Majalah MMC

Kenichi Sato, Bagian Pengembangan Pelapisan, Departemen Pengembangan Material, Pabrik Tsukuba / Masakuni Takahashi, Manajer Umum, Departemen Pengembangan Material, Pabrik Tsukuba / Takuya Ishigaki, Manajer, Bagian Pengembangan Pelapisan, Departemen Pengembangan Material, Pabrik Tsukuba

Dengan komponen mobil di urutan teratas, material yang ditentukan untuk komponen ini oleh produsen menjadi lebih keras. Seiring dengan kecenderungan ini, alat pemotong dituntut untuk memiliki ketahanan aus yang lebih baik. Namun, peningkatan ketahanan aus menyebabkan frekuensi alat yang terkelupas meningkat, yang pada gilirannya menyebabkan cacat pada produk, sehingga mustahil untuk menjamin stabilitas dalam produksi. Pengembangan kolaboratif sebagai respons terhadap permintaan dari pelanggan untuk memecahkan masalah ini harus dimulai. Berdasarkan temuan di Central Research Institute, Pabrik Tsukuba mengerjakan pengembangan alat dengan kerja sama yang erat dengan Plant Engineering Group. Hasilnya, solusi yang diberikan dapat meningkatkan ketahanan aus dan stabilitas tepi alat secara signifikan.

Berasal dari permintaan pelanggan

– Pertama-tama, tolong ceritakan kepada kami apa yang melatarbelakangi pengembangan produk baru ini.

Takahashi: Alasan di balik pengembangan produk baru dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori utama. Satu adalah permintaan dari pelanggan, dan yang lainnya adalah kebutuhan untuk mengembangkan teknologi baru. Pengembangan seri MC6100 dimulai dengan permintaan dari pelanggan luar negeri; tetapi permintaan ini juga sangat sesuai dengan teknologi baru yang sedang dikembangkan.

Sato: Permintaan dari pelanggan, produsen suku cadang mobil, adalah agar alat dapat bertahan lebih lama. Selain itu, pelanggan juga ingin meningkatkan efisiensi pemesinan, yang memerlukan peningkatan kinerja alat. Dalam kasus ini, ada satu hal yang berbeda, yaitu koordinasi penuh dengan pelanggan selama pengembangan. Pekerjaan pengembangan produk baru biasanya dilakukan secara internal, jadi ini merupakan kasus yang tidak biasa.

– Sekalipun pelanggan membuat permintaan, tidak mudah untuk melanjutkannya tanpa teknologi yang dapat menanggapinya, bukan?

Ishigaki: Ya. Menanggapi permintaan untuk memperpanjang umur pakai alat berarti meningkatkan ketahanan aus. Mitsubishi Materials memiliki produk yang dilapisi dengan teknologi CVD. CVD adalah singkatan dari Chemical Vapor Deposition, yang merupakan metode pembentukan lapisan tipis yang terbuat dari berbagai macam zat. Teknologi pelapisan CVD kami sangat baik dan lapisan film tipis CVD memiliki ketahanan aus yang luar biasa; namun, lapisan ini perlu dikontrol secara tepat untuk mencegah terkelupas. Untungnya, kami telah berupaya mengembangkan teknologi yang mencegah terkelupas untuk memaksimalkan ketahanan aus yang tinggi.

Sato: Bahan yang dapat digunakan untuk pelapis keras terbatas. Mempertimbangkan cara untuk mencapai ketahanan aus dan stabilitas tepi alat dalam berbagai kombinasi dan kondisi yang berbeda merupakan pencarian abadi. Kami telah mengumpulkan teknologi untuk meningkatkan ketahanan aus, dan salah satunya adalah Teknologi Tekstur Super Nano.

Teknologi super untuk meningkatkan ketahanan aus

– Mengapa Anda menambahkan “Super” ke Teknologi Tekstur Nano yang ada?

Ishigaki: Teknologi tekstur nano merupakan salah satu bidang penelitian Central Research Institute. Kami telah mengembangkan teknologi untuk meningkatkan ketahanan aus dengan menyatukan arah pertumbuhan kristal, dan telah memperoleh hak paten sejak tahun 2000. Karena kami telah meningkatkan teknologi tersebut secara signifikan untuk kasus ini, kami memutuskan untuk menambahkan kata “Super” pada namanya. Dalam hal peningkatan teknologi, ukuran butiran dan arah pertumbuhan butiran _kristal​ ​_Al2O3 tidak merata pada teknologi awal. Oleh karena itu, kami mencoba meningkatkan keseragaman ukuran butiran. Ini disebut Teknologi Tekstur Nano. Selain itu, kami meningkatkan keseragaman arah pertumbuhan kristal. Ini disebut Teknologi Tekstur Super Nano. Memastikan presisi dan keseragaman yang lebih tinggi dalam pertumbuhan kristal secara signifikan meningkatkan ketahanan aus.

