PEMBUATAN TAMENG PERISAI DEPAN MOTOR DARI BAHAN KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT IJUK

Transkripsi

1 PEMBUATAN TAMENG PERISAI DEPAN MOTOR DARI BAHAN KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT IJUK Fajar Dwi Afandi 1), Prantasi Harmi Tjahjanti 2) 1) Prodi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo (UMSIDA) Jalan Raya Gelam 250, Candi Sidoarjo 61217, Indonesia Phone: , Fax: ) 1) 2) Abstrak Kehadiran biokomposit pada perkembangan material di dunia otomotif telah menjadi sebuah alternatif yang dapat digunakan untuk mengganti komposit yang biasanya diperkuat dengan fiber glass. Tujuan pnelitian ini adalah membuat bahan komposit dengan penguat dari serat ijuk dan diaplikasikan untuk bahan alternatif pembuatan tameng perisai depan yang biasanya dipakai pada motor-motor. Matrik yang dipakai adalah poliester. Penguat serat ijuk ditata lurus sesuai dengan sudut 90 0 dan dianyam ( ) serta serat ijuk direndam ke larutan NaOH 10% selama 2 jam. Pembuatan sampel uji dengan metode hand lay up pada cetakan dan pengujian yang dilakukan adalah uji tarik (ASTM D ) serta pengamatan mikrostruktur (SEM). Hasil terbaik untuk pengujian tarik yang berserat adalah bahan komposit dengan komposisi 91% polyester dan 9% dengan serat lurus (searah sudut 90 0 ) dengan nilai kekuatan tarik sebesar 1 MPa, regangan tarik sebesar 3,66 mm/mm dan modulus elastisitasnya sebesar 0,25 MPa. Pada pengamatan SEM komposisi 91% polyester dan 9% dengan serat lurus (searah sudut 90 0 ) paling optimal karena adanya ikatan matrik dan serat menyatu dengan sempurna dari pada yang lain. Komposisi terbaik ini dipakai untuk pembuatan tameng perisai depan motor dengan keseluruhan berat body lebih berat bila dibandingkan bahan aslinya. Uji laju kecepatan motor di lapangan dengan menggunakan bahan komposit penguat serat ijuk ini lebih lambat bila dibandingkan bahan aslinya. Keywords: Tameng perisai depan motor, komposit, serat ijuk, uji tarik, mikrostruktur 1. PENDAHULUAN Zaman sekarang semakin berkembang untuk penggunaan komposit, baik dari segi teknologinya maupun penggunaannya. Dan tidak hanya dibidang otomotif saja, namun untuk sekarang sudah merambah ke bidang lain seperti industri dan rumah tangga. Hal ini disebabkan biaya pembuatannya lebih murah dan kekuatannya dapat disesuaikan dengan kebutuhan. Seiring dengan perkembangannya, komposit saat ini tidak hanya menggunakan serat sintetis seperti fiberglass, serat karbon dan serat asbestos saja, namun sudah ada bahan penguat dari serat alam karena dinilai lebih murah, ramah lingkungan dan mudah untuk didapatkan di Indonesia. Oleh karena itu, saya ingin melakukan penelitian tentang komposit yang menggunakan serat alam sebagai bahan pengisinya, yaitu komposit berpenguat serat ijuk [1]. Dari uraian diatas saya mencoba melakukan penelitian memanfaatkan keunggulan serat alam yaitu serat ijuk serta memanfaatkan banyaknya hasil panen serat ijuk untuk Pembuatan Tameng Perisai Depan Motor Dari Bahan Komposit Polyester dengan Penguat Serat Ijuk. Dari penelitian ini akan dilakukan uji tarik dengan variasi panjang seratnya 18cm dan ketebalan serat ijuknya random, kemudian serat ijuk direndam kedalam larutan NaOH 10% selama 2 jam dan untuk seratnya disusun secara anyam searah sudut dan dengan searah sudut Banyak industri maupun produsen otomotif, maupun rumah tangga yang membuat benda dengan menggunakan serat ijuk sebagai bahan penguatnya. Karena bersifat ramah lingkungan dan biayanya juga relatif lebih murah serta mudah didapat di Indonesia. Pengertian Bahan Komposit Komposit dalam pengertian bahan terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda atau dicampur secara makroskopis. Kata Composite berasal dari kata kerja to compose yang artinya menggabung atau menyusun. Secara ringkasnya adalah bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Komposit merupakan bahan yang pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai bahan pengisi dan untuk bahan pengikat serat disebut matrik. Bahan utamanya komposit adalah serat, Seminar Nasional dan Gelar Produk SENASPRO

