karakteristik bending komposit serat pandan duri...

i

KARAKTERISTIK BENDING KOMPOSIT

SERAT PANDAN DURI – MATRIK RESIN EPOKSI

SEBAGAI BAHAN DASAR PEMBUATAN BUMPER MOBIL

Skripsi

diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar

Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

Oleh

Gesit Handika Majid

NIM.5201414093

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2019

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

Motto

1. Tidak ada hasil yang mengecewakan bila kamu meraihnya dengan sunguh-

sungguh.

2. Jangan pernah kamu merasa tidak mampu bila kamu belum mencobanya.

Persembahan

Karya ini saya persembahkan untuk :

1. Ibu Setyati Sri Utami dan Bapak Suratman (Alm), orang tua yang selalu

memberikan kasih sayang dengan tulus, doa serta semangat yang tanpa batas,

semoga Allah SWT senantiasa membalas semua pengorbanan itu melebihi apa

yang telah kalian berikan kepada penulis.

2. Kakak, adik, dan sahabat yang selalu memberikan semangat dan motivasi.

3. Teman-teman Teknik Mesin UNNES 2014.

vi

ABSTRAK

Majid, Gesit Handika, 2018. Karakteristik Bending Komposit Serat Pandan Duri

– Matrik Resin Epoksi Sebagai Bahan Dasar Pembuatan Bumper Mobil. Skripsi.

Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang.

Pembimbing Dr. Heri Yudiono, S.Pd., M.T.

Inovasi yang sedang banyak dikembangkan adalah penggunaan bahan

komposit dengan berbahan baku serat alam (natural fiber). Penelitian ini bertujuan

untuk mengetahui kekuatan bending pada komposit serat pandan duri sebelum

diaplikasikan untuk bahan dasar pembuatan bumper mobil. Desain penelitian

menggunakan true eksperimental design dengan tipe posttest-only control design,

terdapat dua kelompok pada penelitian.

Hasil penelitian menunjukkan adanya peningkatan nilai bending dengan

penyusunan orientasi serat yang berbeda. Pada kelompok eksperimen nilai yang

optimal diperoleh beban maksimum bending sebesar 160 Newton, tegangan

maksimum bending sebesar, 85,8 N/mm2, dan modulus elastisitas bending sebesar

1,9 GPa terdapat pada orientasi serat (0°/0°/0°/0°). Pada kelompok kontrol bumper

mobil Toyota Avanza nilai yang diperoleh beban maksimum bending 62,67

Newton, tegangan maksimum bending sebesar 33,7 N/mm2, dan modulus elastisitas

bending sebesar 0,9 GPa. Kemudian untuk nilai defleksi bending kelompok kontrol

diperoleh sebesar 33,8 mm dan dari kelompok eksperimen yang optimal diperoleh

sebesar 4,67 mm terdapat pada orientasi serat (0°/+30°/0°/+30°). Kesimpulannya

bahwa komposit serat pandan duri dapat digunakan sebagai bahan alternatif

pembuatan bumper mobil.

Kata Kunci: komposit, serat pandan duri, bending, bumper mobil

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i

PERSETUJUAN PEMBIMBING ....................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii

PERNYATAAN KEASLIAN ............................................................................. iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...................................................................... v

ABSTRAK .......................................................................................................... vi

PRAKATA .......................................................................................................... vii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii

DAFTAR TABEL ............................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xi

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xiii

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

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

1.2 Identifikasi Masalah ................................................................................ 4

1.3 Batasan Masalah...................................................................................... 4

1.4 Perumusan Masalah ................................................................................ 5

1.5 Tujuan Penelitian .................................................................................... 5

1.6 Manfaat Penelitian .................................................................................. 6

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ................................ 7

2.1 Kajian Pustaka ......................................................................................... 7

2.2 Landasan Teori ........................................................................................ 11

2.2.1 Komposit ........................................................................................ 11

2.2.1.1 Matrik Resin Epoksi ........................................................... 14

2.2.1.2 Reinforcement (Penguat) .................................................... 17

2.2.2 Pandan Duri .................................................................................... 19

2.2.3 Bumper ........................................................................................... 21

2.2.4 Fraksi Volume ................................................................................ 22

2.2.5 Uji Bending .................................................................................... 24

2.2.6 Foto Makro ..................................................................................... 27

ix

BAB III METODE PENELITIAN...................................................................... 29

3.1 Desain Penelitian ..................................................................................... 29

3.2 Alat dan Bahan Penelitian ....................................................................... 30

3.2.1 Alat Yang Digunakan Dalam Penelitian ........................................ 30

3.2.2 Bahan Yang Digunakan Dalam Penelitian ..................................... 31

3.3 Dimensi Benda Uji .................................................................................. 32

3.4 Alur Penelitian ........................................................................................ 34

3.5 Cara Penelitian ........................................................................................ 35

3.5.1 Pengambilan Serat Pandan Duri .................................................... 35

3.5.2 Pembuatan Cetakan Spesimen Benda Uji ...................................... 36

3.5.3 Pembuatan Spesimen Benda Uji .................................................... 37

3.5.4 Pemotongan Spesimen Benda Uji .................................................. 39

3.5.5 Pengujian Bending ......................................................................... 40

3.5.6 Foto Makro Patahan ....................................................................... 40

3.6 Parameter Penelitian................................................................................ 41

3.7 Teknik Pengumpulan Data ...................................................................... 41

3.8 Teknik Analisis Data ............................................................................... 42

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................... 44

4.1 Analisis Data ........................................................................................... 44

4.1.1 Hasil Pengujian Bending ................................................................ 44

4.1.2 Hasil Pengamatan Foto Makro ....................................................... 57

4.2 Pembahasan ............................................................................................. 62

4.2.1 Analisis Hasil Kekuatan Bending .................................................. 62

4.2.2 Analisis Bentuk Penampang Patah ................................................ 64

BAB V PENUTUP .............................................................................................. 66

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 66

5.2 Saran ........................................................................................................ 67

DAFATAR PUSTAKA ...................................................................................... 68

LAMPIRAN ........................................................................................................ 71

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Spesifikasi Resin Epoksi ..................................................................... 16

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Serat Pandan Duri .................................................. 20

Tabel 3.1 Nilai Bending Spesimen dan Bumper ................................................. 42

Tabel 4.1 Nilai Beban Maksimum Bending ........................................................ 44

Tabel 4.2 Nilai Tegangan Maksimum Bending .................................................. 47

Tabel 4.3 Nilai Modulus Elastisitas Bending ...................................................... 50

Tabel 4.4 Nilai Defleksi Bending ........................................................................ 52

Tabel 4.5 Nilai Hasil Sudut Patahan Bending ..................................................... 55

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bagan Klasifikasi Material Komposit ............................................. 11

Gambar 2.2 Daun Pandan Duri ........................................................................... 19

Gambar 2.3 Hasil Kerajinan Dari Daun Pandan Duri ......................................... 20

Gambar 2.4 Bumper Depan Mobil ...................................................................... 22

Gambar 2.5 Three Point Bending........................................................................ 25

Gambar 2.6 (a) dan (b) Foto Makro Menggunakan SEM ................................... 28

Gambar 3.1 Mesin Uji Bending .......................................................................... 30

Gambar 3.2 Alat Uji Foto Makro ........................................................................ 31

Gambar 3.3 Serat Pandan Duri............................................................................ 31

Gambar 3.4 Resin Epoksi .................................................................................... 32

Gambar 3.5 Dimensi Spesimen Standar ASTM D 790....................................... 32

Gambar 3.6 Spesimen Komposit Pandan Duri Orientasi (0°/0°/0°/0°) .............. 33

