1  

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Salah satu bagian terpenting dari kehidupan adalah transportasi. Hal ini

dikarenakan setiap individu manusia memiliki mobilitas tersendiri. Mobilitas tersebut

membutuhkan suatu media yang dinamakan alat transportasi. Salah satu contoh alat

transportasi publik adalah kereta api.

Gambar 1.1 Kereta Api di Indonesia

Blok rem kereta api adalah bagian yang penting dalam sistem pengereman

kereta api. Blok rem kereta api terdiri dari dua jenis, yaitu blok rem metalik dan blok

rem komposit. Blok rem komposit mempunyai beberapa keunggulan dibanding blok

rem metalik antara lain yaitu:

1. Jauh lebih ringan sehingga mudah dalam pemasangan

2. Umur pemakaian rem jauh lebih lama

2  

3. Tingkat keausan rem yang rendah, dan

4. Perbandingan harga terhadap umur pemakaian yang lebih baik.

Gambar 1.2 Blok rem pada kereta

Gambar 1.3 Prototipe blok rem komposit

Blok rem komposit buatan lokal yang telah dikembangkan sebelumnya masih

mempunyai kekurangan yaitu salah satu bahan penyusunnya yang masih

Blok Rem

3  

menggunakan bahan sintetis. Bahan ini dapat menyebar ketika blok rem mengalami

aus sehingga dapat membahayakan kesehatan jika masuk ke dalam tubuh. Salah satu

cara untuk menanggulangi masalah tersebut adalah dengan cara mengganti bahan

sintetis tersebut dengan bahan alam yang tidak membahayakan kesehatan. Selain latar

belakang tersebut, penggunaan bahan alami pada rem komposit juga diharapkan dapat

meningkatkan kekuatan mekanik dari rem komposit tersebut.

I.2 Perumusan Masalah

Dalam dunia transportasi jalan rel di Indonesia, terdapat dua permasalahan

utama untuk aplikasi rem blok komposit dalam sistem perkereta-apian di Indonesia

yaitu :

1. Blok rem jenis komposit belum diproduksi di dalam negeri. Blok rem

dengan material komposit umumnya diimpor dari Australia, Jerman,

Jepang dan Cina, dan Argentina. Hal ini mengakibatkan harga komponen

rem komposit ini relatif mahal sehingga dapat membuat biaya operasional

kereta api menjadi mahal juga.

2. Permasalahan kedua adalah tipe roda dan kondisi jalan rel di Indonesia

sangat spesifik, sehingga blok rem komposit impor kurang cocok untuk

roda kereta api di Indonesia. Hal tersebut terlihat dari berbagai kegagalan

pada roda yang menggunakan blok rem komposit impor. Kegagalan

umumnya dalam wujud thermal crack. Kegagalan ini dapat memicu

kegagalan yang lebih besar berupa pecahnya roda.

4  

Gambar 1.4 Pecahnya roda kereta akibat penggunaan rem komposit yang kurang

tepat[10]

Dari dua permasalahan tersebut, kemudian dilakukan penelitian untuk membuat

rem komposit sehingga diharapkan dapat mengatasi kedua permasalahan tersebut.

Dari kajian ekonomi, penelitian tersebut dapat menghemat devisa negara yang

digunakan untuk mengimpor rem komposit sehingga diharapkan juga dapat

menurunkan biaya operasional kereta. Penelitian yang dilakukan tersebut juga dapat

mengatasi permasalahan kedua karena dengan melakukan penelitian sendiri, peneliti

dapat menghasilkan produk yang benar-benar cocok digunakan di Indonesia.

Salah satu keuntungan meneliti dan membuat rem komposit sendiri adalah

mudahnya peneliti mengubah parameter dari pembuatan rem tersebut sehingga hasil

yang diharapkan sesuai dengan yang diinginkan pengguna. Salah satu parameter yang

dapat diubah dalam penelitian adalah material penyusun rem komposit. Hal ini dapat

dilakukan ketika terdapat kekurangan pada material sebelumnya sehingga kualitas

rem komposit secara umum meningkat.

