JTM. Volume 03 Nomor 03 Tahun 2015, 40-45

STUDI TEBAL CORE KOMPOSIT SANDWICH BERPENGUAT SERAT E-GLASS DAN SERAT CARBON TERHADAP KEKUATAN BENDING DENGAN

MATRIK POLYESTER

Mohammad Teguh Dwi CahyoS1 Pend Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya

e-mail: td.tjahjo@gmail.com

Moch. Arif Irfa’iJurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya

e-mail: marifirfai@yahoo.co.id

AbstrakKomposit pada transportasi umum dewasa ini amat sangat ditunggu – tunggu perkembangannya selain ringan, material koposit serat juga mempunyai kekuatan yang sangat baik. Komposit sandwich merupakan jenis material komposit serat yang mempunyai susunan dan komposisi tertentu dengan bahan plastik polypropylene pada bahan dasarnya dan laminasi serat sebagai penguat strukturnya. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui karakter kekuatan bending komposit pada beberaba ketebalan core komposit sandwich , dikarenakan Dalam keadaan keselamatan sangat ekstrim Seorang perlu mengetahui seberapa kuat bahan akan bertahan pada kondisi tertentu, dan pengujian bending ditujukan untuk mengetahui ketahanan lengkung dalam menyerapan daya secara continue. Manufaktur komposit sandwich pada penelitian ini menggunakan metode hand lay-up. Specimen yang akan diuji mempunyai variasi ketebalan yang berbeda, yaitu: ketebalan 10 mm, 15 mm, 20 mm, dan 25 mm. Specimen yang digunakan sebanyak 12 sampel yang akan diuji dalam banding test. Dengan menggunakan standart ASTM D 790-02. Pada penelitian metode yang dipergunakan yaitu metode eksperimen dan teknik pengambilan data dengan penggunaan metode kualitatif deskriptif untuk memudahkan penilitian dimengerti. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin tebal komposit sandwich semakin menurun kekuatannya. Hal tersebut dikarenakan ketebalan laminasi membawa pengaruh kekuatan pada sifat kontruksi komposit sandwich. Nilai bending paling tinggi diperoleh pada komposit sandwich dengan tebal core 10 mm dengan perolehan kekuatan bending rata - rata 19,5843 mpa. Kata Kunci : komposit sandwich dan kekuatan bending.

AbstractComposites at public transportation in the present is very waited for this research development, each softy material, the fiber composite material have a better strength. Composite Sandwich is a type of composite material which has a spesific composition and arrangement with base of the polypropylene plastic material. The purpose of this research is to know the character of bending strength composite from many core thickness composite on the sandwich because something must know a strength material wil be get high endurance at some condition, and tehe purpose of bending test for know bend capatity in the continue power include the material. Sandwich contruction for manufactur using hand lay-up method. Speciment to be tested had different thickness core of variations, that variation are: thickness 10 mm, 15 mm, 20 mm, and 25 mm. Specimens used  as 12 samples that will be tested in the and the bending test and bending test. The bending test standards that used is ASTM D 790-02. On the methods to be used is experiments method and with use qualitative descriptive method for making easy mean of researh. The result of research show that thicker core composite Sandwich had declining strength. That is because the laminate thickness have specialy effect on the strength properties of the composite Sandwich of contruction. The bending score highest from any speciment value retrieved on a thick Sandwich with composit core 10 mm with average strength an bending 19,5843 mpa.Keyword : Composite sandwich and bending strength.

PENDAHULUANPenemuan dan penggunaan serat dengan khas

kekuatannya mendorong timbulnya berbagai bahan - bahan komposit, yang merupakan kombinasi dari dua atau lebih bahan - bahan dengan sifat berbeda dan menghasilkan bahan yang memiliki sifat yang lebih baik dari bahan asalnya. Komposisi komposit bisa dikombinasi dari logam dengan keramik, logam dengan plastik, keramik dengan plastik, dan lain

sebagainya. Boleh dikatakan apapun dapat dibuat menjadi komposit. Bahan - bahan dalam bentuk komposit ini merupakan suatu alternatif yang perlu diperhitungkan, karena dari masing - masing bahan diambil sifat baiknya. Kombinasi tersebut harus sedemikian rupa sehingga akan saling menghilangkan sifat buruk dari bahan asalnya, sehingga diperoleh bahan lain dengan sifat - sifat yang lebih baik.