Gambar 3.7 Spesimen Komposit Pandan Duri Orientasi (0°/+30°/0°/+30°) ..... 33



Gambar 3.10 Diagram Alir Penelitian ................................................................ 34

Gambar 3.11 Daun Pandan Duri ......................................................................... 35

Gambar 3.12 Perendaman Daun Pandan Duri .................................................... 35

Gambar 3.13 (a) Sebelum Proses Pemisahan (b) Sesudah Pemisahan ............... 36

Gambar 3.14 Cetakan Spesimen Benda Uji ........................................................ 37

Gambar 3.15 Proses Susunan Serat ..................................................................... 38

Gambar 3.16 Spesimen Benda Uji ...................................................................... 38

Gambar 3.17 Proses Pemolesan Spesimen.......................................................... 39

Gambar 3.18 Spesimen Siap Uji ......................................................................... 39

Gambar 3.19 Pemasangan Spesimen Pada Mesin Uji ........................................ 40

Gambar 4.1 Grafik Nilai Beban Maksimum Bending ......................................... 46

Gambar 4.2 Grafik Nilai Tegangan Maksimum Bending ................................... 49

Gambar 4.3 Grafik Nilai Modulus Elastisitas Bending ....................................... 51

Gambar 4.4 Grafik Nilai Defleksi Bending......................................................... 54

Gambar 4.5 Grafik Nilai Sudut Patahan Bending ............................................... 56

Gambar 4.6 Patahan Komposit Pandan Duri Orientasi (0°/0°/0°/0°).................. 58

xii

Gambar 4.7 Patahan Komposit Pandan Duri Orientasi (0°/+30°/0°/+30°) ......... 59



xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Formulir Usulan Topik Skripsi

Lampiran 2. Usulan Dosen Pembimbing

Lampiran 3. Surat Tugas Dosen Pembimbing

Lampiran 4. Surat Tugas Dosen Penguji

Lampiran 5. Surat Izin Penelitian di Laboratorium Teknik Mesin FT UNNES

Lampiran 6. Grafik dan Data Hasil Uji Bending

Lampiran 7. Dokumentasi Pembuatan Spesimen

Lampiran 8. Dokumentasi Pengujian Komposit

Lampiran 9. Lembar Pernyataan Selesai Revisi

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Melihat perkembangan teknologi yang semakin pesat, manusia dituntut untuk

melakukan inovasi baru yang lebih modern. Inovasi yang sedang banyak

dikembangkan adalah penggunaan bahan komposit dengan berbahan baku serat

alam (natural fiber). Menurut Salahudin (2012) menyatakan bahwa penggunaan

serat alam sebagai bahan komposit memiliki beberapa kelebihan yang dimiliki,

diataranya memiliki sifat mekanik yang tinggi, dan biaya pembuatan yang relatif

murah. Penggunaan material komposit sudah dilakukan pada berbagai aspek

kebutuhan, mulai dari alat-alat sederhana hingga komponen pesawat antariksa.

Indonesia merupakan salah satu negara yang terletak dibenua Asia yang

beriklim tropis, sehingga Indonesia memiliki kekayaan alam yang melimpah salah

satunnya tanaman pandan duri (Pandanus tectorius). Pandan duri sebenarnya sudah

dimanfaatkan oleh masyarakat tetapi hanya dimanfaatkan sebagai industri kerajinan

tangan. Pemanfaatan pandan duri sendiri masih tergolong kurang maksimal karena

produk yang dihasilkan tergolong sederhana dan cenderung kurang menarik

sehingga masyarakat sulit memasarkan hasil produk tersebut.

Menurut Rahayu dan Handayani (2008) tanaman pandanus umumnya

merupakan pohon atau semak yang tegak, tingginya 3 – 7 m, bercabang, kadang

batang berduri, dengan akar tunjang sekitar pangkal batang. Daun umumnya besar,

panjang 2 – 3 m, lebar 8 – 12 cm, ujung daun lancip, tepi daun dan tulang daun

bagian bawah berduri, dan berwarna hijau muda – hijau tua. Serat daun pandan duri

2

memiliki kandungan Lignin (18-22 %), Selulosa (83-88%), Holoselulosa (37-76 %)

dimana lignin berfungsi sebagai perekat untuk mengikat sel bersama-sama

sedangkan selulosa berfungsi memberikan ketegaran pada sel sehingga dapat

meningkatkan kekuatan dan kelenturan bahan (Harahap dan Purba, 2014).

Menurut Rodiawan, dkk (2016) menyatakan bahwa komposit sudah lama

diaplikasikan pada peralatan guna mempermudah kehidupan manusia. Misalnya

komponen dari pesawat terbang, kendaraan bermotor, kapal laut dan perabotan

rumah tangga merupakan aplikasi dari komposit. Komposit adalah suatu material

yang terdiri dari campuran atau kombinasi dua atau lebih material baik secara

makro atau mikro, dimana sifat material yang dimiliki mempunyai perbedaan

struktur.

Pendapat lain mengatakan bahwa komposit adalah sebuah kombinasi material

yang berfasa padat yang terdiri dari dua atau lebih material secara skala

makroskopik yang mempunyai kualitas lebih baik dari material pembentuknya.

Material komposit merupakan material non logam yang saat ini semakin banyak

digunakan mengingat kebutuhan material disamping memprioritaskan sifat

mekanik juga dibutuhkan sifat lain yang lebih baik misalnya ringan, tahan korosi

dan ramah lingkungan (Leonard dan Ratnawati, 2015).

Bumper bukan hanya sekedar untuk aksesoris mobil, tapi juga berfungsi

untuk menahan benturan atau meredam benturan. Tapi kini bumper juga dibuat agar

mobil tampak lebih gaya. Jika didefinisikan, bumper merupakan batang besi atau

plastik yang melintang pada bagian muka dan belakang mobil untuk menahan

benturan. Kleisner dan Zimcik (2009: 288) menyatakan:

3

Bumpers are fixed on the front and on the back side of a car and serve

as its protection. They reduce the effects of collision with other cars and

objects due to their large deformation zones. The bumpers are designed

and shaped in order to deform itself and absorb the force (kinetic

energy) during a collision.

Bumper dipasang dibagian depan dan belakang mobil yang berfungsi sebagai

pelindung. Bumper mengurangi efek tabrakan dengan mobil dan objek lain karena

zona deformasinya. Bumper dirancang dan dibentuk untuk mengubah bentuknya

dan menyerap gaya (energi kinetik) selama tabrakan.

Bumper berbahan fiber kurang aman dikarenakan mudah patah atau hancur

tetapi bumper berbahan fiber mudah dibentuk atau divariasi sesuai dengan jenis dan

model mobil itu sendiri (Leonard dan Ratnawati, 2015). Dulu bumper hanya

difungsikan sebagai peredam benturan, tapi berjalannya waktu bumper juga

difungsikan sebagai penahan benturan, soalnya jika hanya untuk peredam benturan,

keselamatan penumpang di kabin belakang masih sangat terancam. Fungsi dari

bumper adalah sebagai pengaman pertama terhadap bodi dan penumpangnya jika

terjadi tabrakan atau benturan (Gunadi, 2008).

Berdasarkan uraian diatas bahwa bumper merupakan salah satu bagian

penting yang perlu ditingkatkan guna untuk keselamatan pengemudi ataupun

penumpang mobil dari terjadinya tabrakan, maka pembuatan bumper perlu

diperhatikan dari segi kekuatan dan kelenturan. Dalam penelitian ini komposit serat

pandan duri dan matrik epoksi digunakan dengan tujuan bahwa serat alam

mempunyai kekuatan dan kekakuan yang relatif tinggi. Uuntuk mengetahui apakah

serat alam tersebut mampu meningkatkan kekuatan dari bumper maka akan

4

dilakukan penelitian dengan judul Karakteristik Bending Komposit Serat Pandan

Duri – Matrik Resin Epoksi Sebagai Bahan Dasar Pembuatan Bumper Mobil.