Takahashi: Saya yakin bahwa Mitsubishi Materials kini memiliki teknologi kelas atas yang dibutuhkan untuk mengoptimalkan pertumbuhan kristal. Alasan mengapa kami dapat mencapai perkembangan teknologi yang tinggi adalah karena kami, kelompok pengembangan, dan Central Research Institute selalu bekerja sama untuk mengumpulkan pengetahuan. Teknologi dasar Super Nano Texture Technology dikembangkan oleh Central Research Institute.

– Namun, tidak selalu terjadi bahwa pengembangan teknologi unsur baru langsung mengarah pada komersialisasi, bukan?

Sato: Ya, benar. Pelanggan ingin kami menggunakan teknologi elemental kami untuk mengembangkan alat pemotong yang mampu memberikan kinerja luar biasa dalam kondisi pemesinan mereka. Dengan kata lain, pelanggan ingin tim pengembangan mengembangkan teknologi dan alat yang memberi mereka stabilitas dan kualitas unggul. Kemampuan untuk mengomersialkan teknologi elemental diperlukan untuk langkah berikutnya.

Dari mikro ke makro – Masalah yang disebabkan oleh perbedaan skala

– Saya bertanya-tanya apakah sulit untuk menerapkan teknologi yang dikembangkan di Institut Penelitian Pusat untuk produksi massal.

Takahashi: Itulah sebabnya Pusat Pengembangan ada. Sekalipun kami yakin bahwa teknologi unsur yang dikembangkan di laboratorium akan berhasil, kami memerlukan teknologi manufaktur untuk memproduksinya secara massal. Mengembangkan jenis teknologi manufaktur itu adalah peran kami.

Sato: Hingga tiga tahun lalu, saya bekerja di Central Research Institute untuk pengembangan teknologi dasar pelapis CVD, dan mempelajari tentang pengendalian arah pertumbuhan kristal di Central Research Institute. Setelah itu, saya dipindahkan ke Pabrik Tsukuba, tempat saya mulai mengerjakan seri MC6100. Namun, prasyarat untuk eksperimen skala mikro yang dilakukan di laboratorium dan produksi massal skala makro sangat berbeda. Untungnya, apa yang saya pelajari tentang teknologi dasar di Central Research Institute sangat membantu saya dalam memahami fenomena yang saya amati selama pengujian untuk produksi massal.

– Karena pengembangan seri MC6100 didasarkan pada permintaan pelanggan, apakah Anda merasa tertekan untuk bergerak cepat?

Ishigaki: Tepat sekali. Namun, tekanan itu tidak berarti kami dapat mengambil jalan pintas. Kami melanjutkan proses uji coba yang terus-menerus dan hati-hati, mengidentifikasi masalah melalui pengujian, dan melakukan penyesuaian yang sesuai hingga kami yakin bahwa kami tidak hanya dapat memenuhi, tetapi juga melampaui harapan pelanggan. Siklus PDCA juga penting diterapkan secara efisien dengan kecepatan tinggi. Hal ini karena skala produksi antara pengujian laboratorium dan produksi massal berbeda, kami melihat fenomena dalam fase produksi yang berbeda dari yang terlihat di laboratorium. Dan untuk membangun sistem produksi massal yang efisien, kami memerlukan kerja sama yang erat dari staf pelapis selama fase teknologi produksi dan manufaktur untuk memajukan pengembangan. Semakin banyak staf yang terspesialisasi yang terlibat dalam suatu proyek, semakin besar kebutuhan untuk bergerak maju dengan cepat.

Takahashi: Dalam siklus PDCA, penting untuk mengikuti aturan dan prinsip. Jika kita mengikuti aturan dan prinsip, akan lebih mudah bagi kita untuk menemukan parameter di mana masalah terjadi.

– Parameter dapat memengaruhi perubahan skala lab.

Sato: Distribusi beberapa parameter dapat berubah karena perubahan skala. Dalam kasus seperti itu, penting juga untuk kembali ke prinsip dasar, menetapkan hipotesis, lalu menguji hipotesis tersebut melalui eksperimen. Kami berkomunikasi erat dengan staf yang bertanggung jawab atas teknologi produksi tentang proses tersebut untuk memastikan bahwa setiap orang bergerak ke arah yang sama saat menetapkan hipotesis berdasarkan perubahan parameter menggunakan data terhitung yang disediakan oleh Central Research Institute.

