Joint Venture with Nature

Posted: February 25, 2010 in Uncategorized

Memadukan Mahakarya Alam dan Teknologi

Natura magistra”: alam adalah guru yang terbaik. Pepatah Latin ini berlaku universal. Siapa pun mengakui, manusia mendapatkan inspirasi bagi karya-karyanya dari fenomena alam. Ketika teknologi kian maju, alam masih melangkah jauh di depan. Bahkan teknologi yang diciptakan manusia merupakan ‘’foto copy’’ gejala alam. Sampai kapan pun, teknologi ciptaan manusia tak akan menyamai fenomena alam yang merupakan ciptaan Yang Kuasa. Yang bisa dilakukan manusia sekadar mengekor, meniru alam. Hal tersebut disadari betul oleh para insinyur-insinyur dalam berkarya, yakni mengkombinasikan kemajuan teknologi dengan kehebatan fenomena alam.

Umpamanya, mereka meniru bagaimana fenomena alam selalu berlangsung dengan prinsip efisiensi. Manusia mengagumi dan meniru fenomena alam sudah sejak lama. Contoh paling sederhana adalah munculnya ungkapan ‘’terbang seperti burung’’, ‘’berenang bagaikan ikan’’, ‘’menyengat bagai lebah’’. Rahasia yang tersimpan di alam mengajari manusia mendapatkan temuan baru. Manusia meniru pola rumah lebah serta cakar beruang untuk corak ban di medan salju. Model ekor dan sirip ikan hiu diboyong untuk pesawat terbang. Selain untuk fungsi navigasi, sayap dan sirip pesawat juga mampu memangkas delapan persen tahanan udara. Secara ekonomis, itu sama dengan penghematan 60 hingga 200 ton bahan bakar per pesawat per tahun.

Di sini para pabrikan otomotif sudah melakukan berbagai eksperimen ke arah itu, mengaplikasikan fenomena alam ke dalam teknologi otomotif, dengan tujuan efisiensi. Salah satu pendekatan yang layak mendapat perhatian adalah konstruksi yang ringan. Dengan memangkas bobot, produsen otomotif berhasil menemukan kunci untuk memproduksi mobil yang aman, dinamis, efisien. Itu selalu cocok dengan semua kondisi, terlebih di saat umat manusia dihadapkan pada krisis energi seperti sekarang. Di sini, para insinyur mendapatkan temuan berarti di bidang konstruksi yang ringan, dengan memadukan ilmu pengetahuan dan teknologi yang dikuasainya dengan fenomena alam. Selama proses penemuan berlangsung, mereka mengamati secara teliti karakter setiap bahan yang sesuai dengan keperluannya.

Impian yang ingin diwujudkan para insinyur tersebut dalam penelitian tersebut adalah menemukan material serta struktur yang paling cocok untuk membuat desain bodi yang presisi, ringan, dan kokoh. Jalan panjang mereka lalui dalam proses menemukan material desain yang tepat untuk tiap komponen, dengan berbekal motto: less is more. Hasilnya, selain kerangka mobil ringan, juga mampu menyerap energi besar. Bahan untuk desain bodywork serta chassis dibuat melalui internal high-pressure moulding (IHU) yang melibatkan teknologi canggih. Selama proses pembentukan, metal berongga ‘ditiup’ dengan cairan atau gas bertekanan tinggi hingga 2.400 bar. Teknik ini memungkikan membuat bahan metalik berbentuk sesuai kebutuhan, tetap rigid, kokoh, dan ringan.

Busa metal

Para insinyur tersebut akhirnya menjatuhkan pilihan pada logam alumunium sebagai bahan dasar. Mereka meneliti penggunaan aluminum untuk mengurangi bobot mobil, yang juga berarti untuk penghematan. Alasannya, dalam beberapa hal, aluminum sangat memenuhi syarat: ringan, tahan karat, mudah dibentuk, dan konduktor panas yang baik.