1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka diidentifikasi beberapa permasalahan

yang dapat mempengaruhi hasil dari pembuatan komposit dari serat pandan duri

yaitu:

1. Minimnya pemanfaatan serat alam pandan duri yang ramah lingkungan dan

persedian yang masih melimpah belum terlalu banyak dimanfaatkan.

2. Serat pandan duri hanya dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan kerajinan

tangan sehingga nilai jualnya rendah.

3. Bumper berbahan plastik dan fiber mudah hancur ketika mengalami

benturan saat mobil melaju dengan kecepatan rendah maupun tinggi.

4. Bumper berbahan plastik dan fiber tergolong tidak ramah lingkungan.

5. Faktor yang mempengaruhi kualitas dari komposit serat alam adalah proses

pembuatan dan perpaduan antara serat – matrik yang dipadukan sehingga

nantinya dapat diketahui komposisi berapa yang nilainya mendekati kualitas

sempurna.

1.3 Batasan Masalah

Untuk mempermudah penelitian dan mencegah terjadinya perluasan masalah,

maka adanya pembatasan sebagai berikut:

1. Volume perbandingan serat dan matrik yaitu (10 : 90)%.

2. Ketebalan material 3,4 mm karena disesuaikan dari ketebalan spesimen

kontrol bumper mobil Toyota Avanza.

3. Jenis serat yang digunakan adalah serat pandan duri.

5

4. Jenis matrik yang digunakan adalah resin epoksi.

5. Jenis komposit yang digunakan yaitu tipe laminasi dibuat dengan proses

berlapis dengan satu jenis yang sama.

6. Serat pandan duri disususn dengan orientasi (0°/0°/0°/0°),

(0°/+30°/0°/+30°), (0°/+60°/0°/+60°), dan (0°/+90°/0°/+90°).

7. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian bending dengan acuan uji yang

digunakan standar ASTM D 790.

1.4 Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian identifikasi diatas, dapat dirumuskan permasalahan

sebagai berikut:

1. Bagaimana hasil beban maksimum bending komposit serat pandan duri –

matrik resin epoksi?

2. Bagaimana hasil tegangan maksimum bending komposit serat pandan duri

– matrik resin epoksi?

3. Bagaimana hasil modulus elastisitas bending komposit serat pandan duri –

matrik resin epoksi?

4. Bagaimana hasil defleksi bending komposit serat pandan duri – matrik resin

epoksi?

5. Bagaimana bentuk penampang patah dari komposit serat pandan duri –

matrik resin epoksi sebagai bahan dasar pembuatan bumper mobil?

1.5 Tujuan Penelitian

Berdasarkan permasalahan yang telah dirumuskan, penelitian ini bertujuan

untuk:

6

1. Untuk menganalisis hasil beban maksimum bending komposit serat pandan

duri – matrik resin epoksi.

2. Untuk menganalisis hasil tegangan maksimum bending komposit serat

pandan duri – matrik resin epoksi.

3. Untuk menganalisis hasil modulus elastisitas bending komposit serat

pandan duri – matrik resin epoksi.

4. Untuk menganalisis hasil defleksi bending komposit serat pandan duri –

matrik resin epoksi.

5. Untuk menganalisis bentuk penampang patah dari komposit serat pandan

duri – matrik resin epoksi sebagai bahan dasar pembuatan bumper mobil.

1.6 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat yaitu:

1. Dapat memanfaatkan alam sekitar dengan lebih ramah lingkungan dan

maksimal untuk kelangsungan hidup manusia.

2. Memanfaatkan hasil alam serat pandan duri sebagai material yang

bermanfaat bagi kehidupan yang akan datang.

3. Memperoleh pengetahuan dan pengalaman dalam membuat bahan material

komposit.

4. Memperoleh bahan baru yang digunakan sebagai pembuatan bumper mobil.

5. Sebagai referensi dan perbandingan untuk penelitian yang akan datang

dalam bidang ilmu khususnya bahan komposit serat alam.

7

BAB II

KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Kajian Pustaka

Harahap dan Purba (2014) meneliti tentang Pemanfaatan Serat Daun Pandan

Duri Sebagai Campuran Dalam Peningkatan Karakteristik Genteng Beton.

Pembuatan spesimen menggunakan variasi campuran serat daun pandan duri

sebesar 2,5%, 5,0%, dan 7,5%. Dari hasil pengujian sifat mekanik yaitu kekuatan

lentur diperoleh genteng beton variasi serat daun pandan duri yang memenuhi

syarat mutu ASTM D-790 pada komposisi 2,5% dan 5% serat daun pandan duri

yaitu sebesar (13,15 ± 0,26) Nmm-2 dan (9,96 ± 0,72) Nmm-2. Dari hasil pengujian

sifat mekanik yaitu kekuatan impak diperoleh genteng beton variasi serat daun

pandan duri yang yang memenuhi syarat mutu ASTM D-256 pada 5% dan 7,5%

serat daun pandan duri yaitu sebesar (4950 ± 638,35) Joule/m2 dan (6850 ± 526,78)

Joule/m2. Dari hasil pengujian sifat fisis yaitu penyerapan air pada genteng beton

variasi serat daun pandan duri yang memenuhi syarat SNI 0096:2007 adalah pada

campuran 0% yaitu (7,53 ± 0,76% ); 2,5% yaitu (5,06 ± 0,70%) dan 5,0% yaitu

(4,96 ± 0,96%.).

Bachtiar, dkk (2015) meneliti tentang Analisis Sifat Penyerapan Air Dan

Indeks Nyala Api Pada Papan Komposit Yang Di Perkuat Serat Daun Pandan Duri

Dan Limbah Serbuk Gergaji Kayu Sengon Dengan Resin Polyester. Dari hasil

pengukuran pembengkakan volume papan komposit menunjukkan bahwa komposit

8

berpenguat serat daun pandan duri mengalami pembekakan ketika dilakukan

perendaman selama 10, 20, dan 30 hari. Nilai pembekakan tertinggi terdapat pada

variasi fraksi volume serat 30% yaitu sebesar 7,28%, 8,76%, dan 11,22%.

Sedangkan pembekakan komposit terendah terdapat pada variasi fraksi volume

serat 0% atau tanpa serat yaitu sebesar 2,36%, 3,77%, dan 5,42%.

Leonard dan Ratnawati (2015) meneliti tentang Application Of Epoxy Resin

Composite With Fiber Imperata Cylindrica For Multi Purpose Van Car Bumper.

Penelitian ini menggunakan metode statistik SPSS dengan aplikasi regresi dan

varian anova. Spesimen dibuat menggunaka serat alang - alang dan resin epoksi

dengan perbandingan komposisi 60:40%, 65:35%, dan 70:30%, dan ditamabah

dengan hardener 4%. Dapat disimpulkan bahwa variasi komposisi serat alang-alang

berpengaruh terhadap uji statistik analisis regresi dan varian anova bumper depan

kendaraan multi purpose van. Yaitu komposisi 60:40% koefisienya sebesar -1,035

berarti dapat digunakan sebagai bumper kendaraan van serbaguna.

Adiananda dan Batan (2015) meneliti tentang Pengembangan Bumper

Mobil Pick Up Multiguna Pedesaan. Penelitian ini mengembangkan bumper dari

komposit jenis e-glass dengan standar pengujian ECE Regulation No 42. Hasil yang

didapatkan pengembangan bumper memiliki dimensi panjang 1430 mm, lebar 500

mm, tinggi 500 mm dan ketebalan bumper adalah 4 mm. Tegangan yang terjadi

sebesar 785,98 Mpa sedangkan deformasi bumper sebesar 18,160 mm, jauh lebih

kecil daripada deformasi yang diizinkan yaitu 60 mm.