2 sedangkan untuk bahan pengikatnya memakai bahan polimer yang mudah dibentuk serta mempunyai daya pengikat yang tinggi. Komposit merupakan bahan perpaduan yang dipilih berdasarkan kombinasi sifat fisik dari masing-masing material untuk bisa menghasilkan material baru dengan sifat yang unik dibandingkan dengan sifat material yang awal sebelum dicampur dan terjadilah ikatan permukaan antara masing-masing material. Adapun keuntungan dari material komposit yaitu kemampuan material tersebut mudah untuk diarahkan supaya kekuatannya bisa diatur hanya pada arah tertentu pada arah yang kita kehendaki, hal seperti ini yang dinamakan tailoring properties [2]. Jenis Komposit Secara garis besar komposit diklasifikasikan menjadi tiga jenis (Jones, 1975), yaitu: a) Komposit partikel (Particulate Composites) b) Komposit lapis (Laminates Composites) c) Komposit serat (Fibrous Composites) [2]. Serat Ijuk Serat yang hitam warnanya dan liat itu yang biasanya disebut dengan serat ijuk, Serat ijuk termasuk bahan alami yang dihasilkan oleh pangkal pelepah enau (arenga pinnata). Serat ijuk yang berkualitas bagus diperoleh dari pohon yang sudah tua, tetapi sebelum bakal buah muncul sekitar umur 4 tahun. Sifat fisik yang dimiliki oleh serat ijuk yang dihasilkan dari pohon aren adalah : berupa helaian benang berwarna hitam, mempunyai diameter kurang dari 0,5mm dan bersifat ulet dan kaku sehingga tidak mudah putus. Adapun serabut ijuk biasanya dipintal menjadi tali ijuk, sapu dan atap, selain itu dalam kontruksi bangunan, ijuk biasanya digunakan sebagai lapisan penyaring pada sumur resapan. Ijuk bersifat awet dan tidak mudah busuk baik dalam keadaan tertanam dalam tanah maupun terbuka (tahan terhadap cuaca) dan bersifat lentur dan tidak mudah rapuh, sangat tahan terhadap genangan asam termasuk genangan air laut yang mengandung garam [3]. Matrik Matrik dalam bahan komposit berperan sebagai pengikat dan penguat bagian sekunder untuk menahan beban, sehingga besar kecilnya kekuatan bahan komposit sangat tergantung dari kekuatan matrik pembentuknya. Fungsi matrik sebagai pengikat serat, pelindung, transfer beban, dan pendukung serat. Pada komposit serat matriks yang digunakan adalah lateks (karet alam). Karna latek sebagai matriknya atau bahan pengikatnya berupa cairan maka bahan kimia yang merupakan bahan pembantu ini, harus berupa cairan, yang biasa disebut dengan istilah dispersi. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan campuran yang homogen [4]. Resin Polyester Polyester adalah resin thermoset yang berbentuk cairan dengan viskositas yang relatif rendah. Dengan ditambahkan katalis, poliester dapat mengeras pada suhu kamar. Dan resin poliester mengandung banyak monomer stiren akibatnya suhu deformasi termal lebih rendah dari pada resin thermoset lainnya dan ketahanan panas dalam jangka panjangnya adalah sekitar C. Resin ini memiliki ketahanan dingin relatif baik. Dalam proses perlakuan alkali serat alam, dari unsur sebagian penyusun serat dapat larut dalam larutan alkali tersebut. Hemiselulosa dan Lignin serta zatzat lain seperti abu, lilin, dan kotoran lainnya dapat terbuang dikarenakan akibat perlakuan alkali serat [2] Pengertian Tameng Perisai Depan Motor Tameng perisai depan motor yang ditunjukkan pada (gambar 4) merupakan sebuah benda penutup depan sepeda motor yang ditunukkan pada (gambar 5), bisa juga disebut dengan cover body. Cover body digunakan untuk melindungi setiap komponen sepeda motor dari setiap gangguan-ganguanya dan juga agar tidak terjadi konsleting listrik yang disebabkan oleh debu, kotoran dan air. Seperti cover stang, sayap, lackshield, spatbor dll [5]. 226 SENASPRO 2017 Seminar Nasional dan Gelar Produk

