dasar untuk mengeraskan paduan besi-karbon (baja). Kekerasan fase transformasi suhu rendah (dikenal sebagai martensit) meningkat dengan kandungan karbon, dan ini dapat menghasilkan beberapa paduan yang sangat kuat. Unsur-unsur paduan lain seperti nikel, kromium, dan mangan ditambahkan ke baja terutama untuk memperlambat transformasi dari fase suhu tinggi sehingga potongan yang lebih tebal, yang mendingin lebih lambat saat pendinginan, akan mengeras menjadi martensit saat pendinginan. Baja dengan martensit segar masih belum cukup tangguh untuk digunakan tanpa terlebih dahulu dipanaskan ke suhu tinggi. Proses tempering ini mengurangi tegangan sisa yang dihasilkan oleh transformasi fasa, mengurangi kekerasan dengan mengeraskan endapan karbida, dan meningkatkan ketangguhan. Jika kekuatan tinggi menjadi perhatian utama, suhu temper dijaga tetap rendah. Jika ketangguhan adalah tujuan utama dan kekuatan adalah tujuan kedua, maka suhu temper yang relatif tinggi digunakan.

Perawatan pelunakan

Dalam banyak situasi, tujuan perlakuan panas adalah untuk melunakkan paduan dan dengan demikian meningkatkan keuletannya. Hal ini mungkin diperlukan jika sejumlah operasi pembentukan dingin diperlukan untuk membentuk suatu bagian tetapi logam sangat mengeras setelah operasi pertama sehingga pengerjaan dingin lebih lanjut akan menyebabkannya retak. Jika logam direkristalisasi dengan anil pada suhu tinggi, logam akan menjadi cukup lunak untuk memungkinkan operasi pembentukan lebih lanjut. Kasus lain muncul ketika perlu menggunakan perkakas berkarbon tinggi untuk membentuk cetakan. Jika paduan didinginkan dari suhu tinggi untuk membentuk martensit, maka akan menjadi keras, rapuh, dan hampir tidak mungkin untuk dikerjakan dengan mesin. Namun jika didinginkan secara perlahan, karbida akan jauh lebih kasar, dan baja akan dapat dikerjakan dengan mesin.

Proses

Sebagian besar tungku yang dirancang untuk perlakuan panas menggunakan gas alam atau listrik untuk menaikkan suhu. Atmosfer di sekitar pekerjaan dapat berupa udara untuk anil suhu rendah, tetapi pada suhu tinggi, beberapa atmosfer selain udara harus digunakan untuk menghindari oksidasi. Salah satu atmosfer yang umum diperoleh dengan membakar gas alam dengan jumlah udara yang kurang dari jumlah stoikiometri. Dengan logam yang lebih reaktif, anil dapat dilakukan dalam tungku vakum.

Dalam beberapa perlakuan panas hanya permukaan yang perlu dipanaskan. Dengan induksi elektromagnetik atau dengan menggunakan laser, hal ini dapat dilakukan dengan cepat sehingga tidak diperlukan atmosfer khusus untuk menghindari oksidasi. Perlakuan panas permukaan juga menghindari distorsi yang dapat menyertai pemanasan dan pendinginan seluruh bagian. Sebagai contoh, gandar belakang sebagian besar mobil adalah batang baja dengan panjang sekitar 1 meter dan diameter 3 sentimeter (sekitar 3 kaki dan diameter 1,25 inci). Permukaannya dapat dikeraskan dengan melewatkan batang melalui kumparan induksi yang dengan cepat memanaskan permukaan tepat di bawah kumparan menjadi panas merah, mengubahnya menjadi austenit. Namun, bagian dalamnya tetap dingin, dan, setelah kumparan lewat, bagian dalam yang dingin ini dengan cepat menarik panas dari permukaan, mengubahnya menjadi martensit. Bagian tersebut kemudian ditempa dan digunakan. Karena sebagian besar penampang bagian tidak dipanaskan atau diubah selama operasi ini, tidak ada distorsi dan oleh karena itu tidak perlu meluruskan bagian yang mengeras.

Perawatan permukaan

Karena permukaan logam yang dilihat orang dan bereaksi dengan lingkungan di sekitarnya, upaya khusus terkadang dilakukan untuk menambah kilau, warna, atau tekstur pada permukaan. Selain itu, lapisan tahan korosi khusus ditempatkan pada permukaan untuk beberapa aplikasi, dan pada aplikasi lainnya, permukaan dikeraskan untuk menambah kekuatan dan mengurangi keausan. Bagian ini membahas perawatan permukaan yang menambah ketahanan atau kekerasan terhadap korosi.

Ketahanan korosi

Perlindungan penghalang

Ketika logam terkorosi di dalam air, atom-atomnya kehilangan elektron dan menjadi ion yang bergerak ke dalam air. Ini disebut reaksi anodik, dan agar proses korosi dapat berlanjut, harus ada reaksi katodik yang sesuai yang menyerap elektron. Proses ini dapat dihentikan dengan mengisolasi logam dari air dengan penghalang kedap air. Salah satu aplikasi lama dari ide ini adalah kaleng. Tidak seperti baja, timah tidak terpengaruh oleh asam dalam makanan, sehingga lapisan timah yang diletakkan di atas lembaran baja melindungi baja di dalam kaleng dari korosi.

Permukaan luar dari banyak peralatan rumah tangga yang besar terdiri dari baja yang dilapisi dengan lapisan kaca berwarna yang disebut enamel. Enamel bersifat inert dan melekat erat pada baja, sehingga melindunginya dari korosi serta memberikan penampilan yang menarik. Pelapisan kromium dekoratif adalah contoh lain dari lapisan pelindung-penghalang pada baja. Karena kromium tidak melekat dengan baik pada baja, baja pertama-tama dilapisi dengan lapisan tembaga dan nikel sebelum dilapisi dengan lapisan tipis kromium.

Lapisan pelindung yang dijelaskan di atas adalah logam, tetapi penghalang pelindung yang paling umum adalah organik. Cat, polimer, dan film pernis tipis digunakan untuk berbagai aplikasi di dekat suhu kamar.

Lapisan oksida yang terbentuk pada logam ketika terkena udara juga merupakan penghalang pelindung. Baja tahan karat dan aluminium membentuk lapisan yang paling stabil dan protektif dari film semacam itu. Ketebalan lapisan oksida pada aluminium sering kali ditingkatkan dengan membuat bagian tersebut berfungsi sebagai anoda dalam sel elektrolit. Proses ini, yang disebut anodisasi, sedikit meningkatkan ketahanan korosi dan membuat pewarnaan permukaan menjadi lebih mudah. Lapisan yang terbentuk pada tembaga dan baja akibat korosi (umumnya dikenal sebagai noda dan karat) agak lebih tebal dan menunjukkan warna khas yang sering kali dimasukkan ke dalam desain komponen.