Harsi, dkk (2015) meneliti tentang Karakteristik Kekuatan Bending Dan

Kekuatan Tekan Komposit Serat Hybrid Kapas/Gelas Sebagai Pengganti Produk

9

Kayu. Penelitian ini untuk mengetahui bagaimana membuat komposit serat hybrid

kapas/gelas menggunakan matriks epoksi, dan kemudian membandingkannya

dengan produk kayu. Pembuatan komposit menggunakan metode hand lay-up dan

variasi fraksi volume serat kapas dan serat kaca adalah: 30%: 0%, 25%: 5%, 20%:

10%, 15%: 15%, 10%: 20%, 5%: 25%, 0%: 30%, fraksi volume matriks epoksi

adalah 70%, di mana orientasi serat kapas adalah random dan panjang 2 cm,

sedangkan orientasi serat kaca sama dengan serat panjang sampai dengan panjang

cetakan. Peneliti melakukan beberapa tes diantaranya: uji lentur yang berdasarkan

pada ASTM D 790 standar, uji kompresi berdasarkan standar ASTM D 695.

Kekuatan lentur dari semua fraksi volume hybrid serat kapas/kaca komposit

menunjukkan kekuatan lentur yang lebih tinggi daripada kekuatan lentur dari

mahoni yang digunakan sebagai pembanding. Setelah itu kekuatan yang menekan

serat kapas/serat hibrida kaca komposit terutama dalam 20%: 10% dan 0%: 30%

variasi volume fraksi, yang memiliki nilai tertib 37,74 MPa dan 47,53 MPa, dan ini

menunjukkan kekuatan menekan yang lebih tinggi daripada menekan kekuatan

mahoni, itu adalah 36,78 MPa. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan

dapat disimpulkan bahwa karakteristik komposit serat kapas/serat kaca dapat

digunakan sebagai pengganti kayu.

Hariyanto (2017) meneliti tentang Rekayasa Bahan Komposit Sandiwch

Hibrid Untuk Struktur Sistem Panel. Penelitian ini menyelidiki pengaruh ketebalan

core terhadap peningkatan kekuatan bending komposit sandwich hibrid berpenguat

kombinasi serat rami woven dan serat gelas woven bermatrix polyester dengan core

berpenguat kombinasi serbuk kayu jati dan mahoni bermatrix polyester. Bahan

10

yang digunakan untuk skin adalah serat rami (woven), serat E-Glass (woven), resin

unsaturated polyester 157 BQTN (UPRs). Bahan yang digunakan untuk core

adalah serbuk kayu jati dan mahoni dengan mesh 30 pada fraksi volume 50%, resin

unsaturated polyester 157 BQTN. Hardener yang digunakan adalah MEKPO

dengan konsentrasi 1%. Komposit sandwich hibrid tersusun terdiri dari dua skin

komposit hibrid dengan core hibrid di tengahnya. Fraksi volume serat komposit

skin hibrid adalah 30%. Komposit core hibrid yang digunakan adalah serbuk kayu

jati dan mahoni dengan mesh 30 pada fraksi volume 50% dengan resin unsaturated

polyester 157 BQTN. Variabel utama penelitian yaitu tebal core (10, 20, 30, 40,

dan 50 mm). Spesimen dan prosedur pengujian bending mengacu pada standard

ASTM C 393. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan ketebalan core

mampu meningkatkan momen bending. Namun, menurunkan kekuatan bending,

facing bending dan tegangan geser core komposit sandwich hibrid. Mekanisme

patahan diawali oleh kegagalan komposit skin bagian tarik, core gagal geser, dan

diakhiri oleh kegagalan skin sisi tekan. Pada bagian daerah batas core dan komposit

skin menunjukkan adanya kegagalan delaminasi.

Berdasarkan dari penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan

bahwa kekuatan bending dapat dipengaruhi oleh peletakan arah serat, fraksi

volume, komposisi antara matrik dan serat. Maka dari itu penelitian ini

menggunakan komposit serat daun pandan duri – matrik epoksi dengan variasi

fraksi volume (10:90)% dan orientasi (0°/0°/0°/0°), (0°/+30°/0°/+30°),

(0°/+60°/0°/+60°), dan (0°/+90°/0°/+90°) dengan jenis pembuatan komposit tipe

laminasi yang membentuk elemen struktur secara integral pada komposit.

11

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Komposit

Komposit dalam bahasa inggris berasal dari kata kerja “to compose“ yang

berarti menyusun atau menggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit

berarti bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Komposit terus

diteliti dan dikembangkan guna menjadi bahan alternatif pengganti bahan logam,

hal ini disebabkan sifat dari komposit serat yang kuat dan mempunyai berat yang

lebih ringan dibandingkan dengan logam. Komposit merupakan perpaduan dari

dua material atau lebih yang memiliki fasa yang berbeda menjadi suatu material

baru yang berbeda menjadi suatu material baru yang memiliki propertis lebih

baik dari keduanya (Fahmi dan Hermansyah 2011).

Gambar 2.1 Bagan klasifikasi material komposit

Sumber : http://ramatawa.wordpress.com

12

Komposit terbagi menjadi lima kelas berdasarkan bentuk, arah serat dan cara

pembuatannya yaitu:

1. Particel Reinforced (Penguat Serbuk) yaitu komposit yang dibuat

menggunakan bahan tambah berupa partikel kecil atau besar.

2. Continuous (Menyambung) yaitu komposit yang dibuat menggunakan

bahan tambah serat yang arah peletakan serat dengan kondisi sejajar.

3. Discontinuous (Terputus) yaitu komposit yang dibuat mrnggunakan bahan

tambah serat dengan dua jenis arah peletakan yaitu sejajar dan acak.

4. Laminates (Pelapisan) yaitu komposit yang dibuat dengan proses yang

berlapis dengan satu jenis yang sama.

5. Sandwich Panels (Pelapisan Berbeda) yaitu komposit yang dibuat dengan

cara pelapisan, tetapi menggunakan bahan tambah yang berbeda atau arah

pelapisan secara berbeda juga.

Selain itu ada 3 jenis komoposit berdasarkan matrik dalam proses pembuatannya

antara lain:

1. 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.

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

Bahan ini menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matrik

dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida.

13

3. 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.

Pada penelitian ini pembuatan spesimen komposit dengan cara Laminates

(Laminasi) gabungan dari dua atau lebih yang disusun secara berlapis dan jenis

matrik komposit yang digunakan adalah komposit matrik polimer dengan

tambahan serat alam pandan duri. Menurut Matthews komposit adalah suatu

material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya

melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-

masing material pembentuknya berbeda (Widodo, 2008). Stark dan Rowlands

(2002) juga berpendapat bahwa komposit yang berpenguat serat tanaman, sifat

mekaniknya akan meningkat juga seiring dengan pertambahan volume berat

serat, sifat mekanik yang meningkat adalah kekuatan tarik, bending, dan

kekuatan impak. Dari campuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang

mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material

pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat dari material konvensional

pada umumnya dari proses pembuatannya melalui percampuran yang tidak

homogen, sehingga kita leluasa merencanakan kekuatan material komposit yang

kita inginkan dengan jalan mengatur komposisi dari material pembentuknya.