3 Gambar 1. Tameng perisai depan motor Gambar 2. Letak tameng perisai depan motor Uji Tarik Uji tarik merupakan uji strain-stress mekanik bertujuan untuk mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Saat pengujiannya, bahan uji ini ditarik sampai putus. Pengujian tarik ini dilakukan untuk mencari regangan dan tegangan. Dari pengujian ini kita dapat ketahui beberapa sifat mekanik material yang sangat dibutuhkan dalam desain rekayasa. Hasil dari pengujian ini adalah grafik beban versus perpanjangan atau elongasi [2]. a) Kekuatan tarik Perhitungan antara beban dan elongation dapat dirumuskan sebagai berikut : (1) b) Enginerring Strain (regangan) Besarnya regangan yaitu jumlah pertambahan panjang karena pembebanan dibandingkan dengan panjang daerah ukur mula-mula (gage length). Nilai regangan ini adalah regangan proporsional yang didapat dari garis proporsional pada grafik tegangan tegangan hasil uji tarik komposit (Surdia T dan Saito, 1985). Regangan dapat dihitung dengan rumus : (2) c) Modulus Elastisitas Daerah proporsional yaitu daerah dimana regangan dan tegangan yang terjadi masih sebanding dan defleksi yang terjadi masih bersifat elastis. Besarnya nilai modulus elastisitas komposit juga merupakan perbandingan antara regangan dan tegangan. pada daerah proporsional dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : Ec = Em x Vm + Ef x Vf (3) Uji SEM (Scanning Electron Microscope) SEM (Scanning Electron Microscop)e adalah sebuah mikroskop elektron didesain untuk meneliti permukaan dari objek solid secara langsung. SEM memiliki perbesaran x, resolusi sebesar 1 10 nm, dan depth of field mm. kemampuan untuk mengetahui komposisi Seminar Nasional dan Gelar Produk SENASPRO

4 dan informasi kristalografi membuat SEM banyak digunakan untuk keperluan industri dan penelitian. 2. METODE Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo dan Bengkel rumahan Suken Fiberglass Sidoarjo. Prosedur Penelitian a) Komposisi Bahan Untuk Pengujian Tabel 1. Komposisi bahan b) Pengolahan Serat Ijuk 1) Siapkan serat ijuk. 2) Serat ijuk dibersihkan dari kotoran menggunaakan air. 3) Keringkan serat ijuk dibawah sinar matahari dan lakukan penyisiran setelah kering. 4) Serat ijuk dipotong dengan variasi panjang serat 18cm. 5) Rendam serat ijuk dengan larutan NaOH 10% selama 2 jam. 6) Keringkan serat ijuk selama 12 jam dibawah sinar matahari hingga tidak ada kandungan air. Gambar 3. Jenis pemodelan serat c) Proses Pencampuran Bahan 1) Komposisi matrik resin 95% : 2% katalis : 3% serat ijuk, resin 92% : 2% katalis : 6% serat ijuk dan resin 89% : 2% katalis : 9% serat ijuk. Usahakan takaran sama dan tidak kelebihan karena campuran cepat mengering dan susah dalam proses merapikan nantinya ketika campuran sudah dituangkan. d) Proses pembuatan spesimen untuk pengujian dan tameng perisai depan motor 1) Siapkan cetakan. 2) Oleskan cairan MAA pada cetakan. 3) Tuangkan bahan pada cetakan dengan menggunakan kuas. Usahakan proses perataan lakukan ±10 menit sebelum mengering 4) Setelah merata, tempelkan matt (serat ijuk) dengan panjang serat 18cm dengan model serat anyaman ( ) dan searah sudut 90 0 serta dengan perbandingan matriks resin 95% : 2% katalis : 3% serat ijuk, resin 92% : 2% katalis : 6% serat ijuk dan resin 89% : 2% katalis : 9% serat ijuk. Komposisi yang terbaik bisa di aplikasikan ke pembuatan tameng perisai depan motor tersebut. 228 SENASPRO 2017 Seminar Nasional dan Gelar Produk