Perlindungan galvanik

Lapisan pelindung pada baja rentan rusak oleh batu yang beterbangan atau benda tajam lainnya. Hal ini terutama terjadi pada bagian mobil yang dekat dengan jalan raya. Penghalang yang dijelaskan di atas memiliki kemampuan terbatas untuk menyembuhkan diri sendiri setelah rusak, tetapi perlindungan pada area kecil baja yang terpapar dapat dipertahankan jika logam yang memiliki kecenderungan lebih besar daripada baja untuk melepaskan elektron dalam air dipasang pada permukaannya. Dengan cara ini, ketika penghalang pelindung rusak, logam yang lebih reaktif akan terkorosi secara istimewa, dan baja diberi perlindungan "galvanik".

Lapisan seng dapat ditempatkan pada permukaan baja baik dengan mencelupkan baja ke dalam seng cair atau dengan melapisi seng ke permukaan. Baja galvanis jauh lebih tahan terhadap korosi daripada baja yang tidak digalvanis. Karena alasan ini, baja ini sering digunakan pada panel terendah mobil - yaitu bagian yang terpapar semprotan garam korosif dari jalan bersalju.

Elektrodeposit kadmium juga digunakan untuk perlindungan galvanik pada baja. Baja berlapis aluminium hot-dip digunakan dalam sistem pembuangan mobil. Pada suhu rendah, aksi utamanya adalah galvanik, sedangkan pada suhu tinggi, ia teroksidasi untuk membentuk lapisan penghalang.

Teknik pelapisan lainnya

Di antara metode lain untuk mengaplikasikan lapisan logam pada logam adalah pelapisan semprotan termal, istilah umum untuk proses di mana kawat logam dilelehkan oleh busur plasma atau nyala api, dikabutkan, dan disemprotkan ke permukaan dalam gas lembam. Metode lain adalah pelapisan vakum, yang menghasilkan lapisan tipis, cerah, dan menarik pada suatu bagian dengan menguapkan dan menyimpan logam pelapis dalam ruang hampa udara yang tinggi.

Perlindungan oksidasi yang ditingkatkan diberikan pada komponen turbin bersuhu tinggi yang terbuat dari superalloy dengan cara menganil komponen dalam wadah yang mengandung aluminium klorida yang mudah menguap. Hal ini dilakukan pada suhu tinggi, sehingga aluminium berdifusi ke dalam paduan untuk membentuk lapisan permukaan yang kaya aluminium. Dalam layanan suhu tinggi, lapisan tersebut teroksidasi untuk membentuk lapisan aluminium oksida pelindung.

Pengerasan

Karburasi

Kekuatan baja yang dikeraskan meningkat dengan cepat seiring dengan meningkatnya persentase karbon, tetapi pada saat yang sama ketangguhan baja menurun. Seringkali bagian yang paling berguna adalah bagian yang permukaannya lebih tinggi karbonnya sehingga keras, sedangkan bagian dalamnya lebih rendah karbonnya sehingga keras. Kombinasi sifat seperti itu dapat diperoleh dengan karburasi, atau anil bagian dalam gas yang kaya akan karbon. (Potensi karburasi gas meningkat seiring dengan rasio karbon monoksida dan karbon dioksida).

Temperatur karburasi cukup tinggi untuk mengubah permukaan baja menjadi fase austenit temperatur tinggi, yang memiliki kelarutan karbon yang jauh lebih tinggi daripada fase ferit temperatur rendah. Pada suhu ini, karbon yang mengendap di permukaan berdifusi melalui baja dan masuk ke dalam padatan. Ketebalan lapisan difusi meningkat seiring waktu, meskipun dengan kecepatan yang menurun; kedalaman 1 hingga 2 milimeter (0,04 hingga 0,08 inci) dalam waktu 4 hingga 16 jam merupakan hal yang umum terjadi. Setelah difusi, bagian tersebut dipadamkan dalam minyak. Permukaan karbon tinggi berubah menjadi struktur martensit yang keras dan rapuh, sedangkan bagian dalam yang lebih rendah karbon berubah menjadi struktur yang lebih keras dan lebih lembut. Bagian tersebut kemudian ditempa untuk meningkatkan ketangguhan lapisan permukaan. Suku cadang mesin yang kecil, seperti roda gigi, sering kali dikarburasi untuk meningkatkan kekuatan dan ketahanannya terhadap keausan.

Nitridasi

Nitridasi memberikan cara alternatif untuk mengeraskan permukaan baja. Lapisan permukaan hanya sepersepuluh dari kedalaman lapisan karburasi, tetapi jauh lebih keras. Bagian baja dipanaskan hingga suhu yang lebih rendah, sehingga struktur kristalnya tetap bersifat feritik. Pemanasan dilakukan dalam atmosfer amonia (NH3) dan hidrogen, dan nitrogen dari amonia berdifusi ke dalam baja.

Pengerasan dilakukan dengan salah satu dari dua cara. Salah satunya adalah pengerasan larutan padat, yang terjadi pada semua baja. Cara lainnya adalah pengerasan presipitasi. Sebagai contoh, jika baja mengandung aluminium, aluminium dan nitrogen akan bergabung membentuk partikel yang sangat halus yang mengeraskan baja dengan cukup efektif.

Meskipun sangat keras, lapisan nitrida tidak cenderung retak, karena sangat tipis dan melekat dengan baik pada baja ulet di bawahnya. Bagian tersebut tidak perlu dipadamkan dari suhu nitridasi, dan juga tidak perlu ditempa sebelum digunakan.

Metode lain

Permukaan juga dapat dikeraskan dengan perlakuan panas dengan induksi atau pemanasan laser. Dalam aplikasi lain, pengerasan permukaan dilakukan dengan menempatkan "paduan yang keras" pada bagian dasar. Salah satu contohnya adalah "pelapisan kromium keras," di mana lapisan kromium tebal diendapkan pada suatu bagian. Batang katup otomotif dan cincin piston serta lubang silinder mesin diesel adalah aplikasi yang umum.

Metalografi dan pengujian logam

Metalografi

Sifat-sifat paduan dengan komposisi tertentu dapat berubah secara nyata dengan susunan mikroskopis butiran kristalnya-yaitu struktur mikronya. Untuk mengevaluasi dan mengontrol struktur mikro sampel, berbagai jenis mikroskop digunakan, dan bidang ini disebut metalografi.

Mikroskop optik

Jenis metalografi yang paling sederhana dan tertua (meskipun usianya hampir satu abad) melibatkan pemolesan permukaan hingga menjadi seperti cermin dan memeriksa cahaya yang dipantulkan darinya pada perbesaran 50 hingga 1500×. Jika permukaan dietsa ringan dalam larutan yang sesuai (sering kali asam), batas butir, matriks, dan fase konstituen akan diserang dengan kecepatan yang berbeda dan akan terlihat. Hal ini memungkinkan untuk menentukan fasa mana yang ada serta bentuk, ukuran, dan distribusinya. Demikian pula, ukuran dan bentuk butir dapat diamati. Dengan informasi ini, dimungkinkan untuk menyimpulkan sejarah sampel dan memprediksi perilakunya. Metalografi memiliki nilai khusus dalam analisis sampel yang telah gagal atau bekerja dengan cara yang tidak terduga.