Menurut Changcun et al., (2016) sifat mekanik dari bahan komposit dipengaruhi

14

oleh tercampurnya perpaduan antara matrik dan serat, yang nantinya akan

berpengaruhi terhadap kekuatan komposit. Selain itu komposit merupakan

sejumlah sistem multi fasa sifat dengan gabungan, yaitu gabungan antara bahan

matrik atau pengikat dengan penguat. Secara umum terdapat dua kategori

material penyusun komposit yaitu matrik dan reinforcement (Maryanti, 2011).

2.2.1.1 Matrik Resin Epoksi

Matrik dalam komposit berfungsi sebagai bahan mengikat serat

menjadi sebuah unit struktur, melindungi dari perusakan eksternal,

meneruskan atau memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara

serat dan matrik. Matrik dalam struktur komposit bisa berasal dari bahan

polimer, logam, maupun keramik. Matrik adalah fasa dalam komposit yang

mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan) (Gibson, 1994).

Pembuatan komposit serat membutuhkan ikatan permukaan yang kuat

antara serat dan matrik. Selain itu matrik juga harus mempunyai kecocokan

secara kimia agar reaksi yang tidak diinginkan tidak terjadi pada permukaan

kontak antara keduanya. Untuk memilih matrik harus diperhatikan sifat –

sifatnya antara lain seperti tahan terhadap panas, tahan cuaca yang buruk dan

tahan terhadap goncangan yang biasanya menjadi pertimbangan dalam

pemilihan material matrik.

Fungsi penting matrik dalam pembuatan komposit yaitu:

a. Mengikat serat menjadi satu dan mentransfer beban ke serat.

Hal ini akan menghasilkan kekakuan dan membentuk struktur

komposit.

15

b. Mengisolasi serat sehingga serat tunggal dapat berlaku terpisah.

Hal ini dapat menghentikan atau memperlambat penyebaran

retakan.

c. Memberikan suatu permukaan yang baik pada kualitas akhir

komposit dan menyokong produksi bagian yang berbentuk

benang-benang.

d. Memberikan perlindungan untuk memperkuat serat terhadap

serangan kimia dan kerusakan mekanik karena pemakaian.

Sedangkan resin epoksi merupakan resin yang paling sering

digunakan untuk bahan tambah pembuatan komposit. Resin epoksi adalah

cairan organik dengan berat molekul rendah yang mengandung gugus

epoksida. Epoksida memiliki tiga anggota didalamnya yaitu satu oksigen dan

dua atom karbon. Reaksi epichlorohydrin dengan phenols atau aromatic

amines membuat banyak epoksi. Pengeras (hardener), pelunak (plasticizer),

dan pengisi (filler) juga ditambahkan untuk menghasilkan epoksi dengan

berbagai macam kekuatan pada komposit.

Meskipun epoksi ini lebih mahal dari matrik polimer lain, namun

epoksi ini adalah matrik dari polimer matrix composite yang paling populer.

Lebih dari dua pertiga dari matrik polimer yang digunakan dalam aplikasi

industri pesawat terbang adalah epoksi. Alasan utama epoksi paling sering

digunakan sebagai matrik polimer yaitu:

1. Kekuatan tinggi.

16

2. Viskositas dan tingkat alirannya rendah, yang memungkinkan

membasahi serat dengan baik guna mencegah tersusunnya serat

secara tidak beraturan selama pemrosesan.

3. Ketidakstabilan rendah.

4. Tingkat penyusutan rendah yang mengurangi kecenderungan

mendapatkan tegangan geser yang besar antara epoksi dan

penguatnya.

5. Tersedia lebih dari 20 tingkatan untuk memenuhi sifat spesifik dan

kebutuhan pengolahan.

Sebuah matrik yang ulet akan meningkatkan ketangguhan struktur

komposit. Fungsi matrik pada material komposit sebagai bahan mengikat

serat menjadi sebuah unit struktur dan meneruskan atau memindahkan beban

eksternal pada bidang geser antara serat dan matrik. Pada umumnya matrik

dalam struktur komposit biasannya dipilih yang mempunyai ketahanan panas

yang tinggi dan keuletan. Jadi nantinya ketika bahan komposit dibuat hasil

dari bahan tersebut layak sebagai bahan yang sesuai dengan standar yang

diinginkan.

Tabel 2.1 Spesifikasi Resin Epoksi

Viskositas pada 25o C 13.000 ± 2.000 Mpa.s

Nomor Epoksi 22,7 ± 0,6 %

Ekuivalen Epoksi 189 ± 5 g/equiv

Nilai Epoksi 0,53 ± 0,01 equiv / 100 g

Total Kandungan Klorin < 0,2 %

Kandungan Klorin Hydrolysable < 0,05 %

Warna < 1 Gardner

Densitas pada 25o C 1,17 ± 0,01 g/cm3

Sumber: (PT Justus Kimiaraya)

17

2.2.1.2 Reinforcement (Penguat)

Salah satu bagian penting dari komposit selain matrik adalah

reinforcement (penguat) yang berfungsi sebagai penanggung beban utama

pada komposit. Bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit,

biasanya berupa serat atau serbuk. Serat yang sering digunakan dalam

pembuatan komposit antara lain serat sintetis (buatan) dan serat alam.

Berikut ini adalah penjabaran serat sentetis (buatan) dan serat alam :

a. Serat Sintesis (buatan)

Serat sintetis (buatan) yaitu serat yang molekulnya disusun

secara sengaja oleh manusia. Sifat-sifat umum dari serat buatan, yaitu

kuat dan tahan gesekan. Rayon merupakan serat buatan yang paling

awal dibuat, Rayon dipergunakan untuk membuat kain yang bagus

dengan warna menyerupai wol dan sutera.

Polimer sintetis yaitu serat yang dibuat dari polimer-polimer

buatan. Polimer sintesis diantaranya poliamida (Nylon) dan poliester.

Polimida (Nylon) merupakan serat yang kuat. Sifat-sifat nylon adalah

kuat dan tahan gesekan dan daya mulurnya besar bila diregang sampai

8 %. Kemudian poliester mempunyai sifat cepat kering, kuat dan dapat

berbentuk seperti serat alam. Seratpoliester bisa dicampur dengan serat

katun, wol, rayon, dan sutera. Poliester memiliki sifat yang baik, yaitu

sifat tahan kusut, dan dimensi yang stabil.

18

b. Serat Alam

Serat alam yaitu serat yang langsung diperoleh di alam. Serat

merupakan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan benang dan

kain. Sebagai bahan baku dalam pembuatan benang dan pembuatan

kain, serat memegang peranan penting, sebab:

- Sifat-sifat serat akan mempengaruhi sifat-sifat benang atau kain

yang dihasilkan.

- Sifat-sifat serat akan mempengaruhi cara pengolahan benang atau

kain baik pengolahan secara mekanik maupun pengolahan secara

kimia.

Serat alam sendiri dikelompokkan kembali menjadi 3 golongan,

meliputi serat yang diproduksi oleh tumbuh-tumbuhan, hewan, dan

proses geologis. Berikut merupakan penjelasan singkat mengenai

ketiga golongan serat tersebut:

- Serat yang berasal dari tumbuh-tumbuhan biasanya tersusun atas

selulosa, hemiselulosa, dan kadang-kadang mengandung lignin.

- Serat yang berasal dari hewan atau juga disebut serat proteina dapat

berbentuk staple atau filament staple yang berasal dari rambut

hewan berupa domba, alpaca, unta, cashmer, mohair, kelinci, dan

vicuna.

- Serat yang berasal dari mineral umumnya dibuat sari asbestos, Saat

ini asbestos adalah satu-satunya mineral yang secara alami terdapat

dalam bentuk serat panjang.