Mengatasi kesulitan melalui pendekatan luar biasa dan kerjasama erat dengan pelanggan

– Apa tantangan terbesar Anda dalam mengembangkan seri MC6100?

Ishigaki: Karena ini berawal dari permintaan pelanggan, kami bekerja sama dengan pelanggan tersebut sejak tahap awal. Kami berdiskusi panjang lebar untuk memahami apa yang sebenarnya mereka inginkan. Kemudian, kami memeriksa prototipe yang dibuat menggunakan peralatan permesinan di jalur produksi sebenarnya di bengkel pelanggan. Kami tidak terbiasa menanggapi kebutuhan pelanggan secara spesifik, dan ini merupakan perubahan yang sangat menantang dalam pendekatan kami.

Sato: Saat melakukan pengujian pada jalur produksi pelanggan, staf kami mengunjungi lokasi pengujian. Berdiri di samping mesin yang sedang diuji, staf kami mendengarkan pendapat operator dengan saksama. Selain itu, staf dan tenaga penjualan dari Mitsubishi Materials berbincang dengan teknisi pelanggan untuk menentukan arah perbaikan. Dengan mengulangi proses ini, kami terus meningkatkan ketahanan aus. Namun, saat kami mencapai tingkat yang kami rasa sangat dekat dengan tujuan kami, kami menemui masalah akhir yang sulit dipecahkan.

– Masalah apa yang Anda hadapi?

Takahashi: Dalam mode tertentu, mesin uji di pelanggan menyebabkan kerusakan tertentu. Jika kami memecahkan masalah ini, kami akan mencapai tujuan. Namun, meskipun kami mencoba, uji coba dan kesalahan menggunakan peralatan kami gagal untuk meniru kerusakan yang diamati pada jalur pelanggan.

Sato: Berdasarkan diskusi teoritis kami tentang penyebab masalah tersebut, satu ide muncul di benak kami. Kami pikir kerusakan mungkin terjadi pada tahap awal pemesinan. Jika kami dapat mengidentifikasi penyebabnya pada tahap tersebut, kami akan dapat mengatasi masalah tersebut. Namun, untuk menguji hipotesis kami, kami harus menggunakan peralatan pemesinan milik pelanggan dan mematikannya di tengah operasi untuk memeriksa tepi pahat. Bagi pelanggan, menghentikan pemesinan di tengah proses adalah hal yang mustahil. Namun, kami menjelaskan bagaimana menghentikan proses akan memungkinkan kami untuk lebih memahami masalah tersebut dan bagaimana hal ini akan membawa kami lebih dekat ke solusi.

– Dan bagaimana Anda bisa menyelesaikan masalah tersebut?

Ishigaki: Hasil percobaan mengonfirmasi hipotesis kami. Karena kerusakan terjadi pada tahap awal pemesinan, kami dapat mengidentifikasi solusi untuk menguranginya. Kami menguji prototipe yang telah disempurnakan, dan kami berhasil. Keberhasilan ini, bersama dengan ketahanan aus yang dibutuhkan yang telah kami capai, membuat pelanggan sangat senang.

Menambahkan dua teknologi baru meningkatkan stabilitas

– Saya memahami bahwa selain Teknologi Tekstur Super Nano, teknologi baru lainnya diterapkan pada seri MC6100.

Sato: Ya, salah satunya adalah pengurangan retakan mendadak, yang diselesaikan dengan menggunakan saran dari pelanggan. Pelapisan CVD terbentuk pada suhu tinggi, dan tegangan tarik terjadi pada lapisan pelapis selama pendinginan. Pemesinan dengan tepi alat yang tidak stabil selama waktu tersebut menciptakan keausan benturan yang tidak merata dan retakan cenderung menjadi lebih besar karena tegangan tarik tidak dapat mengurangi perluasan retakan. Beginilah terjadinya retakan. Tantangannya adalah mengurangi tegangan tarik untuk menyelesaikan masalah.

Takahashi: Bagaimana kami mengurangi tekanan tarik masih menjadi rahasia, tetapi solusinya muncul melalui proses percobaan dan kesalahan yang berulang. Kami juga menerapkan siklus PDCA.

– Apa teknologi lainnya, Super TOUGH-Grip?