Mikroskop elektron

Kemajuan besar telah dicapai dalam menggunakan berkas elektron yang terfokus dengan baik untuk memeriksa logam. Mikroskop elektron pada dasarnya terdiri dari dua jenis, transmisi dan pemindaian. Mikroskop elektron transmisi memerlukan persiapan film yang sangat tipis sehingga transparan terhadap seberkas elektron dengan energi sekitar 200 kiloelektron volt. Ini berarti film harus memiliki ketebalan hanya satu, atau beberapa ratus nanometer (10-9 meter). Film dari elemen yang lebih ringan, seperti aluminium, bisa lebih tebal, sedangkan film dari elemen yang lebih berat, seperti emas, harus lebih tipis. Kontras antara daerah yang berdekatan paling baik dikembangkan oleh perbedaan difraksi berkas elektron, meskipun perbedaan densitas juga dapat digunakan. Resolusi spasial sangat baik, sampai ke resolusi atom pada mikroskop khusus, dan hubungan orientasi antara daerah yang bersebelahan dapat dengan mudah dilihat. Sebaliknya, hanya sampel yang sangat kecil yang dapat diperiksa dalam film tertentu. Ini berarti, bahwa teknik ini tidak bagus untuk mengukur cacat yang lebih besar daripada ketebalan film, atau cacat yang jumlah per satuan volumenya rendah.

Mikroskop elektron pemindaian (SEM) menggunakan berkas elektron yang sempit (sering kali sekitar 40 kiloelektron volt) yang memindai permukaan sampel dan membentuk gambar yang sesuai dari elektron yang dihamburkan kembali atau elektron sekunder. Tidak diperlukan persiapan permukaan khusus, dan, karena kedalaman fokus dalam SEM jauh lebih besar daripada mikroskop optik, permukaan yang tidak beraturan, seperti patahan, dapat dipelajari dengan baik. (Gambar serangga yang sangat rinci yang terlihat dalam publikasi, juga diambil dengan SEM). Perbesaran yang berguna berkisar dari 100 hingga 20.000×.

Berkas elektron yang digunakan dalam SEM menyebabkan setiap atom di dekat permukaan memancarkan sinar X yang merupakan karakteristik dari elemen tersebut. Dengan membuat gambar berdasarkan distribusi intensitas sinar X karakteristik dari elemen tertentu, dimungkinkan untuk menunjukkan distribusi elemen tersebut di antara fase-fase di permukaan. Jika berkas elektron tidak disapu tetapi ditahan di satu titik, analisis kimia dapat dilakukan terhadap berbagai elemen di wilayah di bawah berkas elektron dengan mengukur intensitas sinar X yang dipancarkan oleh setiap elemen.

Menguji sifat mekanik

Sifat mekanis yang paling umum adalah tegangan luluh, perpanjangan, kekerasan, dan ketangguhan. Dua yang pertama diukur dalam uji tarik, di mana sampel dibebani hingga mulai mengalami regangan plastis (yaitu regangan yang tidak pulih ketika sampel dibongkar). Tegangan ini disebut tegangan luluh. Ini adalah properti yang sama untuk berbagai sampel dari paduan yang sama, dan berguna dalam mendesain struktur karena memprediksi beban di luar batas di mana suatu struktur akan bengkok secara permanen.

Jika uji tarik dilanjutkan setelah luluh, beban mencapai maksimum saat regangan terlokalisasi dan leher berkembang pada sampel. Beban maksimum, dibagi dengan luas penampang awal sampel, disebut tegangan tarik ultimit (UTS). Panjang akhir dikurangi panjang awal, dibagi dengan panjang awal, disebut perpanjangan. Tegangan luluh, UTS, dan perpanjangan adalah sifat mekanik logam yang paling umum ditabulasikan.

Kekerasan logam dapat diukur dengan beberapa cara. Jika indentor keras (bola, kerucut, atau piramida) didorong dalam jarak pendek ke dalam logam dengan beban yang ditentukan, beban dibagi dengan bidang kontak menjadi ukuran kekerasan. Untuk menguji baja, salah satu pengujian tertua, yaitu uji kekerasan Brinell, menggunakan bola berdiameter 10 milimeter dan beban seberat 3.000 kilogram. Nilai kekerasan Brinell berkorelasi dengan baik dengan UTS. Beban yang jauh lebih kecil dan mikroindentor berlian juga dapat digunakan bersama dengan mikroskop untuk mengukur kekerasan pada area yang cukup kecil (hingga beberapa mikrometer, atau sepersejuta meter).

Jenis mesin uji yang berbeda, yang mengindikasikan kekerasan secara langsung, dinamakan Rockwell. Di sini, alih-alih mengukur lebar lekukan setelah indentor dilepaskan, alat pengukur yang sensitif mengindikasikan kedalaman indentor yang tenggelam ke dalam permukaan di bawah beban tertentu. Berbagai ukuran indentor dan beban memungkinkan berbagai macam kekerasan diukur. Angka kekerasan ini berguna untuk kontrol kualitas di bidang manufaktur, terutama dalam memastikan konsistensi dari satu batch ke batch lainnya.

Yang menjadi perhatian khusus dalam struktur teknik adalah pencegahan kegagalan total yang tiba-tiba, seperti pada patahnya material yang rapuh. Yang lebih disukai adalah struktur yang akan berubah bentuk di bawah beban berlebih tetapi tidak gagal. Kegagalan mendadak dimulai pada takik atau retakan yang secara lokal memusatkan tegangan, dan energi yang dibutuhkan untuk memperpanjang retakan tersebut dalam suatu benda padat adalah ukuran ketangguhan benda padat tersebut. Pada material yang keras dan rapuh, ketangguhannya rendah, sedangkan pada logam yang kuat dan ulet, ketangguhannya tinggi. Uji ketangguhan yang umum dilakukan adalah uji Charpy, yang menggunakan sebatang kecil logam dengan alur berbentuk V yang dipotong pada satu sisi. Sebuah palu besar diayunkan untuk menghantam batang pada sisi yang berlawanan dengan alur. Energi yang diserap untuk menggerakkan palu melalui batang adalah ketangguhannya.

Pengujian yang membutuhkan lebih banyak instrumentasi, tetapi mengukur sifat material yang lebih berguna untuk analisis, adalah pemisahan dua sisi sampel yang mengandung retakan yang pada awalnya dipotong sekitar sepertiga bagian dari sampel. Penggunaan dan analisis tes semacam itu disebut mekanika fraktur, dan informasi yang diperoleh digunakan untuk menunjukkan integritas struktur yang terbuat dari bahan yang kuat yang mengandung cacat kecil-misalnya, selongsong roket, pesawat terbang, dan bejana tekan reaktor nuklir.