19

2.2.2 Pandan Duri

Alam Indonesia cukup banyak tersedia keanekaragaman tumbuhan yang

dapat digunakan sebagai bahan baku untuk industri kerajinan tangan,

diantaranya: anyaman, tas, vas bunga dan lain sebagainya. Pandan duri

merupakan segolongan tumbuhan monokotil dari genus Pandanus. Sebagian

besar anggotanya merupakan tumbuh tersebar di daerah tropika, di tepi pantai

dan sungai-sungai. Anggota tumbuhan ini dicirikan dengan daun yang

memanjang dengan ukuran mulai dari 50 cm hingga 5 meter, tepi daun memiliki

gerigi, dan memiliki serat yang panjang dan kuat.

Gambar 2.2 Daun Pandan Duri

Salah satu jenis pandan yang hidup tersebar luas di daerah-daerah terbuka

di dataran rendah adalah pandan duri. Ukuran tinggi pohon mencapai 2 - 14 m,

memiliki banyak akar batang yang tebal, bercabang, dan sering berduri. Ukuran

pada batang tunggal sepanjang 4 - 8 m sebelum bercabang. Diameter batang

maksimum adalah 12 - 25 cm (Thomson, et al., 2006). Menurut Harahap dan

Purba (2014) pandan duri memiliki massa jenis yang kecil yaitu 0,96 g/cm3.

Selain itu pandan juga memiliki banyak cabang, daunnya berwarna hijau dengan

panjang 90 - 150 cm dan lebarnya mencapai 4 cm. Di daerah jawa, jenis ini

dikenal ada empat macam yaitu jenis samak, litoralis, laevis, dan variegates.

20

Di pulau Bawean, Tasikmalaya, dan Tangerang terdapat jenis pandan yang

termasuk jenis samak antara lain pandan betook, pandan jaksi, pandan jaraim,

pandan kapur, pandan duri, pandan tikar, pandan cucuk, pandan semak dan

panjang ijo.

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Serat Pandan Duri

Komposisi Kimia Kandungan (%)

Lignin 18-22

Selulosa 83-88

Holoselulosa 37-76

Air 7,88- 9,14

Sumber: (Winarni dan Totok, 2006)

Sebagian masyarakat di Indonesia memanfaatkan daun pandan duri

sebagai produk kerajinan tangan yang dijadikan sebuah anyaman, tikar pandan,

tas, atau bahan pembungkus. Dengan hasil kerajinan tersebut nilai jual dari daun

pandan duri pun tidak terlalu tinggi sehingga perlu melakukan terobosan baru

supaya nantinya daun pandan diri mempunyai nilai jual yang lebih tinggi.

Gambar 2.3 Hasil Kerajinan dari Daun Pandan Duri

Sumber: http://www.wacana.com

21

Selain penggunaan daun pandan duri sebagai kerajinan pandan duri juga

bisa dimanfaatkan sebagai penguat bahan komposit dengan cara serat dipisahkan

dahulu dari batang daun dengan beberapa proses. Pengambilan serat dilakukan

dengan cara merebusnya dengan waktu tertentu kemudian direndam di air

kurang lebih 1 minggu kemudian daun menjadi lebih lunak baru pisahkan daun

dengan serat dan tahapan akhir menggunakan larutan kimia alkhali (NaOH)

fungsi dari penggunaan larutan kimia untuk menghilangkan zat – zat tumbuhan

yang masih menempel pada serat seperti selulosa, lignin, dan lain – lain.

Sebuah material mempunyai karakter yang berbeda antara lain memiliki

sifat elastis dan plastis pada penelitian ini bahan sebagai variabel kontrol bumper

mobil memiliki karakter bahan elastis dan pada spesimen komposit serat daun

pandan duri resin epoksi memiliki karakter bahan plastis perbedaan karakter ini

dapat mempengaruhi dalam hasil sebuah pengujian.

Yang dimaksud dari karakter elastis adalah perubahan bentuk yang terjadi

pada suatu benda saat gaya atau beban itu bekerja, dan perubahan bentuk akan

hilang ketika gaya atau bebannya ditiadakan. Jadi apabila beban ditiadakan,

maka benda akan kembali ke bentuk dan ukuran semula, sedangkan karakter

plastis adalah perubahan bentuk yang terjadi pada benda secara permanen,

walaupun beban yang berkerja ditiadakan. Jadi meskipun beban ditiadakan pada

benda yang diuji benda itu sudah tidak bisa kembali dari bentuk semula atau

sudah patah secara permanen. Itulah karakter perbedaan antara material yang

mempunyai karakteristik elastis dan plastis.

2.2.3 Bumper

22

Bumper berarti batang besi atau plastik yang melindang pada bagian muka

atau belakang mobil yang berfungsi sebagai penahan benturan.

Kumar, et al.,(2016) mengatakan bahwa :

When a low-speed collision occurs, the bumper system absorbs shock to prevent

or reduce damage to the car. Some bumpers use energy absorbers or brackets

and others are made with foam pads. That bumper cars are designed to prevent

or reduce physical damage to the front and rear of passenger motor vehicles.

Ketika tabrakan berkecepatan rendah terjadi, sistem bumper menyerap

kejutan untuk mencegah atau mengurangi kerusakan ke mobil. Beberapa bumper

menggunakan penyerap energi atau braket dan lainnya dibuat dengan bahan

bantalan busa. Bumper mobil dirancang untuk mencegah atau mengurangi

kerusakan fisik pada bagian depan dan belakang kendaraan bermotor

penumpang. Jadi fungsi utama bumper tak lepas dari melindungi penumpang

ketika mobil mengalami benturan

Gambar 2.4 Bumper Depan Mobil

Sumber: http://camargus.com

2.2.4 Fraksi Volume

23

Salah satu faktor penting yang menentukan karakteristik dari komposit

adalah perbandingan fraksi volume. Hubungan antara fraksi volume dan fraksi

berat saling berkaitan dengan berat jenis masing-masing sehingga dapat

menghitung massa serat dan matrik. Untuk menghitung fraksi volume,

parameter yang harus diketahui antara lain berat jenis resin, berat jenis serat,

berat komposit dan berat serat. Menurut Mastur dan Setyawan (2016)

perhitungan dapat dilakukan dengan persamaan sebagai berikut:

1. Mencari volume layer dapat dirumuskan dengan persamaan:

𝑉𝑠𝑘𝑖𝑛 = 𝑝𝑠𝑘𝑖𝑛. 𝑙𝑠𝑘𝑖𝑛. 𝑡𝑠𝑘𝑖𝑛 ..................................................................... (2.1)

Keterangan:

𝑉𝑠𝑘𝑖𝑛 = Volume skin/layer sebelum dicetak (mm3)

𝑝𝑠𝑘𝑖𝑛 = Panjang skin/layer sebelum dicetak (mm)

𝑙𝑠𝑘𝑖𝑛 = Lebar skin/layer sebelum dicetak (mm)

𝑡𝑠𝑘𝑖𝑛 = Tinggi skin/layer sebelum dicetak (mm)

2. Mencari volume serat dapat dirumuskan dengan persamaan:

𝑉𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 =𝑉𝑠𝑘𝑖𝑛.𝐹𝑟𝑎𝑘𝑠𝑖 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒

100% .................................................................. (2.2)

Keterangan:

𝑉𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 = Volume serat sebelum dicetak (mm3)


Fraksi Volume = Fraksi volume yang digunakan (%)

24

3. Mencari berat serat dapat dirumuskan dengan persamaan:

𝑀𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 = 𝑉𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡. 𝜌𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 ........................................................................ (2.3)

Keterangan:

𝑀𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 = Massa serat sebelum dicetak (gram)

𝑉𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 = Volume serat sebelum dicetak (cm3)

𝜌𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 = Massa jenis serat sebelum dicetak (gram/cm3)

Karena spesimen memiliki 4 lapisan serat maka nantinya hasil dari massa serat akan

dibagi 4.

