KOMPOSIT

Perkembangan dibidang teknologi dan sciences belakangan ini mendorong material komposit banyak digunakan pada berbagai macam aplikasi produk. Secara global material komposit dikembangkan untuk menggantikan material logam yang banyak digunakan sebelum berkembangnya material komposit .

Definisi Komposit

Komposit didefinisikan sebagai dua macam atau lebih material yang digabungkan atau dikombinasikan dalam skala makroskopis (dapat terlihat langsung oleh mata) sehingga menjadi material baru yang lebih berguna.komposit terdiri dari 2 bagian utama yaitu :

Matriks, berfungsi untuk perekat atau pengikat dan pelindung filler (pengisi) dari kerusakan eksternal. Matriks yang umum digunakan : carbon, glass, kevlar, dll

Filler (pengisi), berfungsi sebagai Penguat dari matriks. Filler yang umum digunakan : carbon, glass, aramid, kevlar

Klasifikasi Komposit

- Berdasarkan Matriks yang digunakan

MMC : Metal Matriks Composite (menggunakan matriks logam)

CMC : Ceramic Matriks Composite (menggunakan matriks ceramic)

PMC : Polymer Matriks Composite (menggunakan matriks polymer)

PMC (Polymer Matriks Composite) merupakan matriks yang paling umum digunakan pada material komposit. Karena memiliki sifat yang lebih tahan karat, korosi dan lebih ringan. Matriks polymer terbagi 2 yaitu termoset dan termoplastikPerbedaannya polymer termoset tidak dapat didaur ulang sedangkan termoplastik dapat didaur ulang sehingga lebih banyak digunakan belakangan ini. Jenis2 termoplastik yang biasa digunakan : polypropylene (PP), polystryrene (PS), polyethylene (PE), dll. Berikut lambang dari masing2 jenis polymer.

recycling-logos2

- Berdasarkan strukturnya :

Particulate Composite Materials (komposit partikel) merupakan jenis Komposit yang menggunakan partikel/butiran sebagai filler (pengisi). Partikel berupa logam atau non logam dapat digunakan sebagai filler.

Fibrous Composite Materials (komposit serat) terdiri dari dua komponen penyusun yaitu matriks dan serat.

Structural Composite Materials (komposit berlapis) terdiri dari sekurang-kurangnya dua material berbeda yang direkatkan bersama-sama. Proses pelapisan dilakukan dengan mengkombinasikan aspek terbaik dari masing-masing lapisan untuk memperoleh bahan yang berguna.

Klas-komposit

Kelebihan material komposit diantaranya adalah :

Komposit memiliki densitas yang rendah

Tahan Karat dan korosi

Ringan

Aplikasi komposit diberbagai bidang :

Komponen pesawat terbang, komponen pesawat luar angkasa, komponen satelit, komponen mesin, komponen kereta, komponen kapal layar, komponen kapal selam, komponen Sepeda, komponen mobil, stick golf, raket tenis, sepatu olahraga, peluru, jembatan, terowongan, rumah, kaki palsu, dll

Menurut Gibson (1994) matrik dalam struktur komposit dapat dibedakan menjadi:

A. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC)

Bahan ini merupakan bahan komposit yang sering digunakan, biasa disebut polimer berpenguat serat (FRP – Fibre Reinforced Polymers or Plastics). Bahan ini menggunakan suatu polimer berbahan resin sebagai matriknya, dan suatu jenis serat seperti kaca, karbon dan aramid (Kevlar) sebagai penguatannya.

Komposit ini bersifat :

1) Biaya pembuatan lebih rendah

2) Dapat dibuat dengan produksi massal

3) Ketangguhan baik

4) Tahan simpan

5) Siklus pabrikasi dapat dipersingkat

6) Kemampuan mengikuti bentuk

7) Lebih ringan.