Secara umum, material komposit merupakan gabungan beberapa material

seperti polimer, elastomer, logam, keramik dan material gelas yang bergabung secara

maksroskopik. Masing-masing dari material tersebut mempunyai fungsi dan

karaketeristik yang berbeda-beda. Salah satu kekurangan dari material penyusun rem

komposit yang telah ada adalah adanya bahan-bahan yang kurang baik untuk

kesehatan manusia.

5  

Penggunaan material alami untuk menggantikan beberapa material rem

komposit sangat dimungkinkan karena pada material penyusun rem komposit

sebelumnya masih mempunyai beberapa kekurangan. Selain hal tersebut, Indonesia

memiliki potensi material alami cukup banyak dikarenakan Indonesia merupakan

negara agraris. Ketersediaan material alami cukup bervariasi dan melimpah di

Indonesia. Salah satu tanaman yang tersedia cukup melimpah di Indonesia adalah

kelapa. Kelapa banyak ditanam di pesisir pantai dan daerah pedesaan. Hampir semua

bagian dari tanaman kelapa dapat dimanfaatkan, contohnya adalah tempurung dan

sabut kelapa.

Pada pembuatan prototipe blok rem komposit sebelumnya, terdapat bahan

sintetik yang digunakan pada pembuatan rem komposit. Material tersebut adalah serat

gelas (fiber glass). Serat gelas berfungsi sebagai material penguat (reinforcement).

Akan tetapi, serat gelas mempunyai kekurangan yaitu berbahaya bagi kesehatan

dikarenakan dapat mengganggu sistem pernapasan jika masuk dalam sistem

pernapasan. Kekurangan ini merupakan salah satu hal yang membuat rem komposit

yang sekarang telah ada menjadi berbahaya jika digunakan. Dari kekurangan material

sebelumnya, maka dimungkinkan untuk mengganti material fiber glass tersebut

dengan serat dari sabut kelapa sehingga diharapkan didapat kualitas rem komposit

yang lebih baik.

Gambar 1.5 Serat gelas yang digunakan pada rem komposit

6  

Salah satu material penyusun rem komposit yang lain adalah grafit. Grafit

merupakan jenis material friction modifier yang berfungsi sebagai peningkat

performa gesekan dari rem komposit. Material grafit terdiri dari atom karbon yang

saling berikatan kuat dengan membentuk struktur kristal hexagonal (Callister.1997).

Seperti pada material grafit, material arang tempurung kelapa juga terdiri dari atom

karbon. Karakteristik dari kedua material tersebut hampir sama karena atom

penyusunnya. Dari persamaan penyusun kedua material tersebut, maka dimungkinkan

untuk mensubstitusi grafit dengan arang tempurung kelapa sehingga dapat dihasilkan

kualitas rem yang lebih baik dan cocok digunakan di Indonesia.

Gambar 1.6 Grafit yang digunakan pada rem komposit

I.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai oleh penulis pada tugas akhir ini adalah:

1. Mengetahui dan memahami material penyusun blok rem komposit beserta

proses produksinya.

2. Mendapatkan komposisi bahan blok rem komposit kereta api dengan

memanfaatkan bahan alami berupa tempurung dan sabut kelapa.

3. Peningkatan nilai guna dan ekonomis kelapa serta mengurangi dampak

negatif terhadap lingkungan akibat penggunaan material yang berbahaya

bagi manusia.

7  

4. Mendapatkan komposisi bahan alami yang paling tepat sehingga didapatkan

kualitas rem komposit yang paling baik.

I.4 Ruang Lingkup Penelitian

Dalam tugas akhir ini, penulis akan melakukan studi, perancangan, dan

pengembangan material penyusun rem komposit yang digunakan di kereta api.

Penelitian dititik-beratkan pada penentuan komposisi material alam berupa sabut dan

arang tempurung kelapa sehingga didapatkan kualitas rem yang lebih baik dari

sebelumnya. Selain itu, pengujian terhadap spesimen rem komposit dengan

modifikasi bahan alami dilakukan untuk mengetahui karakteristik rem komposit

terhadap persentase komposisi bahan alami yang terdapat di rem komposit.