4. Mencari volume matrik dapat dirumuskan dengan persamaan:

𝑉𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘 =𝑉𝑠𝑘𝑖𝑛.𝐹𝑟𝑎𝑘𝑠𝑖 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒

100% .............................................................. (2.4)

Keterangan:

𝑉𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘 = Volume matrik sebelum dicetak (mm3)


Fraksi Volume = Fraksi volume yang digunakan (%)

5. Mencari berat matrik dapat dirumuskan dengan persamaan:

𝑀𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘 = 𝑉𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘. 𝜌𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘 ............................................................... (2.5)

Keterangan:

𝑀𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘 = Massa matrik sebelum dicetak (g)

𝑉𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘 = Volume matrik sebelum dicetak (mm3)

𝜌𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘 = Massa jenis matrik sebelum dicetak (g/cm3)

Karena sesuai dengan petunjuk penggunaan maka resin : hardener = 2 : 1

25

2.2.5 Uji Bending

Uji bending adalah suatu proses pengujian material dengan cara di tekan

untuk mendapatkan hasil berupa data tentang kekuatan lengkung (bending) suatu

material yang di uji. Proses pengujian bending yang digunakan dalam penelitian

ini yaitu menggunakan Three point bending.

Three point bending yaitu menggunakan 2 point pada bagian bawah yang

berfungsi sebagai tumpuan dan 1 point pada bagian atas yang berfungsi sebagai

penekan. Pada penelitian ini menggunakan metode pengujian bending dengan

mengacu standar ASTM D 790 untuk pengujiannya. Persamaan rumus yang

digunakan untuk pengujian Three point bending sebagai berikut :

Gambar 2.5 Three Point Bending

Momen yang terjadi pada komposit dapat dirumuskan dengan persamaan:

M = 𝑃

2 𝑥

𝐿

2 .............................................................................................. (2.6)

Menentukan tegangan maksimum bending dapat dirumuskan dengan persamaan:

𝜎b = 𝑀. 𝑦

𝐼⁄ ........................................................................................... (2.7)

=

𝑃

𝐿 𝑥

𝐿

2 𝑥

1

2 𝑑

1

12 𝑥 𝑏 𝑥 𝑑3

⁄

26

=

1

8 𝑥 𝑃 𝑥 𝐿 𝑥 𝑑

1

12 𝑥 𝑏 𝑥 𝑑3

⁄

=

1

8 𝑥 𝑃 𝑥 𝐿

1

12 𝑥 𝑏 𝑥 𝑑2

⁄

= 3 𝑥 𝑃 𝑥 𝐿2 𝑥 𝑏 𝑥 𝑑2⁄ ................................................................... (2.8)

Untuk menentukan modulus elastisitas bending menggunakan persamaan berikut:

Eb = 𝜎 𝜀⁄

= 3 𝑥 𝑃 𝑥 𝐿

2 𝑥 𝑏 𝑥 𝑑2⁄

6 𝑥 𝐷 𝑥 𝑑𝐿⁄

= 3 𝑥 𝑃 𝑥 𝐿2

2𝑥 𝑏 𝑥 𝑑2 𝑥 6 𝑥 𝐷 𝑥 𝑑⁄

= 3 𝑥 𝑃 𝑥 𝐿2

12 𝑥 𝑏 𝑥 𝑑3 𝑥 𝐷⁄

= 𝑃 𝑥 𝐿2

4 𝑥 𝑏 𝑥 𝑑3 𝑥 𝐷⁄ ..................................................................... (2.9)

Keterangan:

σb = Tegangan bending (N/mm2)

Eb = Modulus elastisitas bending (GPa)

𝜎 = Tegangan normal (N/mm2)

P = Beban maksimum (Newton)

M = Momen lentur pada penampang yang ditinjau (Newton)

y = Jarak dari sumbu netral ke elmen yang ditinjau (mm)

I = Momen inersia penampang (Newton)

L = Jarak antara 2 titik tumpu atau support span (mm)

27

D = Kekauan (N/mm2)

b = Lebar Spesimen (mm)

d = Tebal spesimen (mm)

2.2.6. Foto Makro

Bentuk patahan dalam material komposit saat proses pengujian dapat

dipengaruhi oleh banyak faktor seperti kurangnya ikatan serat dengan matrik,

proses penyusunan serat dan lain sebagainya. Foto makro merupakan suatu

pengujian yang digunakan untuk mengamati pola bentuk patahan yang terjadi

pada spesimen hasil pengujian. Dengan cara proses pengambilan gambar pada

permukaan spesimen, kemudian dari gambar tersebut diamati keadaan pola

patahan yang terjadi. Menurut Astika, dkk (2013) patahan pada komposit serat

ada beberapa jenis yaitu:

a. Fiber pull out yaitu patahan komposit yang terjadi karena kurangnya

ikatan antara serat dengan matrik sehingga serat terlepas dari ikatan

matrik.

b. Crack deflection yaitu patahan komposit mengikuti alur dari posisi serat

yang miring sehingga permukaan patahan miring.

c. Matrix rich yaitu tidak adanya serat di daerah matrik sehingga komposit

menjadi rapuh dan mudah patah pada saat menerima beban.

d. Matrix bridging yaitu patahan komposit dalam keadaan serat masih

terikat dengan matrik secara utuh.

28

e. Void yaitu terjadi karena terjebaknya udara saat proses mencetak

komposit, sehingga menimbulkan cacat berupa lubang.

f. Debonding yaitu terjadi karena terlepasnya serat dari matrik yang

menyebabkan terbentuknya lubang pada matrik.

g. Overload yaitu putusnya serat yang diakibatkan karena batas kekuatan

serat dan ikatan yang kuat antara serat dan matrik

(a)

Crack Deflaction Overload

Matrix Rich Fiber Pull Out

Matrix Bridging

Void

29

(b)

Gambar 2.6 (a) dan (b) Foto Makro Menggunakan SEM

67

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1. Nilai beban maksimum bending yang optimal terdapat pada spesimen

komposit serat pandan duri - matrik resin epoksi dengan orientasi

(0°/0°/0°/0°) yaitu sebesar 160 Newton mengalami kenaikan dari bumper

mobil Toyota Avanza hanya sebesar 62,67 Newton.

2. Nilai tegangan maksimum bending yang optimal terdapat pada spesimen


(0°/0°/0°/0°) yaitu sebesar 85,8 N/mm2 mengalami kenaikan dari spesimen

bumper mobil Toyota Avanza hanya sebesar 33,7 N/mm2.

3. Nilai modulus elastisitas bending yang optimal terdapat pada spesimen


(0°/0°/0°/0°) yaitu sebesar 1,9 GPa mengalami kenaikan dari spesimen

bumper mobil Toyota Avanza hanya sebesar 0,9 Gpa.

4. Nilai defleksi bending yang optimal terdapat pada spesimen bumper mobil

Toyota Avanza yaitu sebesar 33,8 mm mengalami kenaikan dari spesimen

pandan duri - matrik resin epoksi dengan orientasi (0°/0°/0°/0°) sebesar 4,63

mm, orientasi (0°/+30°/0°/+30°) sebesar 4,67 mm, orientasi

(0°/+60°/0°/+60°) sebesar 3,83 mm, dan orientasi (0°/+90°/0°/+90°)

sebesar 3,3 mm.

68

5. Hasil dari foto makro spesimen komposit serat pandan duri - matrik resin

epoksi memiliki berbagai macam bentuk penampang patah, tetapi pada

semua spesimen variasi orientasi banyak terjadi fiber pull out.