Ishigaki: Mitsubishi Materials telah mengembangkan teknologi TOUGH-Grip, yang merekatkan dua lapisan pelapis yang berbeda dengan kuat. Secara khusus, teknologi ini digunakan untuk merekatkan lapisan Al ₂ O ₃ (aluminium oksida) dan lapisan TiCN (titanium karbon nitrida), yang merupakan dasar dari lapisan Al ₂ O _3. Dengan membuat butiran kristal lebih halus, permukaan perekat lapisan Al ₂ O ₃ dan TiCN meningkat, dan daya rekat antar lapisan pelapis pun meningkat. Dengan kata lain, teknologi baru ini lebih efektif mengurangi pengelupasan lapisan pelapis dibandingkan dengan teknologi yang sudah ada. Uji ketahanan pengelupasan untuk Super TOUGH-Grip menunjukkan bahwa daya rekat meningkat 1,6 kali lipat.

Sato: Untuk mengikat _Al2O3 dan _TiCN, yang memiliki struktur kristal berbeda, pertama-tama kami perlu mempelajari sebanyak mungkin tentang karakteristik dasar setiap struktur kristal. Dengan pengetahuan tersebut, kami dapat meningkatkan kekuatan perekat. Selama proses pengembangan tertentu, kerja sama dari anggota Departemen Teknik Pabrik memungkinkan kami untuk melakukan eksperimen berulang kali menggunakan tungku pelapis yang sebenarnya.

Takahashi: Tim pengembangan dan Departemen Teknik Pabrik kami menjalani setiap langkah proses dengan komunikasi yang erat. Seluruh staf di Pabrik Tsukuba sering bertukar pendapat dengan tujuan mempertahankan fokus yang jelas pada tujuan. Salah satu kekuatan utama kami adalah penekanan pada kerja sama ini.

Ketahanan terhadap keausan dan cacat adalah tema abadi

– Hasil dari teknologi baru ini adalah seri MC6100, bukan?

Ishigaki:​ ​_MC6115 ditujukan untuk pemotongan berkecepatan tinggi. Dengan menerapkan lapisan _Al2O3 tebal yang dibuat menggunakan Teknologi Tekstur Super Nano, ketahanan aus yang sangat baik dapat dicapai selama pemesinan saat suhu tepi pahat cenderung tinggi, mirip dengan kondisi yang ditemukan selama pemotongan berkecepatan tinggi dan pemesinan efisiensi tinggi. Sedangkan untuk _MC6125, dengan menambahkan zat berbasis Ti atau _lapisan laminasi _Al2O3 ke lapisan _Al2O3 Teknologi Tekstur Super Nano, kami mencapai tingkat kinerja pemesinan yang mampu merespons berbagai aplikasi yang lebih luas.

– Bagaimana reaksi pelanggan?

Sato: Hal yang paling memuaskan pelanggan adalah perpanjangan masa pakai alat. Karena kondisi seperti kecepatan pemrosesan dan pemesinan dapat ditingkatkan, kami mendengar dari pelanggan bahwa produktivitas juga meningkat. Kami sangat senang karena pencapaian tersebut merupakan tujuan pengembangan. Hal lain yang kami lakukan adalah menggunakan warna emas untuk warna luar. Selama pengembangan, pelanggan menginginkan tepi alat yang khas untuk menunjukkan statusnya sebagai "bekas pakai atau belum dipakai." Saat kami mengirimkan seri MC6100 kepada pelanggan, sebagian besar pelanggan tampaknya terkesan dengan warnanya. Warnanya juga tampaknya membantu negosiasi. Ini hanya hal kecil, tetapi kami senang telah memilihnya.

– Bagaimana dengan biaya teknologi baru termasuk pelapisan emas?

Ishigaki: Harga hampir sama dengan harga peralatan yang ada. Biaya menjadi masalah prioritas sejak tahap produksi massal, jadi kami memeriksa berbagai aspek lini produksi, termasuk alur setiap item melalui kerja sama di seluruh pabrik. Biaya ditentukan oleh waktu produksi. Namun, karena penjualan pelanggan berjalan sangat baik, produksi sesuai spesifikasi awal juga berjalan lancar tanpa perlu ada perubahan.

– Menurutmu, ke arah mana kamu akan bergerak sekarang?

Takahashi: Meningkatkan ketahanan terhadap keausan dan cacat merupakan tema abadi untuk alat pemotong, jadi kami akan terus berupaya di area ini. Kami juga perlu mempertimbangkan perubahan pada mesin mobil. Kami harus mengamati bagaimana kebutuhan pelanggan berubah seiring dengan beralihnya produksi mobil sepenuhnya ke kendaraan listrik. Perubahan kebutuhan mereka secara langsung memengaruhi arah pengembangan teknologi. Dengan mempertimbangkan kebutuhan dalam kualitas dan kecepatan pemesinan, kami akan terus berupaya memenuhi harapan pelanggan.