Kejutan Dari Masa Lalu: Temuan Edison Menggerakkan Mesin Jet Pesawat Terbesar di Dunia

Kejutan Dari Masa Lalu: Temuan Edison Menggerakkan Mesin Jet Pesawat Terbesar di Dunia

14/7/2016

Artikel ini pertama kali dirilis di GE Reports. 

Semua orang tahu bahwa Thomas Edison menciptakan lampu bohlam modern. Namun, tidak banyak yang tahu bahwa ada penemuan Edison lainnya – terkait dengan lampu bohlam – yang kini menjadi pusat perhatian.

Pada tahun 1879, di laboratoriumnya di Menlo Park, New Jersey, penemu dan pendiri GE ini membuat eksperimen dengan irisan bambu yang terpapar dengan suhu tinggi di laboratoriumnya. Selulosa dalam bambu dengan cepat berkarbonisasi, mengubah keepingan-kepingan tersebut menjadi serat-serat karbon pertama. Edison menggunakan serat karbon yang dapat menghasilkan listrik dan bertahan dalam kondisi suhu yang amat panas tersebut sebagai filamen untuk lampu-lampu bohlam pertamanya. Namun, setelah para insinyurnya menemukan filamen tungsten modern di tahun 1906, serat karbon tidak lagi digunakan. 

Gambar atas: mesin jet Genx memiliki kipas karbon komposit dan tempat kipas komposit. Material tersebut memungkinkan desainer untuk membuat rancangan mesin yang lebih ramping dan ringan, hingga ratusan pon. Atas: Foto hitam-putih lampu bohlam filamen karbon tua. Kredit gambar: Getty Images 

Hingga 80 tahun kemudian, serat karbon komposit tidak terpakai, hingga para insinyur NASA kembali menemukan material tersebut di tahun 1960-an. Saat itu, mereka sedang mencari cara untuk mengungguli Uni Soviet di bidang teknologi luar angkasa, dan kombinasi properti serat karbon yang kuat dan ringan menjadikannya material canggih yang ideal. 

Para desainer berbondong-bondong menciptakan komponen-komponen komposit yang terbuat dari “prepregs”, yang merupakan lapisan karpet serat karbon yang mengandung resin. Komponen ini lebih kuat, tahan banting dan ringan dibandingkan dengan besi dan campuran timah. Sejak saat itu komposit mulai menggantikan logam untuk membuat rangka pesawat dan komponen-komponen struktural lainnya untuk mobil, pesawat dan rudal.

Brad Mottier memimpin bisnis General Aviation yang bernaung di bawah GE Aviation, yang memproduksi komposit tepi belakang sayap yang fleksibel untuk Airbus A350: Adam Senatori/ GE Reports

Kini, mobil-mobil BMW dan Tesla Motors memiliki rangka badan yang terbuat dari serat karbon. Selain itu, ada juga tongkat golf dan raket tenis yang terbuat dari serat karbon. Dalam hal pesawat, Boeing dan Airbus menggunakan material serat karbon untuk sebagian besar armada pesawat mereka yang baru, yakni Dreamliner dan A350. 

Namun, tidak banyak perusahaan yang melakukan pengembangan lebih jauh dari ciptaan Edison. GE menghabiskan puluhan tahun untuk mengembangkan versi baru serat karbon komposit yang dapat menggantikan bilah kipas logam yang terpasang di depan mesin jet untuk membuatnya lebih ringan dan lebih efisien.

Kipas karbon komposit GEnx dilihat dari dekat. Kredit gambar: Adam Senatori/ GE Reports 

“Kami berencana untuk mengganti titanium dengan plastik,” ujar Shridhar Nath, yang memimpin laboratorium komposit di GE Global Research. “Ini adalah proyek yang besar, mahal dan beresiko. Kami mulai dari nol dan pada saat itu, kami tidak tahu bagaimana bilah serat karbon merespon hujan, badai, salju dan pasir, serta daya tekanan besar dari dalam mesin.”

Upaya mereka tidak sia-sia. Para insinyur GE berhasil mengurangi beban kipas hingga ratusan pon dan menciptakan GE90, mesin jet terkuat di dunia; GEnx yang menggerakkan pesawat Dreamliner dan Boeing 747-8; dan kini GE9X, mesin jet terbesar di dunia, yang diameternya memiliki ukuran lebar yang sama dengan pesawat Boeing 737. 

GE90-115B adalah mesin jet terkuat di dunia. GE90 adalah mesin jet pertama yang dilengkapi dengan bilah kipas karbon komposit. Kredit GIF: Adam Senatori/ GE Reports

Dibandingkan dengan GE90 yang memiliki 22 bilah, dan GEnx yang memiliki 18 bilah, GE9X hanya membutuhkan 16 bilah, padahal ia berukuran paling besar dari dua mesin lainnya. Hal ini karena bilah-bilah tersebut akan  dilengkapi dengan komponen-komponen baru, ujar Nick Kray, seorang insinyur konsultan untuk rancangan komposit di GE Aviation. Mereka akan menggunakan serat karbon yang lebih kaku, agar GE dapat membuatnya dengan ukuran yang lebih panjang dan ramping. Tepi sayap belakang akan terbuat dari serat-kaca komposit berstruktur khusus yang dapat menyerap daya dampak dengan lebih baik. “Serat karbon sangat kaku dan tidak terlalu fleksibel, sehingga jika ada burung atau hal lain tidak sengaja mengenai bilah pesawat, terjadi gelombang kejut di dalamnya,” kata Kray pada GE Reports. “Namun, kaca komposit dapat berubah bentuk dan menangkis tekanan lebih baik pada bilah.”

Bilah kipas mesin jet terbuat dari lusinan lembaran serat karbon tipis seperti ini. Lembaran ini terdiri dari sejumlah serat-serat karbon, serupa dengan yang digunakan oleh Edison untuk lampu bohlam pertamanya. Kredit gambar: Getty Images.

Para insinyur GE sudah mulai mencari metode-metode baru untuk mengaplikasikan teknologi tersebut. Mereka membuat eksperimen dengan bilah tubin serat karbon, pipa riser untuk industri minyak dan gas, dan meja pasien untuk X-ray dan mesin CT yang transparan terhadap radiasi yang dapat memperbaiki kualitas gambar. “Selama 15 tahun ke depan, Anda akan melihat ekspansi penggunaan serat karbon pada area-area yang belum pernah Anda lihat sebelumnya,” ujar Nath. GE menyebut proses transfer pengetahuan dan teknologi secara internal ini dengan nama GE Store. “Semua orang berupaya untuk mengurangi beban serta meningkatkan daya tahan komponen,” ujar Nath. “Hal ini dapat diwujudkan dengan serat karbon komposit.”

GE9X adalah mesin jet terbesar di dunia dengan diameter kipas berukuran 11 kaki. Kredit gambar: GE Aviation