PENGARUH VARIASI ARAH SERAT LIMBAH TI (TITANIUM) SEBAGAI PENGUAT TERHADAP

KEKUATAN TARIK KOMPOSIT PMC (POLYMER MATRIX COMPOSITE)

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata

Satu Teknik Mesin S-1

Disusun oleh : Anggun Nandra Setiawan

201510120311180

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2019

 

ii 

POSTER

 

iii 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iv 

 

v 

 

 

 

 

 

 

 

 

vi 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vii 

ABSTRAK

Kemajuanrilmurpengetahuanrdanrteknologi dalam industri telah

mendorong peningkatan dalam permintaan terhadap material komposit.

Perkembangan bidang ilmu pengetahuan dan teknologi dalam industri mulai

menyulitkan bahan konvensional seperti logam untuk memenuhi keperluan

aplikasi baru. Matriks yang digunakan pada penelitian ini adalah serat limbah

titanium dengan menggunakan orientasi serat 0o, 45o, 90o. Dari hasil penelitian

menunjukkan nilai kekuatan tarik tertinggi terdapat pada komposit dengan

orientasi serat 45° yaitu dengan kekuatan tarik sebesar 1.653 kgf/mm2,

sedangkan kekuatan tarik terendah terdapat pada orientasi serat 90o yaitu

dengan nilai 0.75599 kgf/mm2. Orientasi serat mempengaruhi kekuatan tarik

komposit, arah serat tegak lurus tidak memberikan penguatan malah akan

memperlemah, serat dan matriks akan lepas dari ikatannya.

Kata kunci : Material komposit, serat limbah titanium, orientasi serat

viii 

ABSTRACT

Progress in knowledge and technology in the industry has driven an

increase in demand for composite materials. The development of science and

technology in the industry began to complicate conventional materials such as

metals to meet the needs of new applications. The matrix used in this study is

titanium waste fiber using fiber orientation 0o, 45o, 90o. The results showed that the

highest tensile strength value was found in composites with a fiber orientation of

45°, with a tensile strength of 1,653 kgf/mm2, while the lowest tensile strength was

in a 90o fiber orientation with a value of 0.75599 kgf/mm2. The orientation of the

fiber affects the tensile strength of the composite, the direction of the perpendicular

fibers does not provide reinforcement but will weaken, the fiber and the matrix will

be released from the bond.

Keywords : Composite material, titanium waste fiber, fiber orientation

ix 

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatu

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

rahmat dan hidayah-Nya, penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini sebagai

syarat untuk memperoleh gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin di Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Malang dengan berjudul “ Pengaruh Variasi Arah

Serat Limbah Ti (Titanium) sebagai Penguat terhadap Kekuatan Tarik Komposit

PMC (Polymer Matrix Composite) “

Penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini jauh dari sempurna,

walaupun demikian penulis telah berusaha semaksimal mungkin serta mendapatkan

bantuan dan bimbimngan dari Dosen Pembimbing dalam rangka penyusunan.

Tanpa bantuan dan dorongan dari berberapa pihak, tidaklah mudah menjalani masa

perkuliahan hingga pada penyusunan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini, penulis

menyampaikan terimah kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Allah SWT dengan segala rahmat serta karunia-Nya yang memberikankekuatan bagi peneliti dalam menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Murjito. ST, MT. Selaku kepala jurusan teknik mesin UniversitasMuhammadiyah Malang atas ilmunya dan bimbingannya selama diUniversitas Muhammadiyah Malang.

3. Ibu Dra. Rr. Heni Hendaryati, MT. Selaku pembimbing I yang senantiasamembimbing dengan sabar, kebaikan hati, kesedian waktu dan semangatnyadalam penyusunan tugas akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikanpenelitian ini dengan baik.

4. Ibu Iis Siti Aisyah, ST., MT., Ph.D Selaku pembimbing II yang selalumemberikan masukan dengan sabar, kesedian waktu dan semangatnyadalam penyusunan tugas akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikanpenelitian ini dengan baik.

5. Dosen jurusan Teknik Mesin yang telah memberi banyak ilmu bermanfaatselama perkuliahan.

6. Kedua orang tua tercinta Bapak Saekat dan Ibuk Sujiati yang selalumemberi motivasi, memberi kasih sayang, untuk menyelesaikan peneletianini.

x 

7. Keluarga tercinta Roni Qodarianto, Puji Lestari, Siti Isnaini, Sri Utami,Rafli Rizaldi dan Muhammad Danis Fatir Muzaki yang selalu memberikanmasukan dan motivasi serta kasih sayang, semangat, serta dukunganyauntuk menyelesaikan tugas akhir dengan baik.

8. Untuk Erry Novia Putri, A.md., Akun. yang selalu memberikan dukungan,motivasi serta semangat dan kasih sayang untuk menyelasaikan tugas akhirini.

