Studi Inovasi Peralatan Steam Wood untuk Membuat Gading Kapal Berbahan Laminasi Bambu

Transkripsi

1 Sidang Tugas Akhir (P3) Kamis, 4 Juli 2013 Ruang Bidang Studi Teknik Perkapalan Studi Inovasi Peralatan Steam Wood untuk Membuat Gading Kapal Berbahan Laminasi Bambu Fajar Suryanto NRP Dosen Pembimbing : Ir. Heri Supomo M.Sc. Bidang Studi : Industri Perkapalan JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

2 PENDAHULUAN 2

3 LATAR BELAKANG Kebutuhan dengan ketersediaan kayu yang semakin bertolakbelakang Perlu dikembangkan teknologi bahan alternatif pengganti kayu. Salah satu bahan yang dapat dijadikan sebagai alternatif pengganti kayu adalah bambu. Bambu memiliki sifat mekanis yang hampir sama dengan kayu. Oleh karena itu proses pembengkokan atau pelurusan bambu perlu dibantu dengan alat pemanas. Pemanas diperlukan untuk melunakkan bilah bambu sehingga mudah dibentuk. Metode pemanasan yang sering digunakan adalah menggunakan panas api untuk pembengkokan kayu cukup banyak digunakan oleh industri perkayuan rumah tangga atau khususnya pada industri kapal kayu. 3 3

4 RUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana merancang peralatan steam wood (penguapan) sebagai alat bantu dalam proses pembengkokan bambu laminasi 2. Apakah pengaruh dari perlakuan panas menggunakan uap dan pembakaran berdampak kepada kekuatan dan elastisitas bambu. 3. Metode manakah yang lebih baik dalam pembentukan gading kapal berbahan bambu laminasi 4 4

5 BATASAN MASALAH Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah : 1. Bambu yang digunakan adalah jenis bambu Betung (Dendrocalamus asper) 2. Lem yang digunakan adalah lem epoxy Lem 3. Kapal yang yang digunakan diamati adalah memiliki lemepoxy ukuran marine 30 GTuse 4. Bentuk gading yang digunakan memiliki kelengkungan half girth tersulit dalam proses pembentukannya 5. Gading yang dibuat sebanyak dua buah dengan masing-masing perlakuan panas menggunakan penguapan dan pemanasan menggunakan api 6. Regulasi yang dipakai untuk pengujian adalah ASTM D 3039 dan

6 PENGADAAN KAPAL TANGKAP IKAP 30 GT KEPRI Konsultan perencana PT SEATECH Indonesia Gading yang dipakai Frame No. 4 S = 3,1729 m 3 m 6

7 TUJUAN 1. Merancang peralatan penguapan untuk bambu yang akan dilaminasi 2. Membandingkan hasil kekuatan gading kapal berbahan laminasi kayu yang mendapatkan proses penguapan dan pemanasan dengan api 3. Mengetahui metode manakah yang cocok sebagai alat bantu membuat gading kapal berbahan bambu laminasi. 7 7

8 MANFAAT Manfaat dari Tugas Akhir ini adalah 1. Dapat memberikan gambaran serta data masukan untuk merancang alat penguapan kayu (steam wood) yang berguna untuk membuat gading kapal berbahan laminasi bambu. 2. Dapat digunakan sebagai referensi metode perlakuan panas bilah bambu yang terbaik dalam pembentukan gading kapal 8 8

9 HIPOTESA Penggunaan peralatan steam wood ini dapat membantu dalam proses pembengkokan gading sebagai konstruksi kapal kayu. Perlakuan penguapan bilah bambu lebih efisien dibanding pemanasan menggunakan panas api dan mempermudah pembentukan gading dengan tingkat kelengkungan half girth yang cukup tinggi. 9

10 METODOLOGI 10

11 METODOLOGI Tempat pelaksanaan Laboratorium CNC dan Pengerjaan Logam, Jurusan Teknik Sistem Perkapalan Laboratorium Produksi dan Manajemen Perkapalan ITS, Surabaya Laboratorium Konstruksi dan Kekuatan Jurusan Teknik Perkapalan ITS 11 11