JTM. Volume 03 Nomor 03 Tahun 2015, 40-45

Pada jenis komposit struktur dalam komposit Sandwich merupakan salah satu jenis komposit yang sangat potensial untuk dikembangkan, selain memiliki ciri khas dalam kekuatannya, komposit struktur berjenis komposit sandwich mempunyai ciri khas tertentu dalam kebutuhan penggunaannya. Dikarenakan komposit sandwich memiliki beberapa bentuk core komposit, seperti foam core yang memiliki khas dalam meredam suara dan meredam getar, corugatted core memiliki kekhususan dalam menerima beban secara konstas dan stabil, dan dalam penelitian ini core yang digunakan adalah berjenis honeycomb core dengan material polypropylene plastik yang memiliki khas dalam menerima beban spontan dan beban continous (bending)

Bending test ditujukan untuk mengetahui ketahanan material dalam menerima beban secara continue, menurut tipikal dari komposisi material yang mendominasi dalam komposit sandwich adalah material plastik yang berjenis polypropylene maka bending test dilakukan menggunakan standart metode pengujian ASTM D 790-02, “Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials” untuk menguraikan beberapa material yang telah diujikan dalam menerima beban bending secara continue.

Material komposit sedang dikembangkan untuk panel transportasi publik saat ini, maka pengujian bending ini dilakukan untuk mengetahui seberapa kuat pengaruh tebal core pada komposit sandwich untuk bisa menahan kelenturan. Dikarenakan sekuat apapun material pasti mempunyai ketahanan lengkung disetiap kekuatan yang menimpa (khususnya kekuatan bending) material komposit sandwich.

Uraian di atas penulis tertarik melakukan penulisan mengenai.

Studi Tebal Core Komposit sandwich Berpenguat Serat E-Glass Dan Serat Carbon Terhadap Kekuatan bending Dengan Matrik Polyester.

Tujuan PenelitianTujuan dari penelitian ini adalah: (1) Mengetahui

pengaruh variasi ketebalan honeycomb core 10 mm, 15 mm, 20 mm, dan 25 mm komposit terhadap kekuatan bending. (2) Mengetahui model kegagalan komposit sandwich akibat menerima beban bending. Adapun manfaat yang diambil dari penelitian ini adalah: Untuk penulis

- Memberikan wawasan yang berkenaan dengan teknologi bahan dalam bidang komposit sandwich.

- Mengetahui kakuatan variasi ketebalan core honeycomb komposit terhadap kekuatan bending beserta dengan kegagalan sandwich setelah diuji.

- Memberikan refferensi komposit sandwich secara aktual dan layak untuk direalisasikan

Untuk lembaga- Sebagai rujukan untuk penelitian selanjutnya.- Sebagai tambahan referensi dalam dunia industri

maupun dunia pendidikan tentang studi tebal core komposit sandwich berpenguat serat e-glass dan serat carbon terhadap kekuatan bending dengan matrik polyester.

Untuk umum- Sebagai bahan acuan untuk mengetahui kekuatan

variasi tebal core komposit sandwich dan metode kegagalan komposit sandwich akibat menerima beban bending.

METODERancangan Penelitian

Gambar 1. Rancangan Penelitian

Variabel Penelitian

Variabel bebas dalam penelitian ini adalah tingkat kekuatan bending pada core komposit sandwich dengan variasi tebal 10 mm, 15 mm, 20 mm, dan 25 mm. Dengan laminasi fiber karbon dan serat E-glass WR.

41

Studi Tebal Core Kompoit Sandwich Terhadap Kekuatan Bending

Instrumen PenelitianInstrumen penelitian merupakan alat bantu yang

digunakan peneliti untuk pengumpulan data. Instrumen pokok dalam penelitian ini adalah. Bending tester (universal tester machine)

dipergunakan untuk mengukur kekuatan lengkung dari material kerja yang diuji.