9. Teman – Teman Sempak Teles Crew ( Aditya Pradana , Miftakhul Huda,Lukman Heru Setiawan, Anthony Indra Cahya, Wahyu Dwi Febianto, AdiSuyanto) yang selalu memberikan dukungan, semngat untuk menyelesaikantugas akhir ini

10. Teman – Teman terdekat kelas D (Danna Cahaya, Afif Darurridlo, SetyoAdi Nugroho, Rivanda Sugianto, Rizal Aulia Hidayat, Aditya AmengPriutama) yang selalu mememani saat maba dan memberikan motivasi sertauntuk Teman-teman keluarga besar Kelas D yang selalu memberikansemangat agar tugas akhir cepat selesai.

11. Teman – teman ngopi dirumah (Alfian, Prama, Dani, Ikbal, Azmi) yangselalu memberikan motivasi untuk cepat menyelesaikan tugas Akhir ini danyang selalu memberikan keceriaan saat pulang.

penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, oleh

karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan masukan yang membangun

untukkesempurnaan karya tulis ini, semoga karya tulis ini dapat menambah

wawasan ilmu dan bermanfaat bagi semua pihak.

Akhir kata penulis sampaikan terimah kasih kepada semua pihak yang telah

berperan serta dalam penyusuanan proposal penelitian. Semoga Allah SWT

senantiasa meridhai.

Wassalamualaikum Warrahmatullahi Wabarakatu

Malang, 26 Oktober 2019

Penulis

xi

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL .................................................................................................. i

POSTER ................................................................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iii

LEMBAR ASISTENSI ........................................................................................ iv

LEMBAR PLAGIASI .......................................................................................... vi

ABSTRAK ........................................................................................................... vii

ABSTRACT ........................................................................................................ viii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix

DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL............................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang............................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2

1.3 Tujuan Penulisan ........................................................................................... 2

1.4 Manfaat Penulisan ......................................................................................... 2

1.5 Batasan Masalah ............................................................................................ 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 3

2.1 Penelitian Terdahulu ...................................................................................... 3

2.2 Komposit ....................................................................................................... 6

2.2.1 Bahan Penguat (Reinforcement) ............................................................. 9

2.2.2 Martiks (Resin) ..................................................................................... 10

2.3 Proses Produksi Material Komposit ............................................................ 13

2.3.1 Proses Hand Lay-Up ............................................................................. 13

2.3.2 Sheet Moulding Compound (SMC) ...................................................... 14

2.4 Bahan Tambahan Penyusun Komposit ........................................................ 15

2.5 Kekuatan Tarik ........................................................................................... 16

2.6 Teori Lapisan Tersusun .............................................................................. 19

2.6.1 Continous Fiber Laminate .................................................................... 19

xii

2.6.2 Discontinuous Fiber Laminate .............................................................. 20

2.7 Kegagalan Komposit ................................................................................... 20

2.8 Mekanisme Penguat Serat ........................................................................... 20

2.9 Orientasi Serat Pada Komposit .................................................................... 21

2.10 Serat Limbah Ti (Titanium)....................................................................... 21

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 25

3.1 Metode Penelitian ........................................................................................ 25

3.2 Tempat Uji Coba ......................................................................................... 25

3.3 Proses Pembuatan Material Uji ................................................................... 25

3.3.1 Persiapan Bahan dan Alat ..................................................................... 25

3.3.2 Peralatan yang Digunakan .................................................................... 26

3.3.3 Pengujian Mekanik Spesimen ............................................................... 28

3.4 Alur Pembuatan Spesimen Komposit .......................................................... 28

3.5 Pengujian Mekanik Komposit ..................................................................... 33

3.6 Metode Analisa Data ................................................................................... 35

3.7 Diagram Alir Proses Penelitian ................................................................... 36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................. 37

4.1 Data Hasil Percobaan Pengujian Tarik ........................................................ 37

4.2 Pembahasan Uji Tarik ................................................................................. 38

BAB V PENUTUP ............................................................................................... 44

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 44

5.2 Saran ............................................................................................................ 44

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 45

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 : Komposit Partikel (Lumintang S, 2011) .......................................... 7

Gambar 2. 2 : Komposit Partikel Serpih (Flake) (Lumintang S, 2011) .................. 7

Gambar 2. 3: Komposit Skeltal (Filled) (Lumintang S, 2011) ............................... 8

Gambar 2. 4: Komposit Laminar (Lumintang S, 2011) .......................................... 8

Gambar 2. 5: Komposit Serat (fibrous composite)(Lumintang S, 2011) ................ 9

Gambar 2. 6: Proses Hand Lay-Up ....................................................................... 14

Gambar 2. 7: Kurva Tegangan dan regangan(Nurmaulita, 2010) ......................... 17

Gambar 2. 8 : Uji Tarik ASTM D 638-84 M1(Saefudin, 2014) ........................... 18

Gambar 3. 1 : Uji Tarik ASTM D 638-84 M1 (Saefudin, 2014)…………………27

Gambar 3. 2 : Cetakan Spesimen .......................................................................... 28