12 METODOLOGI Peralatan Bahan Jig Saw Jangka Sorong Gergaji tangan Mesin serut82 mm Mesin amplas orbital Las karbit Mesin LasSMAW Metal Cutting Wheel Mesin bubut CNC Mesin serut meja Empat buah kempa C 9 Dua puluh lima kempa modifikasi Wood Moisture Meter Peralatan pembentuk gading kapal kayu Universal Testing Machine Bambu Betung (Dendrocalamus asper) jumlah 150 bilah dengan dimensi panjang 3 m dengan tebal 1 cm Lem Epoxy (Marine use) Electrode E 308 dia. 2 mm Dua buah LPG tabung 3 Kg 12 12

13 DIAGRAM ALIR PENELITIAN Mulai Studi Literatur Penelitian sebelumnya Buku yang relevan Referensi dari internet Persiapan Alat, Material dan Bahan Tahap Persiapan Persiapan Alat : Jangka Sorong Gergaji tangan Jig Saw Band Saw Gerinda tangan Mesin serut 82 mm Mesin amplas orbital Las karbit Mesin Las SMAW Metal Cutting Wheel Universal Testing Machine Persiapan Material : Water Pipe Galvanize panjang 3 m, od 4.4 Flexible Pipe panjang 1.5 m, dia. ¾ Drum galvanize dia. 35 cm, tinggi 40 cm Dua buah Water mur SS 304 ¾ Satu buah Ball Valve ¾ Satu buah Ball Valve ½ Satu buah Double Nipple SUS 304 ¾ Satu buah Double Nipple SUS 304 ½ Dua buah Stainless Steel pipe ¾ panjang 16 cm Persiapan Bahan : Bambu Betung (Dendrocalamus asper) jumlah 150 bilah dengan dimensi panjang 3 m dengan tebal minimum 0.5 cm dan maksimal 1 cm Lem Epoxy (Marine use) Electrode E 308 dia. 2 mm Empat buah LPG tabung 3 Kg 13 Merangkai material menjadi peralatan Steam wood A Pemotongan enam batang bambu menjadi 150 bilah bambu menggunakan Wood Planner Machine dengan dimensi lebar 3 cm, min. 0.5 cm, dan panjang 3 m 13

14 DIAGRAM ALIR PENELITIAN A Tahap Pemrosesan Melakukan penguapan bilah bambu menggunakan peralatan Steam wood Melakukan pemanasan bilah bambu menggunakan api Menghitung prosentase kadar air bilah bambu menggunakan alat Wood Moisture Meter Membentuk dua buah gading dengan metode tekuk menggunakan alat pencetak gading dan kempa sesuai dengan bentuk gading yang sudah ditentukan tanpa menggunakan lem Merekatkan bilah bambu menggunakan lem epoxy dengan jumlah kadar air pada bilah bambu 12 18% dalam waktu maksimal satu hari Tahap Pengujian Membuat tiga spesimen uji tarik dan tekan sesuai standar ASTM D 3039 dan 3410 untuk masing masing gading Melakukan pengujian tarik menggunakan peralatan Universal Testing Machine Tahap Analis 14 Analisa data dan Kesimpulan Selasai 14