Jika suatu bagian dibebani sekali pada tegangan yang mendekati tegangan leleh, bagian tersebut tidak akan patah. Namun, jika dibebani berulang kali hingga mencapai tingkat ini, pada akhirnya akan patah. Kegagalan ini disebut kelelahan, dan menghindari kelelahan adalah tujuan penting dalam desain mesin yang bergerak. Semakin banyak siklus yang akan dialami suatu komponen, semakin rendah tegangan yang diijinkan yang harus diberikan untuk menghindari kegagalan akibat kelelahan.

Jenis kegagalan lain yang dapat diamati pada beban di bawah tegangan luluh disebut creep. Jika beban diberikan dan dibiarkan pada sampel selama berbulan-bulan atau bertahun-tahun, sampel akan memanjang secara perlahan. Pada logam dengan suhu leleh yang tinggi, mulur menjadi masalah pada suhu yang lebih tinggi. Hal ini menjadi pertimbangan pembatas dalam turbin gas yang beroperasi pada suhu tertinggi yang dapat diterima oleh komponen logam.

Disadur dari: https://www.britannica.com/

Alibaba, raksasa teknologi Cina, berencana melakukan pemutusan hubungan kerja (PHK) terhadap sepertiga karyawan di tim investasi strategis, di tengah tekanan ekonomi global dan pengawasan ketat dari pemerintah Tiongkok. Informasi dari empat sumber Channel News Asia mengungkapkan bahwa Alibaba berencana mengurangi jumlah karyawan di tim investasi strategis yang saat ini berjumlah lebih dari 110 orang, terutama di Cina dan beberapa di Hong Kong.

Setelah PHK, tim investasi Alibaba diperkirakan akan terdiri dari sekitar 70 orang. PHK ini terutama akan memengaruhi karyawan di tingkat menengah dan senior, dengan sebagian besar staf sudah diberitahu tentang pemecatan tersebut.

Langkah pemangkasan karyawan ini terjadi setelah Alibaba dan Tencent, raksasa teknologi lainnya di Cina, merencanakan untuk memotong puluhan ribu pekerja tahun ini. Tindakan ini dilakukan sebagai tanggapan atas tekanan yang diberikan oleh pemerintah Tiongkok, yang telah memperlambat langkah pembuatan kesepakatan investasi raksasa e-commerce tersebut.

Pemerintah Tiongkok telah meningkatkan pengawasan terhadap perusahaan teknologi sejak akhir 2020, dengan menerapkan sejumlah aturan yang ditujukan kepada raksasa teknologi seperti Alibaba dan Tencent. Badan Nasional Regulasi Pasar Cina (SAMR) baru-baru ini memberlakukan denda kepada Alibaba dan Tencent karena pelanggaran terhadap aturan anti-monopoli, termasuk ketidakpatuhan dalam melaporkan aksi korporasi.

Rencana PHK ini juga datang di tengah ancaman resesi ekonomi di beberapa negara. Global Nomura Holdings memperkirakan bahwa tujuh negara, termasuk Amerika Serikat, Zona Euro, Inggris, Jepang, Korea Selatan, Australia, dan Kanada, mungkin akan tergelincir ke dalam resesi ekonomi pada tahun 2023.

Sumber: katadata.co.id

Kementerian Perindustrian (Kemenperin) terus memacu implementasi industri hijau di tanah air. Salah satu upaya yang dilakukan dengan menggelar berbagai kegiatan untuk menggandeng para pelaku industri dan para stakeholderlainnya, termasuk para akademisi agar berkolaborasi bersama-sama mewujudkan industri dalam negeri yang rendah emisi karbon dan ramah lingkungan.

“Dalam upaya memacu implementasi industri rendah karbon di antaranya kami melakukan berbagai kegiatan seminar seperti yang telah dilakukan oleh satuan kerja Kemenperin yakni Balai Riset dan Standardisasi Ambon beberapa waktu lalu,” kata Kepala Badan Stadardisasi dan Kebijakan Jasa Industri (BSKJI) Kemenperin Doddy Rahadi, di Jakarta.

Doddy menuturkan, dalam seminar tersebut salah satu agenda utamanya antara lain membuat sayembara penulisan karya ilmiah bagi satuan kerja BSKJI Kemenperin yang terkait dengan industri ramah lingkungan dengan topik yang telah ditetapkan, mulai dari circular economy, enegi terbaru dan terbarukan, hingga berkaitan dengan penggunaan ekosistem kendaraan listrik berbasis baterai. Hasilnya, diterima 38 karya tulis ilmiah dari seluruh satker daerah BSKJI sesuai dengan enam topik yang telah ditentukan.  

“Kagiatan-kegiatan seperti itu kami lakukan guna mendukung rumusan yang telah dibuat dalam konferensi tingkat tinggi perubahan iklim atau Conference of the Parties (COP) ke-26 United Nation Framework on Climate Change Conference (UNFCCC) pada tanggal 31 Oktober - 12 November 2021 lalu di Glasgow, Skotlandia,“ sebut Doddy.

Ia menyampaikan, agenda utama dalam COP-26 adalah melakukan peninjauan target-target setiap negara terkait emisi yang dihasilkan. “Sejumlah hasil yang telah disepakati dalam COP-26, menjadi pekerjaan rumah untuk ditindaklanjuti semua negara termasuk Indonesia,” tutur Kepala BSKJI. 

Menurut Doddy, bekaitan dengan hal tersebut Indonesia siap menindaklanjuti hasil COP-26 dengan mulai mengimplementasikan kegiatan mitigasi dan adaptasi, untuk memenuhi target penurunan emisi yang tertuang dalam dokumen Nationally Determined Contribution (NDC), yang menargetkan penurunan emisi gas rumah kaca sebesar 29%.

“Terdapat lima sektor dalam NDC yang berperan dalam penurunan emisi Gas Rumah Kaca (GRK) tersebut, yaitu energi, limbah, industrial processes and production use (IPPU), pertanian, dan kehutanan,” ujarnya.

Selanjutnya, guna mendukung apa yang telah disampaikan Presiden Joko Widodo pada pertemuan COP-26, pemerintah Indonesia telah menyiapkan tiga strategi utama Pembangunan Rendah Karbon (PRK) sebagai bagian penting dari implementasi Ekonomi Hijau.

“Strategi tersebut adalah kebijakan net zero emissions untuk menurunkan emisi gas rumah kaca (GRK), strategi stimulus hijau untuk pemulihan ekonomi dan implementasi kebijakan Pembangunan Rendah Karbon (PRK) untuk memenuhi target Rencana Pembangunan Jangka Menengah Nasional 2020-2024,” papar Doddy.

