BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada era globalisasi seperti pada saat ini, banyak orang beranggapan bahwa kesehatan merupakan sesuatu hal yang sangat mahal. Kesehatan seseorang bisa terganggu akibat berbagai macam hal seperti turunan genetik dari orangtua, cedera karena kecelakaan, maupun faktor usia seseorang. Dengan meningkatnya teknologi pada saat ini, waktu yang dibutuhkan untuk kembali sehat bisa semakin cepat. Material-material pengobatan serta berbagai metode dengan teknologi tinggi sudah semakin ramai dijumpai bahkan di Indonesia. Salah satu penggunaan teknologi tersebut adalah dengan menggunakan teknik biomaterial. Biomaterial sendiri merupakan material buatan yang digunakan untuk menggantikan bagian tubuh atau fungsinya dalam jaringan tubuh secara aman. Dari definisi tersebut, maka diperlukan pengetahuan yang amat luas tentang biomaterial yang mengkombinasikan berbagai macam disiplin ilmu seperti ilmu material, biologi, fisiologi, dan ilmu klinis. Hal ini penting untuk mempelajari efek biologis pada bagian tubuh yang digantikan oleh biomaterial. Biomaterial sendiri diklasifikasikan menjadi empat, yaitu biomaterial logam, biomaterial polimer, biomaterial keramik, dan biomaterial komposit. Pada saat ini, biomaterial berbasis logam adalah yang paling banyak diteliti dan dikembangkan. Biomaterial berbasis logam sering digunakan sebagai implant untuk menggantikan jaringan keras yang rusak. Implant logam yang paling sering digunakan adalah stainless steel, paduan Co-Cr, dan titanium dan paduannya. Material logam tersebut sering digunakan karena telah memenuhi syarat sebagai biomaterial. Syarat yang paling dasar pada biomaterial berbasis logam adalah sifat anti korosi yang tinggi. Tetapi, yang paling utama untuk dipenuhi adalah kesesuaian dengan

2 sel hidup (excellent biocompability), karena biomaterial berbasis logam ditanam di dalam tubuh atau mulut serta berhubungan langsung dengan sel hidup tubuh. Logam tersebut tidak boleh melepaskan ion-ion yang bersifat racun atau karsinogen bagi sel dan tubuh manusia. Pengembangan jenis logam baru untuk kegunaan biomaterial harus melalui uji biocompability yang sangat ketat. Uji In-Vitro dan In-Vivo harus dilaksanakan dan sudah ada data yang menyatakan bahwa bahan-bahan atau material tersebut tidak berbahaya untuk sel dan tubuh manusia. Menurut Respati (2010), stainless steel adalah bahan yang banyak digunakan dalam industri, terutama industri yang membuat implant tulang, bahan ini salah satu jenis baja yang tahan terhadap karat serta sifat mekanis yang baik. Industri cor di Indonesia masih menggunakan bahan-bahan impor untuk membuat stainless steel ini. Bahan-bahan pembuat stainless steel adalah nikel murni, ferrokrom (Fe-Cr), ferromagnesium (Fe-Mg), ferromangan (Fe-Mn), ferrosilicon (Fe-Si), ferromolybden (Fe-Mo), dan scrap low carbon steel. Salah satu material biomaterial logam yang banyak digunakan adalah stainless steel 304. Material ini banyak digunakan karena memiliki ketahanan korosi dan sifat mekanis yang baik untuk di-implant pada tubuh manusia. Stainless steel 304 merupakan austenitic steel yang mengandung 18-20% chromium dan 8-10% nickel, serta bersifat non-magnetic. Kegagalan pada material logam implant bisa terjadi dalam beberapa mekanisme, diantaranya kegagalan karena korosi, mechanical, fatik, korosi jaringan, over loading, patah, dan lain-lain. Contoh retak fatik pada plat penyambung tulang stainless steel dan sekrup yang rusak : Sebuah plat tulang yang tipis digunakan untuk menstabilkan midshaft femur yang patah terbuka pada pasien berumur 18 tahun. Investigasi seperti terlihat pada Gambar 1.1(a), rontgen diambil 13 minggu setelah operasi, plat memiliki retak pada lubang kemudian kesisi patah. Plat sedikit membengkok pada bidang horizontal. Dalam lateral view, sekrup yang rusak terlihat di lubang kedua dari plat, diatas jarak patah (Gambar 1.1b). sekrup dan plat ditunjukkan dalam

3 Gambar 1.1(c),yang disuplai dari tiga produsen berbeda. Analisis energydispersive-x-ray mengindikasikan bahwa implant terbuat dari AISI 304. Namun microcleanlines material berbeda. Kandungan inklusi utama yang minim ditemukan di plat. Sekrup yang tersisa dari sumber berbeda, termasuk sekrup rusak yang memiliki kandungan inklusi primer yang tinggi dan tidak sesuai standar. Gambar 1.1(a) Indikasi Retak pada Plat, (b) Indikasi Sekrup Patah (c) Plat Bengkok tepat pada Lubang Sekrup (ASM Metal Handbook Vol. 11) Karena merupakan austenitic steel, material ini tidak bisa ditingkatkan kekuatannya dengan perlakuan panas (heat treatment), tetapi bisa ditingkatkan dengan cara pengerjaan dingin (cold working). Secara umum cold working adalah proses deformasi yang dilakukan pada temperatur di bawah temperatur rekristalisasi. Pada temperatur ini, deformasi akan menyebabkan benda kerja mengalami pengerasan dan perubahan struktur mikro. Pada deformasi ini, temperatur akan mengakibatkan timbulnya distorsi pada butir. Pengerjaan dingin dapat meningkatkan kekuatan, mampu mesin,

4 meningkatkan ketelitian dimensi, dan menghaluskan permukaan logam. Ada banyak metode untuk melakukan cold working, salah satunya adalah dengan shot peening. Shot peening merupakan proses pengerjaan dingin pada permukaan material dengan cara penembakan butiran-butiran baja yang berdiameter relatif kecil pada material logam secara berulang dan progressive untuk menciptakan tegangan sisa tekan pada permukaan material. 1.2 Rumusan Masalah Dari uraian di atas terlihat bahwa salah satu faktor penyebab kegagalan material logam implant adalah retak fatik. Penelitian ini akan difokuskan pada bagaimana pengaruh perlakuan variasi intensitas almen shot peening pada tiga buah material AISI 304 dalam menambah umur fatik, menurunkan laju perambatan retak, dan meningkatkan kekerasan permukaan. 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah penelitian antara lain : 1. Pengujian yang dilakukan adalah uji laju perambatan retak fatik pada suhu kamar dan uji kekerasan mikro. 2. Penelitian ini tidak menghitung tegangan sisa. 3. Spesimen yang digunakan adalah AISI 304 sesuai ASTM E Variasi almen shot peening adalah A0,003 dan A0, Manfaat Penelitian Manfaat Penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Diharapkan hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai rujukan dalam pembuatan logam implant yang lebih baik untuk rakyat Indonesia.

5 2. Memberikan kontribusi dalam meminimalisir masalah yang timbul saat menggunakan logam implant. 1.5 Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui pengaruh variasi almen shot peening terhadap penambahan umur fatik. 2. Mengetahui pengaruh variasi almen shot peening terhadap penurunan laju perambatan retak fatik. 3. Mengetahui pengaruh variasi almen shot peening terhadap peningkatan kekerasan permukaan. 4. Mengetahui spesimen mana yang memiliki karakteristik rambat retak terbaik.