Bahan PenelitianDalam penelitian ini material yang digunakan

adalah Matrik (resin) yang dipergunakan unsaturated Polyester resin (UPR) yukalac 157 BTQN – EX menggunakan bahan laminasi karbon dan E-glass fiber 300 gr, core komposit sandwich menggunakan honeycomb core dengan tebal yang berfariasi, yaitu : 10 mm, 15 mm, 20 mm, dan 25 mm.

Teknik Pengumpulan Data

Dalam penelitian ini kita menggunakan 2 metode. Pertama, Metode eksperimen digunakan dalam penelitian ini karena dapat memberikan data yang valid dan dapat dipertanggung jawabkan. Dalam penelitian ini dilakukan eksperimen pada beberapa ketebalan core komposit yang berbeda dengan komposisi dan bentuk ketebalan laminasi yang sama. Kedua, Metode literatur merupakan suatu acuan atau pedoman dalam melaksanakan kegiatan penelitian agar penelitian dapat sesuai dengan dasar ilmu yang melatar belakanginya dan tidak menyimpang dari azas-azas yang telah ada. Dalam metode literatur ini dilakukan pengumpulan data berupa teori, gambar dan tabel yang diperoleh dari buku–buku yang berkaitan dengan penelitian ini.

Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian terbagi menjadi 3 tahap. Pertama adalah tahap persiapan. Dalam tahap ini peneliti melakukan kegiatan diataranya merumuskan masalah yang mau diteliti, melakukan kajian teori yang mendudukung penelitian ini, membuat proposal penelitian dan mempersiapkan instrument penelitian. Kedua, tahap pelaksanaan. Tahap pelaksanaan merupakan tahap pengambilan data yang kegiatannya sebagai berikut. (1) Mempersiapkan bahan-bahan penelitian. Resin Polyester Yukalac BQTN 157 dan Katalis metyl etyl keton peroksida (MEKPO). Mesin milling kovensional. Fiber karbon dan serat E-glass woven 300 Gr. Bahan Core polyprophylene honeycomb dengan variasi ketebalan 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm. (2) Manufaktur Komposit Sandwich berpenguat serat serat carbon dan serat e-glass dengan variasi tebal core10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm. (3) Proses pengeringan dan pelepasan komposit dari cetakan. (4)

Pemotongan spesimen ASTM D 790-02 (uji bending). (5) Pengujian bending dengan menggunakan ASTM D 790-02. Ketiga, Tahap akhir. Setelah pengambilan data dilanjutkan dengan analisa hasil penelitian dan penarik kesimpulan.

Teknik Analisis DataSetelah data atau hasil yang berupa ukuran

kekuatan bending sudah diperoleh, maka selanjutnya dilakukan analisis data. Analisis data dari angka-angka yang berasal dari hasil bending (MPA) metode diskripsi kuantitatif, untuk menerjemahkan dalam bentuk deskripsi, hasil penelitian ditafsirkan dengan metode kualitatif pada bentuk kegagalan material pada saat diuji.

Hasil Dan Pembahasan

Uji kekuatan bending menghasilkan data berupa angka (nilai). Kekuatan bending pada komposit diukur dengan menggunakan universal tester machine. Data yang dihasilkan dari universal tester machine berupa angka (nilai).

Pengerjaan benda kerja dilakukan dengan memvariasikan ketebalan core kompsit dengan tebal 10 mm, 15 mm, 20 mm, dan 25 mm. dengan menggunakan bahan laminasi serat E-glass dan serat carbon dengan menggunakan matrik polyester BTQN 157 dan Katalis metyl etyl keton.

