Pengembangan teknologi untuk mendukung transformasi industri tidak hanya membutuhkan material dan sistem yang semakin canggih, tetapi juga kemampuan memantau proses produksi secara akurat pada lingkungan ekstrem. Menjawab tantangan tersebut, Yuki Yoshimoto, mahasiswa Doctoral Double Degree in Electrical Engineering, Chiba University, Jepang, dan Universitas Indonesia, berhasil mengembangkan teknologi antena gelombang mikro tahan panas yang memungkinkan pemantauan kondisi di dalam tungku peleburan secara real-time.
Atas inovasi tersebut, Yuki berhasil menyelesaikan studi doktoralnya di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Indonesia (FTUI), dengan Indeks Prestasi Kumulatif (IPK) 3,91 dan predikat cum laude. Ia resmi menjadi Doktor ke-205 dari Departemen Teknik Elektro sekaligus Doktor ke-685 di lingkungan FTUI.
Inovasi tersebut dipresentasikan dalam sidang terbuka promosi doktor melalui disertasi berjudul “Antena Gelombang Mikro Polarisasi Melingkar untuk Tungku Peleburan Kering.” Penelitian ini merupakan bagian dari kolaborasi antara Sumitomo Metal Mining Co., Ltd., Chiba University, dan Universitas Indonesia yang berfokus pada pengembangan sistem pemantauan untuk proses pemurnian nikel menggunakan teknologi Rotary Kiln–Electric Furnace (RKEF).
Selama ini, industri peleburan logam masih menghadapi keterbatasan dalam memantau kondisi material di dalam tungku. Informasi proses umumnya diperoleh melalui analisis gas buang, pengukuran suhu pada dinding tungku, atau pengambilan sampel setelah proses produksi dihentikan. Metode tersebut belum mampu memberikan gambaran kondisi material secara langsung (real-time), padahal informasi tersebut sangat penting untuk meningkatkan efisiensi energi, menjaga kualitas produk, serta mengoptimalkan proses peleburan di tengah meningkatnya kebutuhan industri hilirisasi mineral di Indonesia.
Sebagai solusi, Yuki mengembangkan sistem pencitraan (microwave imaging) berbasis radar gelombang mikro. Berbeda dengan sensor optik maupun kamera inframerah yang sulit bekerja di lingkungan dengan temperatur tinggi, debu, dan nyala api, gelombang mikro memiliki panjang gelombang yang mampu menembus kondisi tersebut sehingga berpotensi memberikan informasi langsung mengenai kondisi material di dalam tungku.
”Tantangan terbesar dalam pengembangan teknologi ini adalah belum tersedianya antena radar yang mampu beroperasi secara stabil pada suhu hingga 500°C, serta belum adanya metode yang dapat membaca kandungan logam dari sinyal radar yang dipantulkan material di dalam tungku,” papar Yuki dalam presentasinya.
Untuk menjawab tantangan tersebut, Yuki merancang antena mikrostrip berpolarisasi melingkar menggunakan substrat cordierite, material keramik yang memiliki koefisien muai panas sangat rendah sehingga tetap stabil pada temperatur tinggi. Antena juga dilengkapi saluran pencatu (feeding line) khusus yang menjaga konektor tetap berada pada area bersuhu lebih rendah, sehingga keseluruhan sistem dapat digunakan sebagai radar aktif pada lingkungan ekstrem.
Salah satu kebaruan utama penelitian ini adalah keberhasilan mengembangkan antena radar aktif berpolarisasi melingkar pertama yang mampu bekerja secara stabil pada suhu 500°C. Berbeda dengan penelitian sebelumnya yang umumnya menggunakan antena berpolarisasi linear dengan bandwidth terbatas, desain yang dikembangkan Yuki menghasilkan pita frekuensi yang lebih lebar, stabil terhadap perubahan temperatur, serta lebih efektif dalam mengurangi gangguan (noise) akibat pantulan berulang di dalam ruang tertutup seperti tungku peleburan.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa pada suhu ruang antena bekerja pada frekuensi 5,357 GHz dengan impedance bandwidth 1,46 GHz (27,5%), axial ratio bandwidth 1,13 GHz (21,3%), serta gain maksimum 12,2 dBic. Ketika diuji hingga 500°C, frekuensi kerja hanya bergeser sekitar 135 MHz menjadi 5,222 GHz, namun masih tetap berada dalam rentang operasi yang diinginkan karena memiliki impedance bandwidth sebesar 1.320 MHz, axial ratio bandwidth 890 MHz, dan gain sekitar 8,6 dBi. Hasil tersebut menunjukkan bahwa antena tetap mampu bekerja secara andal meskipun berada pada kondisi temperatur ekstrem.