Masalahnya, proses pembuatan aluminum rumit dan mahal. Karenanya, alunimum kurang banyak dipilih sebagai material. Solusinya, kembali pada bagaimana alam mengajari manusia. Kali ini fenomena alam yang menjadi inspirasi adalah tulang makhluk hidup, yang susunan dan strukturnya simpel dan cerdas. Di situ, bagian solid dan berat hanya dibuat pada bagian yang memang menerima beban paling besar. Pada saat rahasia kehebatan tulang itu diaplikasikan pada teknologi otomotif, maka yang kemudian tercipta adalah busa metal.

Resepnya, rasio antara rigiditas dengan densitas harus sempurna betul. Menurut para ahli busa aluminum dapat diproduksi dengan menyemburkan gas atau butir bahan kimia reaktif ke dalam bubur aluminum. ‘’Busa metal punya prospek bagus bagi teknologi otomotif di masa datang, sebab ia punya kekuatan torsi sehingga sanggup mendistribusikan gaya ke berbagai arah,’’ kata Jean-Mark Segaud dari BMW Group. Di alam, mekanisme itu tampak pada kepala gajah yang bobotnya tak seberapa dibanding kemampuannya mendorong dan menyangga beban.

Komputer

Contoh lain pada alam bagaimana sebuah benda mampu menyangga beban melebihi beratnya sendiri adalah pepohonan. Kemampuan pohon bertahan dari tiupan angin juga menjadi pelajaran mengenai distribusi torsi. Untuk menerjemahkan fenomena alam agar bisa dimengerti secara komprehensif, para insinyur otomotif menggunakan program computer aided optmisation (CAO). Program ini merupakan ciptaan para peneliti material pada Karlsruhe Research Centre pimpinan Profesor Mattheck. Karena keahliannya di bidang itu, ia sampai dijuluki ‘’tree whisperer’’.

Di situ, kalkulasi ke arah optimasi bentuk dan struktur komponen mesin didasarkan pada hukum pertumbuhan tanaman. Para insinyur juga memanfaatkan statika alam pada program pengembangan mesin. Dalam hal ini, mereka dibantu program komputer berbasis soft kill option (SKO), untuk menemukan struktur optimal atau paling ringan pada crankcase, bagian paling besar pada mesin mobil. Komputer mengetes crankcase dengan menggunakan algoritma matematika, dalam 15 tahap, sampai ditemukan spesifikasi yang sempurna bagi komponen yang diinginkan. Beban pada komponen pun tak luput dari evaluasi.

Khususnya untuk menentukan pada bagian mana kompenen tersebut yang menerima beban paling berat, mana yang bebannya kecil. Tujuan analisis komputer di sini adalah untuk menciptakan komponen yang ringan tapi sanggup menjalankan tugas berat, tahan lama, presisi, dan memenuhi syarat termodinamika.

Masterpiece alam

Perpaduan antara alam dan teknologi telah membantu manusia menciptakan rekor. Yakni ketika para insinyur BMW Group menciptakan mobil bertenaga hidrogen H2R. Masih dalam format prototipe, mobil ini mampu mencapai kecepatan dari 0 hingga 60 mil per jam dalam enam detik. Dipacu pada kecepatan puncak, H2R mampu melaju pada 186,52 mil per jam. H2R bisa melakukan itu berkat aerodinamikanya yang telah mengalami optimasi. Kini H2R sudah mendapat sertifikat Federasi Otomotif Internasional (FIA). Bentuk fisik H2R menyerupai ikan lumba-lumba serta burung penguin, sehingga nyaris tanpa hambatan ketika bergerak. Ia juga memiliki sirip untuk mengatur keseimbangan. Bentuknya streamline, meniru alam, sehingga aliran udara yang menerpa bebas mengalir. Turbulensi udara pun rendah. Sebagai hasil karya manusia, tentu saja H2R masih kalah dari ciptaan Tuhan. Koefisien geseknya pada H2R mencapai 0,21 sedangkan penguin cuma 0,07. Sekali lagi, alam adalah gudang inspirasi tiada batas bagi manusia. Alam menyimpan ‘’masterpiece’’, yang oleh para insinyur otomotif ingin disajikan ke dalam mobil hasil karya mereka.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s