Manufaktur sampel dikerjakan dengan menggunakan metode hand lay-up , kemudian stelah komposit selesai diproses pada proses pemotongan material sesuai standart, dilanjutkkan dengan proses uji material. Pada material komposit akan dilakukan pengujian bending. Pada material memiliki variasi ketebalan yaitu ketebalan 10 mm, 15 mm, 20 mm, dan 25 mm. Masing – masing variasi material diuji sebanyak 3 kali dalam satu macam proses pengujian bahan, dalam hal ini bisa disimpulkan jumlah material yang diujikan sebanyak 12 sample uji. Hasil pengukuran dari tiga kali pengujian pervariasi sampel tersebut diambil nilai bending rata-ratanya. Berikut ini adalah gambar material yang akan diuji pada uji bending.

42

JTM. Volume 03 Nomor 03 Tahun 2015, 40-45

Gambar 2. Letak Bahan dan Komposisi Sampel Uji

Hasil pengujian bending komposit dengan variasi ketebalan core honeycomb 10 mm, 15 mm, 20 mm, dan 25 mm, menggunakan matrik polyester BQTN 157 dan Katalis metyl etyl keton dengan menggunakan metode hand lay-up dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 1. Kekuatan Bending Bahan

Data yang diperoleh dalam penelitian pada tabel 4.1 kemudian di tampilkan dalam bentuk rata – rata dari material yang telah diujikan agar mudah mengetahui pengaruh masing - masing variabel penelitian yang dilakukan.

Nilai bending pada komposit sandwich dengan ketebalan core 10 mm.

Di bawah ini merupakan penyajian data berupa grafik distributif dari masing - masing pengujian material berdasarkan ketebalan core komposit Sandwich.

Hasil pengukuran tingkat kekuatan bending pada material kompsoit sandwich bertebal 10 mm masing-masing sebagai berikut:

Sampel 1- Luas bending : 480 mm²- Peak Point : 553,7 N- Kekuatan bending : 17,30 Mpa

Sampel 2- Luas bending : 480 mm²- Peak Point : 637,2 N- Kekuatan bending : 19,91 Mpa

Sampel 3- Luas bending : 480 mm²

- Peak Point : 689,2 N- Kekuatan bending : 21,53 Mpa

core komposit tebal 10 mm dengan hasil bending: 19,58 Mpa. dan dengan bentuk kegagalan material dengan hasil terbaik sperti berikut :

Gambar 3. Foto Makro Patahan Komposit Sandwich Core 10 mm Pada Pengujian Bending

Nilai bending pada komposit sandwich dengan ketebalan core 15 mm.

Core komposit tebal 15 mm dengan hasil bending : 16,38 Mpa dan dengan bentuk kegagalan material dengan hasil terbaik sperti berikut :

43

Tebal

(mm)

Sample 1

(MPa)

Sample 2

(MPa)

Sample 3

(MPa)

Rata – rata

(MPa)

10 17.30 19,91 21,53 19,5815 17,13 16,04 15,96 16,3820 11,89 11,86 10,90 11,5525 9,96 8,13 9,46 9,18

3 lapis fiber carbon

1 lapis serat E-glass

Core komposit 10 mm, 15mm, 20 mm, dan 25 mm

3 lapis fiber carbon

1 lapis serat E-glass

Depan

Atas

Atas

Karbon putusMatrik hancur

Matrik hancur

Karbon putus

Studi Tebal Core Kompoit Sandwich Terhadap Kekuatan Bending

Gambar 4. Foto Makro Patahan Komposit Sandwich Core 15 mm Pada Pengujian Bending

Nilai bending pada komposit sandwich dengan ketebalan 20 mm.

Core komposit tebal 20 mm dengan hasil bending : 11,55 Mpa dan dengan bentuk kegagalan material dengan hasil terbaik sperti berikut :

Gambar 5. Foto Makro Patahan Komposit Sandwich Core 20 mm Pada Pengujian Bending

Nilai bending pada komposit sandwich dengan ketebalan core 25 mm.