5.2 Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan saran yang diberikan untuk

penelitian selanjutnya yaitu:

1. Pada proses pembuatan komposit, hendaknya pada tahapan penyusunan

serat, penuangan resin kedalam cetakan dilakukan secara merata agar

nantinya saat komposit sudah jadi mengurangi dampak terjadinya void pada

spesimen.

2. Pada penelitian selanjutnya dapat menggunakan jenis serat alam lain

sebagai penguat dari komposit sehingga dapat diketahui bagaimana

pengaruhnya.

3. Komposit serat pandan duri dapat digunakan sebagai bahan altenatif dalam

pembuatan bumper mobil karena memiliki beban bending, tegangan

bending, dan modulus elastisitas bending yang baik.

69

DAFTAR PUSTAKA

Adiananda, A. dan Batan, I. M. L. 2015. Pengembangan Bumper Depan Mobil Pick

Up Multiguna Pedesaan. Jurnal Teknik Its, 4 (1).

Astika, I. M., Lokantara, I. P., dan Karohika, I. M. G. 2013. Sifat Mekanis Komposit

Polyester dengan Penguat Serat Sabut Kelapa. Jurnal Energi Dan

Manufaktur, 6 (2), 115-122.

ASTM D 790. 2003. Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced

and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials. ASTM

International, West Conshohocken, PA.

Bachtiar. S., Sulistyowati, D. E., dan Catur, D. A. 2015. Analisis Sifat Penyerapan

Air Dan Indeks Nyala Api Pada Papan Komposit Yang Di Perkuat Serat

Daun Pandan Duri Dan Limbah Serbuk Gergaji Kayu Sengon Dengan

Resin polyester. Dinamika Teknik Mesin , 5 (2).

Catur, R. S. P. 2018. Analisis Karakteristik Fraksi Volume Serat Komposit Hybrid

Pelepah Pisang Dan Eglas Woven Terhadap Kekuatan Bending Dengan

Resin Polyester. Jurnal Teknik Mesin, 6 (1).

Changcun, W., Guangquan, Y., Jiazhen, Z., Jiangquang, L., dan Jin, L. 2016.

Formation And The Effects Of The Thermo-Residual Stress On

Mechanical Properties Of The Thermoplastic Composites. Advance In

Inteligent Systems Reasch, 136.

Fahmi, H., dan Hermansyah, H. 2011. Pengaruh Orientasi Serat Pada Komposit

Resin Polyester/Serat Daun Nenas Terhadap Kekuatan Tarik. Jurnal

Teknik Mesin, 1 (1).

Gibson. 1994. Principles Of Composite Material Mechanics. Fourth Edition. New

York: McGraw-Hill, Inc.

Gunadi. 2008. Teknik Bodi Otomotif. Jakarta Direktorat Pembinaan Sekolah

Departemen Pendidikan Nasional 3, 363-364.

Harahap, M. H., dan Purba, E. Y. 2014. Pemanfaatan Serat Pandan Duri Sebagai

Campuran Dalam Peningkatan Karakteristik Genting Beton. Jurnal

Einstein 2 (1).

Hariyanto, A. 2017. Rekayasa Bahan Komposit Sandwich Hibrid Untuk Struktur

Sistem Panel. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 18 (1).

70

Harsi, Sari, N. H., dan Sinarep. 2015. Karakteristik Kekuatan Bending dan

Kekuatan Tekan Komposit Serat Hybrid Kapas/Gelas Sebagai Pengganti

Produk Kayu. Dinamika Teknik Mesin 5 (2).

Kleisner, V., dan Zemcik. R. 2009. Analysis Of Composite Car Bumper

Reinforcement. Applied and Computational Mechanics 3 : 287-296.

Kumar,V.S.,Timothy.S., dan Kiran.M.N. 2016. Modeling & Impact Analysis Of a

Car Bumper with Different Loads on Different Materials. International

Journal Of Innovative Resreach In Sciene Engineering And Technology 5

(11).

Leonard, J., dan Ratnawati. 2015. Application Of Epoxy Resin Composite With

Fiber Imperata Cylindrica For Multi Purpose Van Car Bumper. Jurnal

Mekanikal 6 (2), 602-607.

Lokantara, P., dan Suardana, N. P. G. 2007. Analisis Arah Dan Perlakuan Serat

Tapis Serta Rasio Epoxy Hardener Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis

Komposit Tapis/Epoxy. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 1 (1).

Maryanti, B., Sonief, A. A., dan Wahyudi, S. 2011. Pengaruh Alkalisasi Komposit

Serat Kelapa-Poliester Terhadap Kekuatan Tarik. Jurnal Rekayasa Mesin,

2(2), 123-129.

Mastur., dan Setiyawan, K. 2016. Pengaruh Komposit Serat Pandan Samak

Terhadap Kekuatan Tarik Dan Bending Pada Material Bodi Kendaraan.

Jurnal Intuisi Teknologi Dan Seni 8 (1).

Nurdin, A. 2011. Potensi Pengembangan Komposit Berpenguat Serat Kulit Waru

(Hibiscus Tiliaceus) Kontinyu Laminat Sebagai Material Pengganti

Fiberglass Pada Pembuatan Lambung Kapal. Info Teknik 12 (2).

Oroh, J., Sappu, F. P., dan Lumintang, R. C. 2013. Analisis Sifat Mekanik Material

Komposit dari Serat Sabut Kelapa. Jurnal Online Poros Teknik Mesin

Unsrat, 1(1), 1-10.

Rahayu, S. R., dan Handayani, S. 2008. Keanekaragaman Morfologi Dan Anatomi

Pandanus (Pandanaceae ) Di Jawa Barat. Jurnal Vis Vitalis 1 (2).

Rodiawan., Suhdi., dan Rosa, F. 2016. Analisa Sifat – Sifat Serat Alam Sebagai

Penguat Komposit Ditinjau Dari Kekuatan Mekanik. Jurnal Teknik Mesin

5 (1).

Salahudin, X. 2012. Kaji Pengembangan Serat Daun Pandan Di Kabupaten

Magelang Sebagai Bahan Komposit Interior Mobil. Jurnal Teknik Mesin

37 (1) :121-133.

71

Stark, N. M., dan Rowlands, R. E. 2003. Effects of Wood Fiber Characteristics on

Mechanical Properties of Wood/Polypropylene Composites. Wood and

Fiber Science, 35 (2), 167-174.

Sugiyono. 2015. Metode Penelitian Pendidikan (Pendekatan Kuantitatif, Kualitatif

dan R&D). Penerbit CV. Alfabeta: Bandung

Sukmadinata, N. S. 2013. Metode Penelitian Pendidikan. Penerbit PT Remaja

Rosdakarya, Bandung. 213-214.

Thomson, L .A .J ., Englberger, L., Guarino, L., Tahman, R. R., dan Elevitch, C. E.

2006. Pandanus tectorius (pandanus). Species Profiles For Pacific Island

Agroforesty 1 (1).

Widodo, R. 2008. Analisis Sifat Mekanik Komposit Epoksi Dengan Penguat Pohon

Aren ( Ijuk ) Model Lamina Berorientasi Sudut Acak ( Random). Jurnal

Teknologi Technoscientia 1 (1).

Winarni, I., dan Waluyo, T. K. 2006. Peningkatan Teknik Pengolahan Pandan

(Bagian I) : Pewarnaan Dan Pengeringan. Journal of Chemical.

Yudiono, H., Rusiyanto, dan Kiswadi. 2017. Kekuatan Tarik Komposit Lamina

Berbasis Anyaman Serat Karung Plastik Bekas (Woven Bag). Jurnal

Kompetensi Teknik 8 (2).

karakteristik bending komposit serat pandan duri...

Documents