5 5) Tuangkan bahan yang masih tersisa diatas matt yang sudah kita susun tadi dan ratakan dengan kuas serta usahakan rapi. 6) Tunggu mengeras (± 30 menit), maka hasil bisa kita lepas dari cetakan. 7) Potong dan rapikan sisa-sisa matt dan juga campuran yang tidak terpakai (seleseilah pembuatan tameng perisai depan motornya). 8) Potong spesimen sesuai ukuran standart untuk pengujiannya (untuk spesimen yang akan di ujikan). 9) Spesimen yang siap bisa di uji tarikkan standart ASTM D di Laboratorium Teknik Mesin Muhammadiyah Sidoarjo dan pengujian mikrostruktur di PPNS. Gambar 4. Ukuran material uji tarik Gambar 5. Spesimen siap untuk diuji tarik 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 6. Tameng perisai yang sudah jadi 3.1 Hasil Pengujian Pengujian ini ditujukan pada proses pembuatan tameng perisai depan motor dari bahan komposit dengan penguat serat ijuk dengan bahan dasar resin polyester dan katalis dengan campuran serat ijuk yang divariasikan, dengan berat komposisinya yaitu antara resin polyester dan katalis : serat ijuk adalah 97% : 3%, 94% : 6% dan 91% : 9%, untuk mengetahui hasil uji Tarik, SEM, berat benda dan kecepatan laju kendaraan, detailnya sebagai berikut. Seminar Nasional dan Gelar Produk SENASPRO

6 Nilai rata-rata Nilai rata-rata Nilai rata-rata Pengujian Tarik Dalam pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik pada mateial komposit polyester dengan penguat serat ijuk dengan perbandingan 97% : 3%, 94% : 6% dan 91% : 9%, Dapat dilihat pada tabel 4.1. Data pengujian tarik. Tabel 2 Data hasil pengujian tarik Dari hasil uji tarik, maka didapat kekuatan tarik, regangan tarik dan modulus elastisitas pada material komposit polyester dengan penguat serat ijuk. Dalam hal ini akan ditunjukkan pada tabel dan grafik rata-rata dibawah ini : Kekuatan tarik rata-rata (Mpa) Vf % Gambar 7. Grafik hubungan variasi fraksi volume terhadap kekuatan tarik rata-rata pada komposit polyester berpenguat serat ijuk Regangan tarik rata-rata (mm/mm) Vf % Gambar 8. Grafik hubungan variasi fraksi volume terhadap regangan tarik rata-rata pada komposit polyester berpenguat serat ijuk. 1 0 Modulus Elastisitas rata-rata (MPa) Vf % 230 SENASPRO 2017 Seminar Nasional dan Gelar Produk

