Amerika Serikat Menghadapi Tantangan Industri, Laboratorium Oak Ridge Dorong Teknologi Manufaktur Canggih untuk Memperbaiki Rantai Pasokan

Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL) dan mitranya dari industri sedang menerapkan teknologi manufaktur canggih, seperti pencetakan 3D berat dan otomatisasi berbasis kecerdasan buatan, untuk memperbaiki masalah rantai pasokan industri Amerika Serikat. Misalnya, di sebuah fasilitas canggih di Tennessee, sebuah robot tiga lengan bernama MedUSA sedang membuat sebuah bejana tekan nuklir berukuran tiga kali lima kaki, dengan memandu baja cair untuk dirakit. Di dekatnya, terdapat model penghalang benturan besar setinggi 12 kaki yang terbuat dari plastik kuat daripada kayu tradisional. Ini semua adalah uji coba nyata untuk masa depan industri Amerika.

Sektor industri Amerika Serikat menghadapi hambatan operasional yang serius, yang berasal dari rantai pasokan yang tidak teratur dan kekurangan pekerja terampil, menyebabkan keterlambatan ekstrem di bidang infrastruktur seperti listrik dan air, dengan waktu tunggu untuk mendapatkan komponen khusus utama sekarang dapat melebihi sepuluh tahun.

Tujuan Konferensi M2IND

Lebih dari 350 pemimpin berkumpul di ORNL untuk Hari Inovasi Material dan Manufaktur (M2IND). Mereka membahas metode untuk mempercepat adopsi teknologi manufaktur canggih. Tujuan M2IND sederhana namun ambisius: menghilangkan hambatan administratif dan teknis yang memperlambat teknologi canggih dan mengubah terobosan laboratorium menjadi kenyataan pabrik sebelum waktu habis. Direktur MDF Ryan Dehoff menyatakan, "Kami ingin memastikan untuk mendapatkan masukan dari industri untuk membimbing penelitian kami dan memastikan bahwa pekerjaan di Oak Ridge dan Fasilitas Demonstrasi Manufaktur (MDF) bernilai bagi produsen Amerika dan mempertimbangkan rantai pasokan yang diperlukan untuk mengkomersialkan teknologi baru."

Acara ini menampilkan dua struktur nuklir besar yang dicetak 3D. Para peneliti bekerja sama dengan Universitas Maine untuk mencetak model penghalang benturan dari polimer fiberglass. Komponen besar ini melindungi kontainer bahan bakar nuklir bekas yang digunakan dalam transportasi dan menggantikan desain kayu tradisional. Para ilmuwan juga menggunakan sistem robot tiga lengan untuk mencetak bejana tekan baja dengan geometri kubah yang kompleks. Proyek ini menunjukkan bagaimana manufaktur aditif dapat memproduksi komponen logam besar yang biasanya menghadapi masalah produksi. Bejana reaktor standar menggunakan tempaan dan pengelasan besar, tetapi menghadapi batasan kapasitas domestik yang parah.

Bejana cetak 3D ini berfungsi sebagai studi kasus untuk menilai apakah manufaktur aditif merupakan alternatif yang layak.

Kebutuhan Ketahanan Rantai Pasokan

Peserta menekankan kebutuhan akan rantai pasokan yang tangguh, bahan alternatif, dan sertifikasi bagian yang lebih cepat. Mereka juga menyerukan penggabungan manufaktur dengan kecerdasan buatan, robotika, dan teknik digital. Kemitraan baru terbentuk dengan cepat, bertujuan untuk mengubah penelitian laboratorium menjadi alat praktis bagi produsen. Perwakilan dari empat kantor Departemen Energi dan pejabat pertahanan bergabung dengan para pemimpin di bidang manufaktur dan teknologi dari Departemen Energi. Peserta bersama-sama mengidentifikasi beberapa hambatan utama yang dihadapi industri Amerika, termasuk kapasitas produksi lokal yang terbatas untuk komponen logam besar dan waktu pengiriman komponen yang lama.

ORNL membentuk kemitraan industri utama untuk membawa penelitian ke dalam aplikasi pabrik yang praktis.

Namun, seperti yang ditekankan berulang kali oleh peserta forum, mencetak sebuah bagian hanyalah setengah dari pertempuran. Proses untuk mendapatkan sertifikasi penggunaannya di dunia nyata sering kali kehilangan momentum. Untuk mengisi celah ini, ORNL mengumumkan penelitian bersama dengan Laboratorium Nasional Idaho, yang bertujuan untuk menstandarkan metode sertifikasi digital di berbagai fasilitas. Para peneliti berharap untuk memberikan data yang diperlukan bagi regulator untuk mensertifikasi komponen energi nuklir dan energi cetak 3D dalam hitungan bulan, bukan tahun. Mereka berencana untuk mencapai tujuan ini dengan menggunakan sensor waktu nyata, pembelajaran mesin, dan algoritma pelacakan cacat selama proses konstruksi.

Kemitraan baru yang ditandatangani dengan raksasa energi seperti SLB dan Kairos Power menunjukkan arah kemajuan yang jelas. Amerika Serikat sedang bergegas untuk membangun kembali infrastruktur manufaktur domestiknya, dimulai dari pekerjaan laboratorium.

Tantangan Utama dalam Membangun Kembali Industri Amerika

Industri Amerika Serikat menghadapi tantangan besar dalam rantai pasokan, yang tidak hanya mempengaruhi efisiensi operasi manufaktur tetapi juga menyebabkan keterlambatan dalam pembangunan infrastruktur. Upaya yang dilakukan oleh Laboratorium Nasional Oak Ridge, khususnya melalui teknologi manufaktur canggih seperti pencetakan 3D, menunjukkan potensi transformatif. Pada saat yang sama, penekanan pada kebutuhan akan bahan alternatif dan sertifikasi bagian yang lebih cepat menyoroti kerapuhan ekosistem industri saat ini. Melalui pembentukan kemitraan industri utama, ORNL dan mitranya berharap dapat mempercepat transformasi ini, sehingga meningkatkan kemampuan dan daya saing manufaktur Amerika.