Perpustakaan Digital ITB

Perancangan transduser ultrasonik daya tinggi untuk aplikasi sonikasi homogenisasi. Ultrasonikasi homogenisasi dengan fenomena kavitasi yang terbentuk dalam cairan akibat getaran yang dibangkitkannya, merupakan salah satu alat bantu yang banyak digunakan dalam berbagai proses bahkan dalam sonokimia, sel lisis hingga sintesis nano partikel. Alat ultrasonikasi untuk homogenisasi kerap sekali disebut sonikasi, terdiri dari generator ultrasonik, transduser atau konverter ultrasonik, booster mekanik dan horn atau probe (sonotrode) dengan frekuensi resonansi pada 20 kHz. Penelitian ini bertujuan untuk mendesain optimalisasi transduser ultrasonik. Pemilihan bahan, optimasi geometri dan ketahanan mekanik merupakan di antara sekian permasalahan yang menjadi perhatian dalam proses perancangan transduser. Ditambah pula, proses pengencangan atau pemberian pratekan saat perakitan transduser sangat mempengaruhi kinerja transduser. Pada penelitian ini akan dilakukan perancangan dan karakterisasi kinerja dengan tujuan untuk mendapatkan proses perancangan transduser dan sonotrode yang efektif dan efisien. Penelitian ini meliputi inisialisasi perancangan secara analitik menggunakan persamaan matematik, simulasi menggunakan Finite Element Analysis (FEA) dan optimalisasi rancangan, dilanjutkan dengan pengetesan eksperimen. Hasil-hasil eksperimen yang telah sesuai, yaitu transduser ultrasonik frekuensi 20 kHz akan menjadi tolak ukur dalam pembuatan prototipe. Dari hasil simulasi dan pengukuran diperoleh frekuensi resonansi seri, impedansi listrik, dan kopling elektromekanik efektif untuk transduser konfigurasi radiator 16×13 mm masing-masing adalah 20.15 kHz, 100 ?, dan 0,2229 dari hasil simulasi, sedangkan 20.17 kHz, 24.91 ?, dan 0,2033 diperoleh dari hasil pengukuran pada kondisi pratekan 15 kN atau identik dengan torsi 24 N.m. Persentase sebesar 0.01% diperoleh dari perbedaan frekuensi resonansi antara hasil simulasi dan eksperimen untuk transduser ini.