Jenis polimer yang sering digunakan (Sudira, 1985) :

1. Thermoplastic

Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic akan meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik (reversibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Contoh dari thermoplastic yaitu Poliester, Nylon 66, PP, PTFE, PET, Polieter sulfon, PES, dan Polieter eterketon (PEEK).

2. Thermoset

Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan thermoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang

demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Plastik jenis thermoset tidak begitu menarik dalam proses daur ulang karena selain sulit penanganannya juga volumenya jauh lebih sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastik yang bersifat thermoplastic. Contoh dari thermoset yaitu Epoksida, Bismaleimida (BMI), dan Poli-imida (PI).

Aplikasi PMC yaitu sebagai berikut :

1) Matrik berbasis poliester dengan serat gelas

a) Alat-alat rumah tangga

b) Panel pintu kendaraan

c) Lemari perkantoran

d) Peralatan elektronika.

2) Matrik berbasis termoplastik dengan serat gelas (kotak air radiator)

3) Matrik berbasis termoset dengan serat carbon

a) Rotor helikopter

b) Komponen ruang angkasa

c) Rantai pesawat terbang

B. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC)

Bahan ini menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida.

Gambar 2.13. Komposit Matrik Logam Metal Matrix Composites-MMC (Gibson 1994)

Sumber : www.google.co.id

1. Kelebihan MMC dibandingkan dengan PMC :

1) Transfer tegangan dan regangan yang baik.

2) Ketahanan terhadap temperature tinggi

3) Tidak menyerap kelembapan.

4) Tidak mudah terbakar.

5) Kekuatan tekan dan geser yang baik.

6) Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik

2. Kekurangan MMC :

1) Biayanya mahal

2) Standarisasi material dan proses yang sedikit

3. Matrik pada MMC :

1) Mempunyai keuletan yang tinggi

2) Mempunyai titik lebur yang rendah

3) Mempunyai densitas yang rendah

4) Contoh : Almunium beserta paduannya, Titanium beserta paduannya, Magnesium beserta paduannya.

4. Proses pembuatan MMC :

1) Powder metallurgy

2) Casting/liquid ilfiltration

3) Compocasting

4) Squeeze casting

5. Aplikasi MMC, yaitu sebagai berikut :

1) Komponen automotive (blok-silinder-mesin,pully,poros gardan,dll)

2) Peralatan militer (sudu turbin,cakram kompresor,dll)

3) Aircraft (rak listrik pada pesawat terbang)

4) Peralatan Elektronik

C. Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC)

Bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan serat pendek, atau serabut-serabut (whiskers) dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitride.

1. Matrik yang sering digunakan pada CMC adalah :

1) Gelas anorganic.

2) Keramik gelas

3) Alumina

4) Silikon Nitrida

2. Keuntungan dari CMC :

1) Dimensinya stanil bahkan lebih stabil daripada logam

2) Sangat tanggung , bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron

3) Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus

4) Unsur kimianya stabil pada temperature tinggi

5) Tahan pada temperatur tinggi (creep)

6) Kekuatan & ketangguhan tinggi, dan ketahanan korosi

3. Kerugian dari CMC

1) Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar

2) Relative mahal dan non-cot effective

3) Hanya untuk aplikasi tertentu

4. Aplikasi CMC, yaitu sebagai berikut :

1) Chemical processing = Filters, membranes, seals, liners, piping, hangers

2) Power generation = Combustorrs, Vanrs, Nozzles, Recuperators, heat exchange tubes, liner

3) Wate inineration = Furnace part, burners, heat pipes, filters, sensors.

4) Kombinasi dalam rekayasa wisker SiC/alumina polikristalin untuk perkakas potong.

5) Serat grafit/gelas boron silikat untuk alas cermin laser.

6) Grafit/keramik gelas untuk bantalan,perapat dan lem.

7) SiC/litium aluminosilikat (LAS) untuk calon material mesin panas

Berikut adalah gambar-gambar yang berhubungan dengan koposit :