Ia menambahkan, strategi pembangunan rendah karbon tidak hanya mendorong sektor industri untuk menghasilkan kontribusi terhadap pertumbuhan ekonomi nasional, tetapi juga dalam mendorong penurunan emisi GRK, yang berasal dari proses industri dan penggunaan produk (industrial processes and production use/IPPU), penggunaan energi, dan limbah yang dihasilkan. “Untuk itu, diperlukan adanya keseimbangan yang mampu menyelaraskan pertumbuhan ekonomi dan fungsi lingkungan salah satunya melalui pengembangan industri hijau,” imbuhnya.

Sumber Artikel: Kemenperin.go.id

Statistik inferensial

Statistik inferensial merupakan sebuah proses yang menggunakan analisis data untuk membuat kesimpulan mengenai sifat-sifat distribusi probabilitas yang mendasarinya. Dalam analisis statistik inferensial, kesimpulan tentang sifat-sifat suatu populasi diambil, contohnya dengan melakukan uji hipotesis dan mendapatkan estimasi. Hal ini diasumsikan bahwa data yang diamati merupakan sampel yang diambil dari populasi yang lebih besar.

Perbandingan dapat dibuat antara statistik inferensial dengan statistik deskriptif. Statistik deskriptif hanya fokus pada karakteristik-karakteristik data yang diamati, tanpa asumsi bahwa data tersebut berasal dari populasi yang lebih besar. Dalam konteks pembelajaran mesin, istilah inferensi kadang-kadang digunakan sebagai pengganti dari "membuat prediksi, dengan mengevaluasi model yang sudah dilatih". Dalam hal ini, membuat kesimpulan mengenai sifat-sifat model disebut sebagai pelatihan atau pembelajaran (bukan inferensi), sementara menggunakan model untuk melakukan prediksi disebut sebagai inferensi (bukan prediksi); konsep ini juga dikenal sebagai inferensi prediktif.

Pendahuluan

Inferensi statistik membuat proposisi tentang suatu populasi, menggunakan data yang diambil dari populasi dengan beberapa bentuk pengambilan sampel. Mengingat hipotesis tentang suatu populasi, yang ingin kita tarik kesimpulannya, inferensi statistik terdiri dari (pertama) pemilihan model statistik dari proses yang menghasilkan data dan (kedua) menyimpulkan proposisi dari model tersebut.

Menurut Konishi & Kitagawa, "Mayoritas permasalahan dalam inferensi statistik dapat dianggap sebagai permasalahan yang berkaitan dengan pemodelan statistik". Sehubungan dengan itu, Sir David Cox mengatakan, "Bagaimana penerjemahan dari permasalahan pokok ke model statistik dilakukan seringkali merupakan bagian paling penting dari sebuah analisis".

Kesimpulan dari inferensi statistik adalah proposisi statistik. Beberapa bentuk proposisi statistik yang umum adalah sebagai berikut: perkiraan titik, yaitu nilai tertentu yang paling mendekati beberapa parameter yang diinginkan; perkiraan interval, misalnya interval kepercayaan (atau perkiraan set), yaitu interval yang dibangun menggunakan kumpulan data yang diambil dari suatu populasi sehingga, dengan pengambilan sampel berulang dari kumpulan data tersebut, interval tersebut akan berisi nilai parameter sebenarnya dengan probabilitas pada tingkat keyakinan yang dinyatakan tingkat; interval yang kredibel, yaitu sekumpulan nilai yang mengandung, misalnya, 95% keyakinan posterior; penolakan hipotesis; dan pengelompokan atau klasifikasi titik data ke dalam kelompok.

Model dan Asumsi

Model dan asumsi adalah elemen kunci dalam inferensi statistik. Setiap analisis statistik memerlukan beberapa asumsi, yang ditetapkan oleh model statistik. Model ini merangkum bagaimana data observasi dibuat dan serupa. Dalam konteks ini, model statistik menggarisbawahi peran jumlah populasi yang ingin ditarik kesimpulannya. Sebagai langkah awal sebelum mengambil kesimpulan yang lebih formal, statistik deskriptif biasanya digunakan.

Para ahli statistik membedakan tiga tingkat asumsi pemodelan: parametrik penuh, non-parametrik, dan semi-parametrik. Setiap tingkat memiliki ciri khasnya sendiri dalam mengasumsikan proses pembuatan data. Validitas asumsi model adalah hal yang sangat penting dalam inferensi statistik. Asumsi yang tidak valid dapat mengancam keakuratan inferensi statistik, terlepas dari kompleksitasnya. Bahkan asumsi yang tampak sederhana seperti pengambilan sampel acak 'sederhana' dapat mempengaruhi hasil inferensi secara signifikan. Oleh karena itu, penting untuk mempertimbangkan dengan hati-hati model dan asumsi yang digunakan dalam analisis statistik.

Model Berbasis Pengacakan

Model berbasis pengacakan memainkan peran penting dalam inferensi statistik. Dalam konteks rancangan pengacakan, distribusi suatu statistik dihitung dengan mengevaluasi statistik uji untuk semua skenario yang mungkin terjadi. Penggunaan pengacakan memungkinkan inferensi berdasarkan distribusi pengacakan, yang berguna terutama dalam survei dan desain eksperimen. Bahkan dalam inferensi Bayesian, pengacakan memainkan peran krusial, memastikan pertukaran sampel dengan populasi dalam survei dan menjaga sifat acak dalam eksperimen.

Pengacakan obyektif mendukung prosedur induktif yang akurat, terutama dalam analisis data yang dihasilkan oleh prosedur pengacakan yang terdefinisi dengan baik. Pentingnya pengacakan dalam analisis eksperimen acak sangat ditekankan, mengingat model pengacakan menjadi panduan dalam pemilihan model statistik yang sesuai. Kesalahan sering terjadi ketika protokol eksperimen diabaikan, mengakibatkan hasil yang menyesatkan. Oleh karena itu, penting untuk mempertimbangkan skema pengacakan dalam analisis eksperimen acak untuk mendapatkan kesimpulan yang akurat.

Selain pendekatan berbasis model, teknik bebas model juga memberikan tambahan penting dalam inferensi statistik. Pendekatan ini memungkinkan algoritma yang dinamis beradaptasi dengan proses kontekstual dan mempelajari karakteristik observasi secara intrinsik. Misalnya, regresi linier sederhana tanpa model dapat dilakukan berdasarkan rancangan acak independen dan terdistribusi identik atau desain deterministik dengan variabel respons yang sesuai dengan distribusi kondisional yang umum. Dalam kedua kasus tersebut, inferensi pengacakan bebas model memberikan perkiraan yang konsisten, dengan bergantung pada kondisi keteraturan tertentu seperti kelancaran fungsional.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Artikel Eksklusif Neuroject: Istilah 'teknologi bangunan' menunjukkan metode dan prosedur teknis yang digunakan dalam membangun struktur. Istilah ini semakin penting dalam industri konstruksi karena adanya pergeseran dari jenis bangunan konvensional ke prototipe yang unik. Seiring dengan perkembangan bangunan dan tuntutan kinerja yang lebih besar, kompleksitas proses pembangunan semakin meningkat, seiring dengan meningkatnya jumlah pemasok dan produk khusus.