Selain mengembangkan perangkat keras, penelitian ini juga membuktikan kemampuan radar gelombang mikro dalam mendeteksi perubahan kandungan logam di dalam material. Melalui eksperimen laboratorium menggunakan campuran pasir silika dan partikel baja tahan karat, sistem mampu membedakan variasi kandungan logam mulai dari 0%, 5%, 10%, hingga 15% berdasarkan perubahan karakteristik pantulan gelombang mikro. Penelitian juga menunjukkan bahwa radar mampu mendeteksi perubahan permitivitas material hingga sekitar 0,08–0,10, sehingga berpotensi digunakan untuk memantau distribusi material selama proses peleburan berlangsung.
«Keunggulan lain dari penelitian ini adalah pemanfaatan polarisasi melingkar sebagai mekanisme alami untuk menyaring gangguan sinyal. Hasil simulasi memperlihatkan bahwa komponen cross-polarization mampu memisahkan pantulan langsung dari material terhadap pantulan berulang yang berasal dari dinding tungku. Dengan pendekatan tersebut, sistem radar dapat menghasilkan informasi yang lebih akurat mengenai kondisi material, bahkan diperkirakan mampu membedakan perubahan kadar air hingga sekitar 5 persen,» jelas Yuki.
Selain berpotensi diterapkan pada industri peleburan nikel, baja, dan logam lainnya, konsep antena tahan panas yang dikembangkan juga membuka peluang pemanfaatan pada berbagai lingkungan ekstrem, termasuk sistem pemantauan aktivitas vulkanik, pemantauan proses pembakaran industri, hingga aplikasi radar pada fasilitas bersuhu tinggi lainnya.
Dekan Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Prof. Kemas Ridwan Kurniawan, S.T., M.Sc., Ph.D., menyampaikan, “Program double degree yang dijalankan bersama Chiba University merupakan salah satu wujud komitmen FTUI dalam membangun ekosistem riset bertaraf internasional. Penelitian Yuki tidak hanya menghadirkan terobosan di bidang teknologi antena dan sistem radar, tetapi juga menawarkan solusi yang relevan bagi industri peleburan dan pengolahan mineral yang menjadi sektor strategis bagi Indonesia. Inovasi seperti ini diharapkan dapat memperkuat daya saing industri nasional melalui pemanfaatan teknologi yang lebih presisi, efisien, dan berkelanjutan,” ujar Prof. Kemas.
Yuki Yoshimoto menjelaskan bahwa penelitian ini dilatarbelakangi oleh kebutuhan industri terhadap teknologi pemantauan yang mampu bekerja secara langsung pada lingkungan yang selama ini sulit dijangkau sensor konvensional.
“Kami ingin menghadirkan sistem yang memungkinkan operator mengetahui kondisi material di dalam tungku tanpa harus menghentikan proses produksi. Dengan memanfaatkan antena tahan panas dan teknologi radar gelombang mikro, proses peleburan dapat dipantau secara real-time sehingga keputusan operasional dapat dilakukan lebih cepat dan lebih akurat. Saya berharap penelitian ini dapat menjadi langkah awal menuju penerapan sistem pemantauan cerdas pada industri peleburan dan berbagai aplikasi di lingkungan ekstrem lainnya,” ungkap Yuki.
Sidang promosi doktor Yuki Yoshimoto dilaksanakan pada 1 Juli 2026 dan dipimpin oleh Prof. Dr.-Ing. Ir. Dalhar Susanto sebagai Ketua Sidang. Penelitian ini dibimbing oleh Prof. Ir. Widjojo Adi Prakoso, M.Sc., Ph.D. sebagai promotor dan Prof. Dr. Ir. Eko Tjipto Rahardjo, M.Sc. sebagai ko-promotor. Dewan penguji terdiri atas Prof. Ir. Purnomo Sidi Priambodo, M.Sc., Ph.D.; Prof. Dr. Ir. Fitri Yuli Zulkifli, S.T., M.Sc., IPU.; Dr. Ir. Catur Apriono, S.T., M.T., Ph.D.; Prof. Dr. Ir. Sri Harjanto; dan Prof. Dr.-Ing. Mudrik Alaydrus.
***
Kantor Komunikasi Publik
Fakultas Teknik Universitas Indonesia