Core komposit tebal 25 mm dengan hasil bending : 9,18 Mpa dan dengan bentuk kegagalan material dengan hasil terbaik sperti berikut :

Gambar 6. Foto Makro Patahan Komposit Sandwich Core 25 mm Pada Pengujian Bending

Dari berbagai kekuatan ketebalan core sandwich yang sudah dituliskan maka perlu ditampilkan grafik kekuatan rata – rata sebagai berikut :

Gambar 7. Grafik Kekuatan Bending Rata-Rata Komposit Sandwich

44

Depan

Depan

Depan

Atas

Atas

Matrik hancur

Matrik hancur

Karbon putus

Karbon putus

JTM. Volume 03 Nomor 03 Tahun 2015, 40-45

Kekuatan bending rata –rata :- Tebal core 10 mm : 19,58 Mpa- Tebal core 15 mm : 16,38 Mpa- Tebal core 20 mm : 11,55 Mpa- Tebal core 25 mm : 9,18 Mpa

Pembahasan Hasil Pengerjaan Pada Kekuatan Bending Komposit Sandwich

Pada gambar grafik menunjukkan kekuatan rata – rata komposit sandwich tertinggi pada ketebalan core 10 mm dengan perolehan

nilai bending 19,58 MPa dan kekuatan rata

– rata terendah ditunjukkan pada komposit sandwich ketebalan 25 mm dengan nilai bending 9,18 MPa. Dalam pengujian bending terlihat sekali tipikal kekuatan komposit sandwich dengan bentuk honeycomb core yang mampu membagi tegangan dan beban diterima dengan baik, akan tetapi hasil analisa sama dengan pengujian bending semakin tebal core komposit sandwich maka semakin tebal pula laminasi yang dibutuhkan. Pada material komposit sandwich memiliki beberapa jenias plastik yang terkandung didalamnya.

PENUTUPSimpulan Komposit sandwich diperoleh kekuatan bending

tertinggi dalam tebal core komposit 10 mm. Hal ini sama dengan kekuatan bending pada komposit dengan perolehan nilai peak point 689,2 N, nilai Bending 21,53 MPa dengan nilai rata – rata 19,58 Mpa.

Model kegagalan komposit sandwich terjadi akibat pembebanan langsung pada komposit sehingga putusnya kontruksi serat pada laminasi komposit terburuk terjadi pada bagian laminasi yang pertama kali mengenai material pada pengujian. core komposit mampu meredam beban secara continue secara baik dan kontruksi cell-nya mampu membagi beban bending secara langsung. Model kegagalan komposit pada pengujian memiliki tipikal yang sama yaitu sama – sama memiliki model kegagalan yang serius pada komposit yang memliki core 10 mm. Kegagalan terjadi pada berbagai sisi komposit sandwich.

Saran Perlu adanya uji komparasi pada penelitian lain

antara tebal core komposit Sandwich dengan tebal

laminasi komposit Sandwich pada tebal core yang sama, agar diketahui kontruksi dan komposisi yang efektif pada komposit sandwich dengan core polyprophylene honeycomb.

Perlu adanya penelitian mengenai perhitungan jumlah, besar, kecil dan tebal cell dari core honeycomb yang berkaitan pada volume dari material polypropylene dalam core komposit yang berperngaruh pada kekuatan core komposit sandwich.

Perlu adanya penelitian mengenai tipikal core material lain selain polypropylene dan struktur lain selain struktur honeycomb core dan metode lain selain metode hand lay-up.

DAFTAR PUSTAKAAnonymous. 2012. Journal materials

characterizationand engineering. Scientific researh. https;//www.SciRP.org/journal/jmmce (diakses: pada tanggal 10 Agustus 2014)

ASTM D 790-02 “Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials

Gibson, O. F., 1994. “Principle of Composite Materials Mechanics”, McGraw-Hill Inc.,New York, US.

Hansa, Imaful 2014.,” Material komposit yang dibuat berpenguat serat fiberglass dengan matriks epoxy resin “, Skripsi Universitas Negeri Surabaya.

Matthews L.F. dan Rawlings D.R. 1993. Composite Material: Engineering and Science. Chapman & Hall. London.

Penado F. Ernesto.” efective elastic properties af honeycomb core with fiber-reinforce composite cells”, Scientific researh journal.

Schwartz Mel M. 1996. Composite Material, Properties Nondestructive Testing, Andrepair, Prentice Hall. New Jersey.

45

Gambar 8. Proses Pengujian Bending