Gambar 3. 3 : pemilihan limbah titanium ............................................................. 29

Gambar 3. 4 : Pemotongan serat sesuai ukuran .................................................... 29

Gambar 3. 5 : Penimbangan serat ......................................................................... 30

Gambar 3. 6: Penimbangan resin .......................................................................... 30

Gambar 3. 7 : Pencampuran resin dan katalis ....................................................... 31

Gambar 3. 8 : penuangan resin dan pemasukan serat ........................................... 31

Gambar 3. 9 : Menunggu spesimen kering ........................................................... 32

Gambar 3. 10 : Spesimen yang sudah kering ........................................................ 32

Gambar 3. 11 : Spesimen siap uji.......................................................................... 33

Gambar 3. 12: Mesin Uji Tarik ............................................................................. 34

Gambar 4. 1: Grafik hubungan Tegangan dengan Orientasi Serat………………..38

Gambar 4. 2: Grafik hubungan regangan dengan Orientasi Serat ........................ 39

Gambar 4. 3 : Grafik hubungan modulus young dengan Orientasi Serat ............. 40

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 : Spesifikasi Resin Polyester Yukalac 157 BQTN-EX

(Nurmaulita,2010) ................................................................................................. 13

Tabel 3. 1 : Dimensi Uji Tarik ASTM D 638-84 M1 ........................................... 27

Tabel 3. 2 : Komposisi Komposit Polimer Dengan penguat Serat Limbah

Titanium ................................................................................................................ 33

Tabel 4. 1 : Data Hasil Pengujian Uji Tarik……………………………………….37

Tabel 4. 2: Nilai rata-rata Variabel pada Uji Tarik ............................................... 38

Tabel 4. 3: Bentuk Spesimen Uji Tarik Sebelum Pengujian ................................. 42

Tabel 4. 4: Bentuk Spesimen Uji Tarik setelah Pengujian.................................... 43

45

DAFTAR PUSTAKA

Aris P. 2015. Pengaruh Variasi sudut serat nanas kelapa terhadap kekuatan

mekanik kompsoit. Skripsi. Universitas Muhammadiyah Malang.

Malang.

Aris, S. 2014. Pengertian Titanium dan Kegunaannya. Dipetik 24 April

2019, dari http//blogspot.com.

Derek, H. 1981. An Introduction to Composite Material. Combrige University Press. New York.

Djaprie. 1991. Teknologi Bahan. Jakarta: Erlangga.

Firman Yasa, U. Dan Hanna Zakiyya. 2016. Pengaruh Variasi Arah Serat

Komposit Berpenguat Hibrida Fiberhybrid Terhadap Kekuatan

Tarik Dan Densitas Material Dalam Aplikasi Bodypart Mobil.

Jurnal. Universitas Negeri Surabaya.

Hartono, Y. Dan Sukanto Jatmiko. 2008. Analisa Teknis Kekuatan Mekanis Material Komposit Berpenguat Serat Ampas Tebu (Baggase)

Ditinjau Dari Kekuatan Mekanik Dan Impak. Diponegoro:

Jurnal Kapal, Vol. 5, No. 2.

Lumintang, S. 2011. Komposit Hibrid Polyester Berpenguat Serbuk Batang

dan Serat Sabut Kelapa. Jurnal. Universitas Brawijaya. Malang.

Mastah. 2017. Titanium (Ti) Pengertian, Sifat dan Senyawa. Dipetik 24

April 2019, dari http//org.com.

Muhammad Arsyad. 2014. Pengaruh Variasi Arah Susunan Serat Sabut

Kelapa Terhadap Sifat Mekanik Komposit Serat Sabut Kelapa.

Ujung Pandang: Jurnal Sinergi No. 2.

Munasir. 2011. Studi Pengaruh Orientasi Serat Fiber Glass Searah dan Dua

Arah Single Layer terhadap Kekuatan Tarik Bahan Komposit

Polypropylene. Surabaya: Jurnal Penelitian Fisika dan

Aplikasinya Vol. 1,No. 1:2087- 9946.

Nurmaulita. 2010. Pengaruh Orientasi Serat Sabut Kelapa dengan Resin

Polyester Karakteristik Papan Lembaran. Tesis. Universitas

Sumatra Utara. Medan.

Saefudin. 2014. Analisa Sifat Mekanik Material Komposit dengan

Menggunakan Penguat Serat Bulu Domba. Tesis. Universitas

Muhammadiyah Malang.

Sirait, D.H. 2010. Material Komposit Berbasis Serat Alam. Dipetik 24 April

2019, dari http//wordpress.com.

Surdia, T. 1989. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradian Pratama.

46

Thomas Djunaedi Dan Bambang, S. 2018. Pengujian Kekuatan Tarik Komposit Variasi Arah Serat Roving – Resin Polyester BTQN

R157 Yang Diproduksi Dengan Metode Vacuum Bagging Untuk

Aplikasi Pesawat Tanpa Awak. Jurnal. Universitas

Muhammadiyah Jakarta.