Perancangan Mutakhir Material Propelan Padat dengan Metode Pembuatan Prototipe Cepat

Rando Tungga Dewa, Aditia Aulia, Eka Irianto Bhiftime, Ariyo Nurachman Satya Permata, Ida Farida, Rashif Shiraj

Abstract


Teknologi amunisi dan persenjataan sangat berkembang pesat. Kemajuan teknologi dalam pengembangan material propelan sangat berpotensi besar. Kepadatan material yang tinggi dari propelan padat menyebabkan kepadatan energi yang tinggi (Energi yang dihasilkan oleh satu unit massa propelan disebut dengan kepadatan energi) yang dibutuhkan untuk menghasilkan gaya propulsi yang diperlukan. Propelan pada roket dibakar secara terkendali (deflagrasi) untuk menghasilkan daya dorong yang diinginkan. Propelan padat terdiri dari beberapa bahan kimia seperti oksidator, bahan bakar, pengikat, plasticizer, curing agent, stabilizer, dan cross-linking agent. 3D printing telah muncul sebagai platform teknologi serbaguna untuk desain berbantuan komputer (CAD) dan manufaktur aditif (AM). AM memungkinkan produksi suku cadang yang disesuaikan dari logam, keramik, dan polimer tanpa memerlukan cetakan atau permesinan yang kompleks untuk fabrikasi formatif dan subtraktif konvensional. Jelas bahwa propelan padat komposit akan secara signifikan mendapat manfaat dari kendala geometris yang teratasi dan kemudahan pembuatan yang ditawarkan oleh teknologi 3D printing. Sampai saat ini, studi mengenai kelayakan material propelan padat dengan menggunakan metode pembuatan cepat belum pernah dilakukan di Indonesia. Pada penelitian ini, propelan komposit berbasis Potassium dipilih dengan matriks photocurable resin sebagai pengikat. Serbuk iron oxide halus ditambahkan pada komposisi propelan dipenelitian ini. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui performa dari material propelan padat yang dibuat dengan menggunakan teknologi pembuatan cepat atau 3D printer. Dari hasil penelitian ini diharapkan untuk memperoleh propelan padat tanpa residu bahaya, dengan geometri tertentu yang tidak dapat dibuat dengan cara tradisional, mudah memproduksi sejumlah kecil propelan dengan harga murah, dan pengurangan berat dari propelan dan komponen.


Keywords


Propelan padat; Material energetik, 3D Printer

Full Text:

PDF

References


. Adel, W. M., Liang, G., Service life prediction of AP/Al/HTPB solid rocket propellant with consideration of softening aging behavior. Chinese Journal of Aeronautics. 2019 February; 32(2): p. 361. https://doi.org/10.1016/j.cja.2018.08.003

. Chandru, R. A., Balasubramanian, N., Oommen, C., Raghunandan, B. N., Additive Manufacturing of Solid Rocket Propellant Grains. Journal of Propulsion and Power. 2018; 34(4): p. 1090. https://doi.org/10.2514/1.B36734

. Chaturvedi, S., Dave, P. N., Solid propellants: AP/HTPBcomposite propellants. Arabian Journal of Chemistry. 2019 December; 12(8): p.2061-2068. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2014.12.033

. Yang, W., Hu, R., Zheng, L., Yan, G., & Yan, W., Fabrication and investigation of 3D-printed gun propellants. Materials & Design, 2020 July; 192: p.108761. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108761

. Chen, X., Lai, J., Chang, X.-l., Zhang, Y., Zhang, L., Wang, C., Compressive mechanical properties of HTPB propellant at low temperatures and strain rates. Results in Physics. 2017; 7: p. 4079–4084. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.10.034

. Li, M., Yang, W., Xu, M., Hu, R., Zheng, L., Study of photocurable energetic resin based propellants fabricated by 3D printing. Materials & Design, 2021 September; 207: p.109891. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109891

. Nihan, C., Chunlin, H., Siping, P., Additive manufacturing of energetic materials: Tailoring energetic performance via printing. Journal of Materials Science & Technology, 2022; 127: p.29-47. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.02.047

. Konstantin, A.M., Igor, V.F., Alla, N.P., FDM 3D printing of combustible structures: First results. Mendeleev Communications. 2022 April; 32 (2): p.228-230. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2022.03.025

. Allison, K.M., Whitney, A.N., Trevor, J.F., I. Emre, G., Steven, F.S., George, T.-C., Jeffrey, F.R., Selectively-deposited energetic materials: A feasibility study of the piezoelectric inkjet printing of nanothermites. Additive Manufacturing. 2018 August; 22: p.69-74. https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.05.003

. Dylan, J.K., Zaira, A., Miles, C.R., Alexander, I.L., Spencer, G.H., Prithwish, B., Feiyu, X., Michael, R.Z., Experimental observation of the heat transfer mechanisms that drive propagation in additively manufactured energetic materials. Combustion and Flame. 2020 May; 215: p.417-424. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2020.01.020

. Manman, L., Yuchen, G., Rui, H., Qionglin Wang., Weitao Yang., Thermal study of APNIMMO/CL-20 based propellants fabricated by 3D printing. Thermochimica Acta. 2021 December; 706: p.179072. https://doi.org/10.1016/j.tca.2021.179072

. McClain, M.S., Gunduz, I.E., Son, S.F., Additive manufacturing of ammonium perchlorate composite propellant with high solids loadings. Proceedings of the Combustion Institute. 2019; 37(3): p.3135-3142. https://doi.org/10.1016/j.proci.2018.05.052

. Zhang, J., He, K., Zhang, D., Dong, J.D., Li, B., Liu, Y.J., Gao, G.L., Jiang, Z.X., Three-dimensional printing of energetic materials: A review. Energetic Materials Frontiers. 2022 June; 3(2): p. 97-108. https://doi.org/10.1016/j.enmf.2022.04.001

. Rosita, G., Ability Test of Solid Composite Propellant Burning Rate Based on Composition of Fuel-Binder Ratio Using LAPAN’s HTPB. International Seminar on Aerospace Science and Technology IV; 2016; Jakarta, Indonesa.

. Sitompul, H. R., Wibowo, H. B., Abdillah, L. H., Ardianingsih, R., Restasari, A., Budi, R. S., . . . Baiquni, M., Integrated Quality Analysis Method of Aluminum for Composite Propellant Production. Jurnal Teknologi Dirgantara. 2021; p.177-192.




DOI: http://dx.doi.org/10.32497/jrm.v18i1.3877

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2023 Jurnal Rekayasa Mesin

_____________________________________________________________________

   

Publisher:

Mechanical Engineering Department, Politeknik Negeri Semarang (Semarang State Polytechnic)
Address: Jl. Prof. Sudarto, SH., Tembalang, Semarang
Email: jurnalrekayasamesin@polines.ac.id
WA: 085669661997

_____________________________________________________________________

Lisensi Creative Commons
This work is licensed under a License Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internasional.

View Statistics