15 BILAH BAMBU Bambu Betung Pembersihan bukubuku bambu Penipisan bilah bambu 15 Hasil penipisan 15

16 BILAH BAMBU Pemotongan bilah menjadi dua Pemberian borax 16 16

17 STEAM WOOD STEAM TUBE PIPA FLEKSIBEL KAKI TIGA BOILER 17 17

18 BOILER Pengelasan drum Kompor tekanan tinggi 18 18

19 Pipa fleksibel Kaki tiga 19 19

20 STEAM TUBE 20 Pembuatan ulir 20

21 Kempa 21 Matras pembentuk gading Moisture meter 21

22 Peralatan Steam Wood 22 22

23 PENGUAPAN Mekanisme penguapan bilah bambu yaitu; Merebus air didalam drum sebagai boiler penghasil uap menggunakan kompor gas bertekanan tinggi. Dibutuhkan waktu 15 menit hingga uap masuk kedalam steam tube Uap bertekanan dialirkan melalui pipa fleksibel menuju pipa penguapan. Memasukkan bilah bambu kedalam pipa penguapan dengan jumlah maksimal 15 bilah. Pada pipa penguapan terdapat katup yang berfungi mengeluarkan air hasil penguapan. Katup rutin dibuka agar tidak terjadi genangan air didalam pipa Menguapkan bilah bambu selama satu jam Mengukur kadar air dan suhu pada bilah bambu yang sudah selesai diuapkan

24 28/10/2013 PENGUAPAN Mekanisme penguapan bilah bambu yaitu; Perebusan air dalam boiler 24 Bambu yang sudah diuapkan Pengukuran kadar air dan suhu bilah 24

25 PEMBAKARAN Mekanisme pemanasan dengan api bilah bambu yaitu; Merendam bilah kedalam kolam air selama 5 menit, kondisi pembakaran memang harus dalam keadaan basah. Kadar air dalam bambu berkisar 75-80%. Memanaskan satu per satu bilah dengan menggunakan nyala api dari kompor sambil dibengkokkan perlahan 25 25

26 PEMBAKARAN Mekanisme pemanasan dengan api bilah bambu yaitu; Perendaman bilah Pemanasan dengan api 26 26

27 PEMBENTUKAN Mekanisme pembentukan gading Peletakan sketsa bentuk gading diatas matras Pembentukan dengan bantuan kempa 27 Hasil pembentukan 27

28 LAMINASI Mekanisme pengeleman bilah menjadi gading Pengeleman bilah bambu Lem Epoxy 28 28

29 SPESIMEN UJI Mekanisme pembuatan spesimen uji tarik Memotong bagian curve section dan straight section dari gading yang sudah dibuat Kemudian memotong balok laminasi menjadi tiga bagian secara memanjang menggunakan circular saw sehingga didapatkan tiga buah balok laminasi dengan ukuran 25 x 20 x 250 Mekanisme pembuatan spesimen uji tarik Memotong bagian curve section dan straight section dari gading yang sudah dibuat Balok \dipotong menjadi empat bagian secara memanjang dengan lebar masing masing 25 mm sehingga didapatkan tiga buah balok berukuran 25 x 25 x Pembuatan Spesimen 29

30 SPESIMEN UJI Straight dan Curve Section Lem Epoxy 30 Spesimen uji tarik Spesimen uji tekan 30

31 PENGUJIAN Pengujian Tarik Pengujian Tekan 31 31

32 HASIL PENGUJIAN Hasil Pengujian Tarik Metode Pembakaran Curve Section Spesimen uji tarik untuk gading dengan metode perlakuan pemanasan dengan api dilakukan dengan jumlah tiga test perlakuan pembakaran seksi lengkung (curve section) Selanjutnya untuk spesimen tarik metode pembakaran seksi lengkung dinamakan dengan BC (bakar curve) dan UC (Uap Curve) untuk metode penguapan. Test Piece Regangan Beban (kn) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2) BC BC BC Tabel Hasil Uji Tarik Bakar Curve Hasil Pengujian Tarik Metode Penguapan Curve Section Test Piece Regangan Beban (kn) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2) UC UC UC Tabel Hasil Uji Tarik Uap Curve 32

33 HASIL PENGUJIAN Perbandingan Kekuatan Tarik Untuk Curve Section Didapatkan hasil dari data pengujian tarik untuk seksi lengkung (curve section). Metode uap menghasilkan nilai kuat tarik curve section lebih baik yaitu MPa. Selanjutnya untuk tabel hasil pengujian yang terbaik antara penguapan dan pembakaran akan diberi warna hijau dan untuk hasil yang kurang baik akan diberi warna merah seperti pada tabel dibawah Spesimen Tegangan BC BC BC Rata rata Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Bakar Curve Spesimen Tegangan UC UC UC Rata rata Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Uap Curve 33 33