Konstruksi pada dasarnya melibatkan perakitan dan pergerakan material dan peralatan untuk menciptakan struktur jadi untuk berbagai tujuan. Tidak seperti manufaktur, prosedur konstruksi pada dasarnya tidak terstandardisasi, tidak terjadi dalam urutan yang tetap atau di lokasi yang ditentukan.

Meskipun proses inti dari konstruksi tetap mempertahankan esensinya sejak abad pertengahan, teknologi seputar konstruksi telah mengalami perubahan substansial. Tempat tinggal awal terdiri dari kulit binatang yang dibungkus dengan tongkat atau campuran lumpur, jerami, kayu, dan batu, yang terutama berfungsi sebagai tempat berlindung.

Bangsa Romawi kuno memperkenalkan eksperimen beton awal, memadukan kapur dan batu vulkanik untuk membangun beberapa struktur ikonik. Artikel ini mencantumkan tujuh inovasi bangunan yang signifikan yang baru-baru ini diterapkan pada sektor teknologi bangunan baru. Inovasi-inovasi ini membuka jalan bagi desain yang lebih terjangkau, hemat sumber daya, dan ramah lingkungan.

Janji dan kemampuan teknologi bangunan modern untuk memungkinkan bisnis berkembang lebih cepat dan cerdas adalah hal yang membuatnya menarik. Dengan kata lain, menjadi lebih produktif dan kompetitif. Penemuan terbaru sering kali lebih dari itu, yaitu lebih ramah lingkungan, memberikan pilihan perumahan yang unik, membangun jalan dengan bahan yang canggih, dan berfungsi lebih cerdas. Selain itu, komunikasi, analitik, dan data besar menjadi lebih efisien berkat teknologi konstruksi baru.Daftar Isi

Menyelidiki perkembangan industri konstruksi

Wabah teknologi bangunan memicu revolusi di sektor konstruksi yang menguji norma-norma yang sudah ada saat kita menegosiasikan kompleksitas abad ke-21. Mengadopsi teknik konstruksi cerdas bukan hanya sebuah pilihan; hal ini sebenarnya diperlukan untuk meningkatkan keberlanjutan lingkungan binaan, memangkas biaya, dan meningkatkan efisiensi.

Perkembangan teknologi bangunan telah dipercepat sebagai hasil dari beberapa kemajuan industri utama. Proses konstruksi, kemajuan teknologi dan perangkat lunak, kondisi pasar saat ini, dan keterlibatan pemerintah dalam terobosan teknologi bangunan baru adalah beberapa di antaranya.

Tren pasar lainnya juga berkorelasi dengan investasi yang dilakukan di sektor infrastruktur, energi, dan utilitas, yang terus menjadi kontributor utama bagi pertumbuhan produksi konstruksi secara keseluruhan. Kami telah melihat sejumlah estimasi dan laporan internasional tentang gambaran pasar industri berdasarkan semua variabel ini. Perangkat lunak konstruksi dan teknologi mutakhir digunakan di setiap tingkat proses. Mulai dari perencanaan proyek hingga pekerjaan di lokasi hingga tahap pelengkap.

Mendorong efisiensi dan hasil yang lebih berkualitas lebih dari sekadar persaingan di bidang teknologi bangunan. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan sektor yang, dalam segala hal, mendorong perekonomian. Alat berat baru sering kali dikreditkan dengan kemajuan teknologi bangunan. Tetapi kemajuan teknologi yang terhubung juga telah membuat langkah yang signifikan. Alat-alat teknologi bangunan baru tersedia untuk digunakan di ruang rapat serta di lapangan dan kantor-kantor di rumah.

Definisi teknologi bangunan

Teknologi bangunan mencakup beragam pengetahuan teknis, metode, material, sistem, dan praktik yang digunakan dalam desain, konstruksi, dan pemeliharaan bangunan serta struktur bangunan lainnya. Hal ini melibatkan penerapan prinsip-prinsip teknik, keahlian arsitektur, dan kemajuan dalam ilmu material, teknik konstruksi, dan praktik berkelanjutan untuk menciptakan ruang yang aman, fungsional, efisien, dan menyenangkan secara estetika.

Bidang multidisiplin ini mencakup berbagai aspek, termasuk sistem struktur, ilmu material, HVAC (pemanasan, ventilasi, dan pengkondisian udara), sistem kelistrikan dan perpipaan, efisiensi energi, teknologi bangunan pintar (seperti IoT - Internet of Things), pertimbangan lingkungan, dan teknik manajemen konstruksi.

Teknologi bangunan bertujuan untuk meningkatkan kinerja, daya tahan, keamanan, dan keberlanjutan struktur sambil beradaptasi dengan kebutuhan masyarakat yang terus berkembang, kemajuan teknologi, dan tantangan lingkungan. Teknologi bangunan mencakup inovasi yang mengoptimalkan proses konstruksi, meningkatkan efisiensi energi, dan memprioritaskan praktik ramah lingkungan untuk menciptakan bangunan yang memenuhi kebutuhan saat ini dan masa depan.

Bangunan modern terdiri dari sistem dan rakitan rumit yang saling berhubungan dan harus berfungsi secara kohesif untuk memenuhi standar kinerja tertentu. Untuk mencapai hal ini, diperlukan upaya kolaboratif di antara berbagai pemangku kepentingan termasuk klien, konsultan, pemasok, kontraktor, dan subkontraktor. Kerja kolektif mereka sangat penting dalam mempersiapkan aplikasi perencanaan secara efektif, pengajuan untuk peraturan bangunan, entri untuk program seperti BREEAM, dokumentasi konstruksi, manual operasi dan pemeliharaan, dan dokumentasi penting lainnya. Berikut adalah daftar 7 teknologi bangunan teratas:

1. Kecerdasan buatan (AI) dan pembelajaran mesin

Dalam cabang ilmu data kecerdasan buatan, data dalam jumlah besar digabungkan dengan teknologi komputer untuk memungkinkan pemecahan masalah dalam domain teknologi bangunan. Meskipun istilah kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin sering digunakan secara bergantian, namun keduanya tidak selalu memiliki arti yang sama. Pembelajaran mesin adalah bagian dari kecerdasan buatan yang meningkatkan kinerja tanpa harus diajarkan secara eksplisit. Kecerdasan ini belajar melalui pengalaman.

AI konstruksi memiliki potensi untuk melakukan perbaikan yang signifikan dan mendorong inovasi dan kreativitas berskala luas. Tanpa melebih-lebihkan, kami dapat menyatakan bahwa teknologi mutakhir ini memastikan hasil yang cepat dan tepat. Bisnis yang dapat memanfaatkan data, menghasilkan wawasan yang dapat dimengerti, dan membuat keputusan strategis dengan pengetahuan dapat memperoleh manfaat dari lingkungan konstruksi modern yang kaya data dan rumit.