Komposisi dasar rem komposit terdiri dari abrasive, friction modifier, binder,

reinforcement dan filler. Selain itu, beberapa bahan aditif dapat dimasukkan ke dalam

lebih satu fungsi di atas. Dari komposisi dasar rem komposit diatas, yang dipilih

untuk dimodifikasi dengan bahan alami adalah reinforcement dan friction modifier.

Pemilihan ini didasarkan pada karakteristik bahan rem komposit yang hampir sama

dengan karakteristik bahan alam tersebut. Modifikasi bahan penyusun rem komposit

tersebut ditujukan agar rem komposit yang dihasilkan mempunyai karakteristik yang

lebih baik daripada sebelumnya. Selain itu, parameter proses produksi seperti

temperatur dan besarnya tekananan pada saat proses pembentukkan dapat

mempengaruhi karakteristik mekanik dari rem komposit.

I.5 Metodologi Penelitian

Penelitian ini dititikberatkan pada pengembangan material rem komposit untuk

blok rem kereta api dengan memanfaatkan bahan alami yang tersedia berlimpah di

Indonesia. Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penulisan laporan tugas akhir ini

adalah sebagai berikut:

8  

a. Studi Literatur

Kajian literatur mengenai material komposit secara umum dan

aplikasinya untuk blok rem komposit.

Kajian literatur mengenai beberapa alternatif komposisi material rem

komposit dan proses produksinya.

Kajian literatur mengenai rem komposit yang telah diproduksi

sebelumnya dan rem komposit impor serta proses produksi rem

komposit tersebut.

b. Tahap Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data pada penelitian ini adalah:

Studi literatur

Wawancara

Observasi

Focus group discussion

c. Tahap Pengembangan Material Penyusun Rem Komposit

Mengembangkan beberapa alternatif komposisi material dengan

mempertimbangkan ketersediaan bahan baku di Indonesia, proses produksi,

pengaruh terhadap lingkungan, kesehatan dan harga bahan baku tersebut.

d. Tahap Pembuatan dan Pengujian Spesimen

Pembuatan spesimen uji dari beberapa alternatif komposisi material

penyusun rem komposit.

Pengujian sifat mekanik spesimen uji. Parameter uji mekanik antara lain

uji bending, uji tekan dan uji gesek.

e. Tahap Analisis Hasil Pengujian Pada Spesimen dan Desain Blok Rem

Analisis dilakukan dengan membandingkan hasil uji antar spesimen uji

Analisis juga dilakukan terhadap desain blok rem komposit tanpa center

groove dan membandingkan dengan desain sebelumnya.

9  

I.6 Sistematika Pembahasan

Pembahasan dalam laporan tugas akhir ini dibagi dalam beberapa bab dengan

sistematika sebagai berikut:

BAB I Pendahuluan, membahas deskripsi masalah, tujuan tugas akhir,

ruang lingkup masalah, dan metodologi pembahasan.

BAB II Tinjauan Pustaka, berisi teori dan konsep dasar tentang

komponen kereta api, pengereman pada kereta api, material komposit,

konsep desain dan pengujian material.

BAB III Karakteristik Material Blok Rem Komposit, berisi tentang

penjelasan karakteristik material blok rem komposit yang digunakan di

kereta api dan studi paten dari blok rem komposit yang telah ada serta

desain blok rem komposit dari spesifikasi teknik PT. KAI.

BAB IV Pengembangan Material Penyusun Blok Rem Komposit, berisi

tentang proses pengembangan material penyusun, proses pembuatan

spesimen, pengujian spesimen dan hasil dari pengujian spesimen

tersebut.

BAB V Analisis Pengembangan Material dan Desain Blok Rem

Komposit, berisi tentang analisis pengembangan material dari pengujian

dan analisis desain blok rem komposit sebelumnya yang kemudian

dimodifikasi dengan menghilangkan center groove.

BAB VI Kesimpulan dan Saran, berisi tentang rangkuman dari

keseluruhan tugas akhir dan saran-saran yang diperlukan untuk langkah

selanjutnya dari penelitian ini.