34 HASIL PENGUJIAN Hasil Pengujian Tarik Metode Pembakaran Straight Section Pengujian berikutnya adalah pengujian tarik seksi lurus untuk gading dengan metode perlakuan pembakaran dengan api. Dalam perlakuan pembakaran seksi lurus (straight section) selanjutnya dinamakan dengan BL (bakar lurus) dan UL untuk uap seksi lurus Test Piece Regangan Beban (kn) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2) BL BL BL Tabel Hasil Uji Tarik Bakar Lurus Hasil Pengujian Tarik Metode Pembakaran Straight Section Test Piece Regangan Beban (kn) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2) UL UL UL Tabel Hasil Uji Tarik Uap Lurus 34

35 HASIL PENGUJIAN Perbandingan Kekuatan Tarik Untuk Straight Section Metode penguapan menghasilkan kuat tarik seksi lurus lebih baik sebesar MPa dibandingkan dengan bakar seksi lurus. Tabel warna hijau menerangkan bahwa tegangan tarik metode penguapan untuk seksi lurus lebih baik dibanding dengan metode pembakaran yang diterangkan dengan tabel warna merah. Spesimen Tegangan BL BL BL Rata rata Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Bakar Lurus Spesimen Tegangan UL UL UL Rata rata Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Uap Lurus 35 35

36 HASIL PENGUJIAN Hasil Pengujian Tekan Metode Pembakaran Curve Section Spesimen uji tarik untuk gading dengan metode perlakuan pemanasan dengan api dilakukan dengan jumlah tiga test piece. Spesimen uji tarik yang tampak pada gambar di bawah ini dibentuk sesuai dengan standar ASTM D Dalam perlakuan pembakaran seksi lengkung (curve section) selanjutnya dinamakan dengan BC (bakar curve) dan UC untuk metode penguapan. Test Piece Regangan Beban (kn) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2) BC BC BC Tabel Hasil Uji Tekan Bakar Curve Hasil Pengujian Tekan Metode Penguapan Curve Section Test Piece Regangan Beban (kn) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2) UC UC UC Tabel Hasil Uji Tekan Uap Curve 36

37 HASIL PENGUJIAN Perbandingan Kekuatan tekan untuk Curve Section Didapatkan hasil dari data pengujian tekan untuk seksi lengkung (curve section). Metode penguapan mengasilkan kuat tekan curve section lebih baik yaitu MPa dibandingkan dengan metode pembakaran yang hanya bernilai MPa Pada penjelasan pengujian tarik metode penguapan baik seksi lurus maupun lengkung di atas jauh lebih baik dibandingkan menggunakan metode pembakaran. Spesimen Tegangan BC BC BC Rata rata Tabel Hasil Uji Spesimen Tekan Bakar Curve Spesimen Tegangan UC UC UC Rata rata Tabel Hasil Uji Spesimen Tekan Uap Curve 37 37

38 HASIL PENGUJIAN Hasil Pengujian Tekan Metode Pembakaran Straight Section Dalam perlakuan pembakaran seksi lurus (straight section) selanjutnya dinamakan dengan BL (bakar lurus) dan UL untuk metode penguapan seksi lurus Test Piece Regangan Beban (kn) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2) BL BL BL Tabel Hasil Uji Tekan Bakar Lurus Hasil Pengujian Tekan Metode Penguapan Straight Section Test Piece Regangan Beban (kn) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2) UL UL UL Tabel Hasil Uji Tekan Uap Lurus 38 38

39 HASIL PENGUJIAN Perbandingan Kekuatan tekan untuk Straight Section Dari data pengujian tekan diatas untuk seksi lurus (straight section). Metode penguapan mengasilkan kuat tekan straight section lebih baik yaitu MPa dibandingkan dengan metode pembakaran yang hanya bernilai MPa. Spesimen Tegangan BL BL BL Rata rata Tabel Hasil Uji Spesimen Tekan Bakar Lurus Spesimen Tegangan UL UL UL Rata rata Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Uap Lurus 39 39