Setelah bertahun-tahun melakukan penelitian dan pengembangan, AI akhirnya menemukan pijakannya di sektor teknologi bangunan. Berkat peningkatan daya pemrosesan, algoritme yang mengikuti prosedur yang tepat, jumlah data yang sangat besar yang dihasilkan oleh industri, dan terobosan dalam sistem yang menggabungkan peningkatan ini, AI menjadi kenyataan saat ini. Saatnya untuk memahami AI dan menerapkannya ke dalam perusahaan Anda sekarang.

Peningkatan kinerja dan keamanan dimungkinkan oleh AI, sebuah teknologi yang masih terus berkembang dalam aspek lain dari industri teknologi bangunan. Pemeliharaan prediktif, keamanan lokasi, robotika, manajemen proyek, jaminan kualitas, dan kinerja bangunan adalah beberapa contohnya.

2. Realitas yang diperluas

Realitas yang diperluas (XR) termasuk dalam kategori teknologi bangunan baru yang semakin populer di berbagai sektor bisnis. Baru-baru ini, keselamatan konstruksi telah menjadi pertimbangan dalam penggunaannya. Realitas virtual, realitas tertambah, realitas campuran, dan semua teknologi bangunan lain yang mereplikasi realitas secara kolektif disebut sebagai "realitas yang diperluas." Ini adalah tren teknologi yang penting saat ini karena kita semua ingin melampaui batas-batas nyata planet ini. Di berbagai industri, sketsa 3D, pengembangan kembaran digital, dan kolaborasi desain sedang direvolusi oleh realitas virtual dan campuran.

Perbedaan antara kata virtual reality (VR), augmented reality (AR), mixed reality (MR), dan extended reality (XR) sering kali tidak jelas.

• Pandangan terhadap dunia nyata-dunia fisik-dengan komponen digital yang ditumpangkan di atasnya disebut augmented reality (AR).
• Realitas campuran (MR) adalah perspektif dunia fisik dengan lapisan elemen digital di atasnya, yang memungkinkan interaksi antara elemen fisik dan digital.
• Lingkungan digital yang benar-benar imersif disebut virtual reality (VR).
• Realitas yang diperluas (XR) adalah kata yang mencakup semua kata untuk semua teknologi ini, seperti AR, MR, dan VR.

Perbaikan alat berat adalah contoh utama dari teknologi bangunan ini. Pelatihan lengkap untuk operator dan teknisi adalah salah satu cara terbaik untuk memperpanjang umur perangkat ini. Di sinilah AR, MR, dan VR bersinar karena mereka menghasilkan pengalaman instruksional yang sangat menarik. Simulasi realitas virtual adalah cara yang lebih aman dan lebih hemat biaya bagi pengemudi untuk mempelajari cara mengoperasikan peralatan daripada instruksi langsung.

Teknisi peralatan juga dapat menggunakan AR dan MR untuk mempelajari cara memperbaiki mobil dan membantu perbaikan saat bekerja. Mereka dapat menggunakan kacamata AR bersama dengan panduan virtual untuk memastikan bahwa mereka melakukan perbaikan di dunia nyata secara tepat dan akurat. Setiap tugas praktis dan teknologi bangunan dapat ditangani dengan menggunakan metode ini. Misalnya, kacamata AR atau MR dapat membantu pekerja konstruksi dalam memasang pipa secara akurat atau melakukan pemeliharaan listrik yang rumit. Kemungkinan kesalahan dan masalah keamanan saat melakukan tugas-tugas ini dalam konstruksi berkurang dengan adanya panduan virtual.

3. Pencetakan 3D

Ketika bisnis atau proyek menggunakan prosedur yang dikendalikan komputer untuk melapisi bahan secara progresif untuk membentuk bentuk tiga dimensi, hal ini dikenal sebagai pencetakan 3D dalam industri teknologi bangunan. Printer 3D dapat digunakan untuk memproduksi komponen di luar lokasi untuk dirakit di kemudian hari atau untuk membangun seluruh bangunan di lokasi dalam domain teknologi bangunan. Printer menghasilkan konstruksi pada platform menggunakan bahan seperti semen, plastik, atau logam cair setelah menerima dimensi dari program perangkat lunak.

Di era teknologi bangunan baru, dengan bantuan mesin yang membangun dan merakit struktur, pencetakan 3D dalam konstruksi memiliki potensi untuk menggantikan tenaga kerja manual tertentu. Ini mungkin merupakan metode yang lebih ekonomis, praktis, dan bertanggung jawab terhadap lingkungan dalam membangun struktur baru. Anda dapat menentukan apakah teknologi ini dapat membantu anda meningkatkan kebahagiaan klien dan merampingkan operasi dengan mempelajari keuntungan pencetakan 3D dalam industri teknologi bangunan.

Tiga bentuk utama pencetakan 3D digunakan dalam teknologi bangunan:

Lengan ekstruder robotik: teknik ekstruder lengan robotik, juga dikenal sebagai pembuatan kontur, menggunakan lengan seperti derek yang berayun bolak-balik untuk melepaskan bahan dan meletakkan lapisan. Untuk memungkinkan lengan tersebut menyesuaikan lokasi dan ketinggiannya sesuai kebutuhan, perusahaan konstruksi menempatkan rel di sekitar ruang bangunan. Teknik ini dapat digunakan untuk proyek pencetakan 3D yang lebih sederhana. Untuk proyek yang menggunakan teknik ini, Anda mungkin perlu melakukan pekerjaan tambahan tergantung pada bahannya. Misalnya, untuk mencegah beton mengeras terlalu cepat, Anda dapat mencampur beton dan menuangkannya ke dalam printer saat Anda bekerja.

Endapan pasir: dalam teknik ini, struktur dibuat dengan melepaskan lapisan pasir dari printer 3D. Mesin menghasilkan tetesan yang memadatkan dan mengikat pasir setelah lapisan mencapai ketebalan yang tepat. Teknik ini dapat diterapkan pada bahan atau struktur bangunan yang lebih kecil.

Menggabungkan teknologi dengan yang lain: Anda dapat menggunakan teknologi bangunan lainnya, seperti pengelasan, bersamaan dengan pencetakan 3D. Logam mentah dapat dilapisi menggunakan lengan robot atau peralatan cetak lainnya. Bahan-bahan tersebut kemudian dapat dipadatkan melalui pengelasan saat mesin mencetaknya. Dengan menggunakan teknik ini, dimungkinkan untuk membangun jembatan dan struktur lain tanpa fondasi.

