Material pada Manufacture

Sebagian besar bahan material dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kategori dasar: Metal, Ceramics, dan Polymer. Sifat mekanik dan fisik dari ketiga material tersebut sangatlah berbeda, dan perbedaan ini mempengaruhi proses pembuatan yang dapat digunakan untuk menghasilkan produk dari bahan tersebut. Selain tiga kategori dasar, ada Compsite, yaitu campuran nonhomogen dari tiga tipe material dasar lainnya yang sangat unik. Klasifikasi keempat bahan material tersebut digambarkan sebagai berikut: 

Gambar. Klasifikasi empat bahan material teknik

Metals (Logam)

Logam yang biasa digunakan dalam manufacture pada umumnya bersifat paduan/campuran, yang terdiri dari dua atau lebih unsur, dengan setidaknya salah satunya adalah unsur logam (fe). Logam dan logam pudan dapat dibagi menjadi dua kelompok dasar: (1) Besi/ferrous(fe) dan (2) bukan besi/non ferrous.

    Logam Ferrous, material ini meliputi baja dan besi tuang(cast iron). Logam ini merupakan kelompok yang paling penting secara komersial, lebih dari tiga perempat tonase logam di seluruh dunia. Besi murni memiliki penggunaan komersial yang terbatas, tetapi bila dicampur dengan karbon, dapat memiliki lebih banyak kegunaan dan nilai komersial yang lebih besar daripada logam lainnya. Paduan besi dan karbon berupa baja dan besi tuang.

    Baja(steel) dapat didefinisikan sebagai besi-karbon karena mengandung campuran 0,02% s/d 2,11% karbon. Dan juga merupakan kategori yang penting dalam grup Logam Ferrous. Komposisinya juga sering mencakup banyak unsur paduan, seperi kromium, mangan, nikel, dan molybdenum untuk meningkatkan sifat-sifat logam. Baja sering digunakan sebagai bahan konstruksi(jembatan, balok, dan paku). Transportasi (Truck, mobil, rolling stock dan rel kereta api)

    Besi Tuang/Cor/cast-iron, adalah paduan besi dan karbon(2% sampai 4%) yang digunakan dalam pengecoran ( terutama sand casting). Silicon juga terdapat dalam paduan dengan jumlah(dari 0,5% sampai 3%), dan unsu-unsur lainnya juga seriing ditambahkan agar mendapatkan sifat-sifat yang diinginkan pada bagian cetakan. Peng-aplikasiannya mencakup blok silinder dan kepala mesin pembakaran internal.

Logam Non-Ferrous, termasuk unsur metalic dan berbagai unsur campuran lainnya. Namun dalam beberapa kasus logam paduan lebih sering dibutuhkan secara komersial daripada logam murni. Logam non-ferrous, termasuk dalam logam murni dan paduan dari aluminiu, tembaga, emas, magnesium, nikel, silver, tin, titanium, seng dan logam lainnya. 

Ceramics (Keramik)

Keramik didefinisikan sebagai senyawa yang mengandung unsur logam (atau semi metalic) dan unsur non-logam. Tipikal Unsur non-logam yang khas adalah oksigen, nitrogen, dan karbon. Keramik mencakup berbagai bahan tradisional dan modern. 

• Keramik tradisional, beberapa di antaranya telah digunakan selama ribuan tahun, termasuk tanah liat (banyak tersedia, terdiri dari partikel halus aluminium silikat hidro dan mineral lain yang digunakan dalam pembuatan batu bata, ubin, dan tembikar); silica (dasar untuk hampir semua produk kaca); dan alumina dan silicon carbide (dua bahan abrasif yang digunakan dalam penggilingan). 
• Keramik modern mencakup beberapa bahan sebelumnya, seperti alumina, yang sifatnya ditingkatkan dalam berbagai cara melalui metode pemrosesan modern. Keramik baru termasuk Carbide (karbida logam) seperti tungsten karbida dan titanium karbida, yang banyak digunakan sebagai bahan alat pemotong; dan logam nitrides atau semimetal nitrida seperti titanium nitrida dan boron nitrida, digunakan sebagai alat pemotong dan bahan abrasif gerinda. 

Untuk keperluan pengolahan, keramik dibedakan menjadi keramik kristal dan gelas. Masing-masing  mempunyai metode pembuatan yang berbeda. Keramik kristal dibentuk dengan serbuk yang kemudian dibakar(dipanaskan hingga suhu dibawah titik leleh). Sedangkan  Keramik kaca dapat dilebur dan dituang kemudian dibentuk dalam proses seperti peniupan kaca tradisional.

Polymers

Polymer adalah senyawa yang terbentuk dari unit struktural berulang yang disebut mers, yang atomnya berbagi elektron untuk membentuk molekul yang sangat besar. Polymer biasanya terdiri dari karbon ditambah satu atau lebih unsur lain, seperti hydrogen, nitrogen, oxygen, dan Chlorine. Polymer dibagi menjadi tiga kategori yaitu : polymer thermoplastik, polymer thermosetting, dan elastomer.

    Polymer thermoplastic dapat mengalami beberapa siklus pemanasan dan pendinginan tanpa mengubah struktur molekul polimer secara substansial. Thermoplastik umumnya termasuk polyethylene, polystyrene, polyvinylchloride, dan nylon. Polymer Thermosetting secara kimiawi mengubah (mengeringkan) struktur menjadi kaku pada pendinginan dari kondisi plastik yang dipanaskan; oleh karena itu dinamakan thermosetting. Jenis anggota ini termasuk phenolics, resin amino, dan epoxies. Beberapa polymer ini diawetkan dengan mekanisme selain pemanasan. Elastomer adalah polymer yang menunjukkan sifat elastis yang signifikan, seperti karet dari alam, neoprenw, silicone, dan polyurethane.

Composites (Komposit)

Komposit sebenarnya bukan merupakan kategori bahan yang terpisah; mereka adalah campuran dari tiga jenis lainnya. Komposit adalah material yang terdiri dari dua fase atau lebih prosesyang diolah secara terpisah dan kemudian digabung bersama untuk mencapai sifat-sifat yang lebih unggul daripada yang dimiliki oleh konstituennya. Istilah fase mengacu pada massa material yang homogen, seperti agregasi butiran dengan struktur sel satuan identik dalam logam padat. Biasanya struktur komposit terdiri dari partikel atau serat satu fasa yang bercampur dalam fasa kedua yang disebut matriks

    Komposit dapat ditemukan di alam (misalnya kayu), dan dapat diproduksi secara sintetis. Jenis yang disebut sintesis lebih menarik di sini, dan itu mencakup serat kaca dalam matriks polymer, seperti plastik yang diperkuat serat; serat polymer dari satu jenis dalam matriks polymer kedua, seperti komposit epoxsi-Kevlar; dan keramik dalam matriks logam, seperti tungsten karbida dalam pengikat kobalt untuk membentuk alat pemotong karbida yang disemen. 

    Sifat komposit bergantung pada komponen, bentuk fisik, dan cara penggabungannya untuk membentuk akhir bahan. Beberapa komposit menggabungkan sifat kekuatan yang tinggi dengan yang ringan dan cocok untuk aplikasi seperti komponen pesawat terbang, badan mobil, lambung kapal, raket tenis, dan pancing. Lalu ada jenis Komposit lain yang kuat, keras, dan mampu mempertahankan sifat bahan pada suhu tinggi, misalnya alat pemotong karbida yang disemen.

Dikutip dan dirangkum dari buku berikut:

Groover, Mikell P. 2010"Fundamentals of modern manufacturing: materials, processes, and systems, 4th ed"e United States of America: Thomson Digital.