40 Analisa Ekonomis Biaya Material Steam Tube No Material Dimensi Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp) 1 Pipa air galvanis 3 m 1 275, ,000 2 Flexible pipe 3/4"x1,5 m 1 265, ,000 3 Drum galvanis Ø35 cmx40 cm 1 150, ,000 4 Water mur 3/4" 2 32,500 65,000 5 Double nipple 3/4" 1 16,500 16,500 6 Kompor gas 1 150, ,000 7 Regulator gas 1 65,000 65,000 8 Ball valve 3/4" 1 50,000 50,000 9 Ball valve 1/2" 1 21,000 21, Pressure gauge 1/2" 1 65,000 65, Pipa stainless steel 3/4"x16cm 2 15,000 30, Pelat stainless steel Ø12 cm 2 10,000 20, Mur M14 3 2,000 6,000 Jumlah 1,178,500 Tabel Biaya Material 40 40

41 Analisa Ekonomis Biaya Konsumable No Jenis Dimensi Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp) 1 Electrode E 308 Ø 2 mm 0,5 kg 15,970 79,850 2 Gas 3 kg 3 tabung 13,000 39,000 3 Velcro rubber pad Ø 4" 3 8,000 24,000 4 Amplas bulat 5 buah 1,000 20,000 5 Lem Epoxy 2 kg 4 112, ,000 Jumlah 612,850 Biaya Peralatan Pendukung Tabel Biaya Material No Jenis Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp) 1 Moisture meter 1 2,000,000 2,000,000 2 Digital thermometer 1 99,000 99,000 3 Jangka sorong 1 45,000 45,000 4 Meteran 1 5,000 5,000 5 Clamp C 9" 4 22,500 90,000 6 Stopwatch 1 50,000 50,000 7 Sarung tangan silikon 1 13,000 13,000 8 Gergaji band saw 1 330, ,000 Jumlah 2,632,000 Tabel Biaya Peralatan Pendukung 41 Jenis Jumlah Biaya Material Rp1,178,500 Biaya Konsumable Rp612,850 Biaya pendukung Rp2,632,000 Total Rp4,423,350 Tabel Total Biaya Peralatan Steam Tube 41

42 Biaya Produksi bambu per m3 Metode Penguapan Analisa Ekonomis Biaya Produksi bambu per m3 Metode Penguapan 42 42

43 43 KESIMPULAN Hasil pengujian didapatkan kuat tarik perlakuan bakar seksi lengkung MPa, perlakuan bakar seksi lurus MPa, sedangkan untuk perlakuan penguapan seksi lengkung MPa, perlakuan penguapan seksi lurus MPa. Untuk kuat tekan perlakuan bakar seksi lengkung MPa, perlakuan bakar seksi lurus MPa, sedangkan untuk perlakuan penguapan seksi lengkung MPa, perlakuan penguapan seksi lurus MPa. Dari segi ekonomis kedua metode, biaya pembuatan gading bambu yang dikeluarkan untuk melakukan metode penguapan adalah Rp 12,373,350 jauh lebih besar dibandingkan produksi gading menggunakan metode pembakaran yaitu Rp 8,139,000. Dapat ditarik kesimpulan yaitu; 1. Metode penguapan sangat efektif digunakan sebagai metode bantuan dalam membentuk gading kapal, khususnya gading kapal berbahan laminasi bambu. 2. Untuk perbedaan besar investasi dari kedua metode tersebut sebesar Rp 4,287,350, besar investasi diawal akan memberikan hasil yang lebih baik dalam pembentukan gading kapal berbahan bambu laminasi 43

44 TERIMA KASIH ال ح م د لل ه ر ب ل ع ال م ي نا و ع ل ي ك م ال سال م 44