Keuntungan pencetakan 3D untuk bangunan

Karena beberapa bisnis telah menggunakan pencetakan 3D dalam domain teknologi bangunan untuk memproduksi kantor, rumah, dan struktur lainnya, hal ini dapat mengatasi banyak masalah dengan konstruksi konvensional. Berikut ini adalah beberapa manfaat pencetakan 3D untuk bangunan:

1. Mengurangi limbah: lokasi konstruksi dapat menghasilkan sampah dalam jumlah besar, sedangkan printer 3D biasanya menghasilkan limbah yang hampir tidak banyak karena hanya menggunakan bahan yang diperlukan untuk menyelesaikan tugas. Strategi pengurangan limbah lainnya, seperti prefabrikasi (di mana perusahaan konstruksi membangun struktur dalam bagian-bagian kecil sehingga orang dapat dengan cepat merakitnya di tempat), juga dapat digunakan dalam rencana pembangunan untuk mengurangi hasil limbah dengan teknologi bangunan ini lebih banyak lagi.

2. Daur ulang: menggunakan bahan daur ulang dalam proyek Anda adalah keuntungan lain dari pencetakan 3D di sektor teknologi bangunan untuk lingkungan. Plastik daur ulang dapat digunakan untuk membangun struktur yang kuat karena printer 3D dapat menggunakan bahan untuk menghasilkan pola kisi. Sumber daya daur ulang lainnya, seperti beton daur ulang, dapat digunakan di lokasi konstruksi.

3. Produksi cepat: pencetakan 3D yang berkelanjutan dapat dilakukan dengan sedikit pengawasan. Proyek terkadang bisa memakan waktu lebih lama karena proyek konstruksi sering kali memiliki batasan waktu untuk membangunnya, seperti pada malam hari atau cuaca buruk. Karena hampir otomatisasi, printer 3D kadang-kadang dapat membangun rumah atau struktur lain dalam beberapa hari dengan menggunakan teknologi bangunan ini.

4. Efektivitas biaya: penghematan tenaga kerja dan waktu untuk proyek konstruksi hanyalah salah satu dari banyak cara printer 3D yang ekonomis. Sebelum mengukur dan memotong apa yang sebenarnya mereka butuhkan, pekerja konstruksi sering kali membeli bahan mentah, yang dapat menghasilkan sisa. Pekerja konstruksi sering kali membeli jumlah bahan yang tepat yang mereka butuhkan untuk produk cetakan 3D karena lebih ekonomis.

5. Tanggapan inovatif: tidak seperti teknik konstruksi tradisional, yang mengandalkan daur ulang cetak biru dan templat, pencetakan 3D memungkinkan terciptanya solusi yang unik. Dengan menggunakan perangkat lunak arsitektur modern, arsitek dapat mengembangkan bangunan yang imajinatif. Misalnya, Anda dapat memodifikasi model dalam program dan mencetaknya lagi sampai Anda membangun produk jadi jika pelanggan menginginkan desain tertentu atau bentuk yang tidak umum untuk rumah atau kantor mereka. Hal ini dapat dilakukan dengan teknologi bangunan ini dengan biaya finansial atau tenaga kerja yang minimal.

6. Pengaruh manusia yang lebih rendah: seiring dengan mengurangi produksi limbah manusia di lokasi bangunan, pencetakan 3D menawarkan potensi lokasi konstruksi yang hampir bebas dari kesalahan. Untuk klien, pencetakan 3D dapat menciptakan struktur berkualitas tinggi dan menurunkan insiden kecelakaan konstruksi.

4. Algoritma genomik

Algoritme kontrol dapat mengembangkan optimalisasi konsumsi energi AC dan kipas angin melalui Deep Q-Learning dalam pembelajaran penguatan. Meskipun indikator evaluasi lingkungan dalam ruangan, seperti konsumsi energi, kenyamanan termal, dan kualitas udara dalam ruangan, berguna untuk memantau sistem AC, namun indikator tersebut tidak secara langsung bermanfaat untuk informasi distribusi udara.

Pengguna akhir residensial dan komersial bersama-sama menghasilkan 20,1% dari total energi yang digunakan secara global di sektor bangunan. Lebih dari 70% energi yang digunakan oleh bangunan dalam struktur perumahan dikonsumsi oleh peralatan pendingin udara dan pencahayaan (pendingin udara mengkonsumsi sekitar 45% dan pencahayaan mengkonsumsi sekitar 25%). Dari sudut pandang kenyamanan termal, pendinginan pada bangunan bahkan lebih penting di daerah tropis dan subtropis, terutama pada bangunan publik seperti kantor, supermarket, fasilitas olahraga, dll., di mana konsumsi energi menyumbang lebih dari 56% kebutuhan energi bangunan.

Dengan memeriksa desain mereka menggunakan algoritma genetik di bidang teknologi bangunan, teknik ventilasi dapat menghasilkan lingkungan interior yang dapat diterima dan penghematan energi. Memantau dan memodifikasi lingkungan sekitar penghuni dalam pengaturan yang terstruktur merupakan hal yang menantang karena indikator lingkungan dalam ruangan bervariasi sesuai dengan ketinggian ruangan. Performa prakiraan dalam situasi pemanasan dan pendinginan akan dipertimbangkan dan dibandingkan di area ini. Algoritme genetik meningkatkan kemampuan untuk mengantisipasi kualitas udara interior ketika dipanaskan.

5. Solusi energi baru

Strategi yang fantastis untuk mengurangi atau menghilangkan emisi dari lokasi konstruksi adalah dengan menggunakan energi terbarukan. Lokasi konstruksi berkontribusi secara signifikan terhadap emisi gas rumah kaca (GRK) global, menyumbang 39% dari seluruh karbon dioksida yang dilepaskan di seluruh dunia sebagai akibat dari penggunaan energi dan proses industri. Hal ini disebabkan oleh energi yang cukup besar yang dibutuhkan untuk menjalankan alat berat. Akibatnya, salah satu area fokus utama untuk mengurangi GRK dan membatasi pemanasan global adalah lokasi konstruksi.

Investor beralih ke sumber energi alternatif, seperti angin, matahari, tenaga air, sel tenaga hidrogen, dll., untuk memberi daya pada lokasi konstruksi karena pesatnya perluasan konstruksi perkotaan dan persyaratan pengurangan karbon yang ketat. Selain itu, kemajuan teknis telah meningkatkan efektivitas, ketersediaan, dan keterjangkauan energi terbarukan di sektor teknologi bangunan. Sekarang lebih mudah dari sebelumnya untuk beralih ke sumber energi alternatif karena adanya solusi dalam domain teknologi bangunan.

Di lokasi konstruksi, listrik digunakan untuk peralatan listrik, penerangan, kendaraan listrik, pendingin ruangan, dan pemanas. Lokasi konstruksi akan menjadi ramah lingkungan dan bisnis akan didorong untuk berinvestasi dalam mengembangkan teknologi bangunan energi terbarukan dengan memberdayakannya dengan energi hijau. Selain itu, sektor konstruksi dapat sepenuhnya mematuhi pedoman keberlanjutan ketika menggunakan peralatan yang dipicu oleh sumber energi terbarukan sebagai teknologi bangunan baru.

Disadur dari: neuroject.com