7 Gambar 9. Grafik hubungan variasi fraksi volume terhadap modulus elastisitas rata-rata pada komposit polyester berpenguat serat ijuk. Pengujian Scanning Electron Microscope (SEM) Berikut adalah gambar hasil dari proses pengujian SEM yang dilakukan di PPNS (Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya). Matriks Serat ri Po Gambar 10. Pengujian SEM serat lurus M atrik ri Po Se rat Gambar 11. Pengujian SEM serat anyam Gambar 12. Pengujian EDX spot 1 ijuk Gambar 13. Pengujian EDX spot 1 matrik Seminar Nasional dan Gelar Produk SENASPRO

8 Pengujian Berat Tameng Asli DenganYang Buatan Berikut adalah gambar hasil proses pengujian berat benda tameng perisai depan motor yang telah dilakukan dilaboratorium pertanian Universitas Muhammadiyah Sidoarjo. Gambar 14. Berat tameng perisai yang asli Gambar 15. Berat tameng perisai dari bahan serat ijuk Pengujian Laju Kecepatan Motor Berikut adalah gambar hasil dari proses pengujian laju kecepatan motor yang dipasangkan langsung ke motor supra 100cc yang dilakukan di Perum Griya Permata Gedangan, Sidoarjo. Tabel 3 Hasil uji coba kecepatan laju kendaraan 3.2 Pembahasan Pengujian Pembahasan Pengujian Tarik Dari hasil pengujian tarik, maka didapatkan kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas pada material komposit serat ijuk. Harga yang didapatkan dari kekuatan tarik yang paling optimal yaitu pada fraksi volume resin 100% sebesar 1,49 Mpa. Sedangkan yang terendah adalah komposit serat anyam dengan volume 6% : 94% sebesar 0,53 Mpa. Pada regangan tarik harga tertinggi pada serat lurus dengan fraksi volume 6% : 94% sebesar 7,55 mm/mm dan nilai terendah pada raksi volume dipasaran sebesar 2,56 mm/mm. Untuk modulus elastisitas tertinggi pada fraksi volume resin 100% sebesar 0,60 Mpa, sedangkan nilai terendah pada serat lurus fraksi volume 6% : 94% sebesar 0,11 Mpa. Berdasarkan grafik pada gambar 7 diatas dapat diketahui hubungan antara fraksi volume komposit serat ijuk cenderung naik ketika seratnya lurus, akan tetapi ketika seratnya di anyam cenderung mengalami naik turun. Kekuatan tarik rata-rata tertinggi pada fraksi yang berserat dimiliki oleh serat yang lurus dengan fraksi volume 9% : 91% sebesar 1 Mpa, akan tetapi ada yang lebih kuat yaitu dimiliki oleh fraksi volume resin 100% sebesar 1,49 MPa. Hal tersebut dikarenakan jika pada serat lurus seratnya lebih 232 SENASPRO 2017 Seminar Nasional dan Gelar Produk

9 searah saat pengujian tarik dibandingkan dengan yang serat anyam. Akan tetapi jika diandingkan dengan yang volume resin 100% pada saat pembuatannya lebih padat dan merata pada cetakan dibandingkan dengan yang berserat, akibatnya saat pengujian tarik dia sangat keras teksturnya. Oleh sebab itu membutuhkan kekuatan tarik yang besar pula untuk dapat mematahkan maerial tersebut. Dari pengujian yang dilakukan pada grafik gambar 8 nilai regangan rata-rata kurang setabil pada setiap fraksi volume. Hal tersebut diakibatkan karena orientasi serat kurang teratur sehingga menyebabkan kekuatan seratnya tidak terdistribusikan secara maksimal. Dan hasil regangan yang paling tinggi dimiliki oleh serat lurus dengan fraksi volume 6% : 94% sebesar 7,55 mm/mm dan nilai terendah dimiliki oleh benda yang ada dipasaran sebesar 2,56 mm/mm. Pada grafik gambar 9 modulus elastisitas rata-rata komposit. Juga mengalami naik turun yang kurang stabil. Pada serat lurus tertinggi dimiliki oleh dengan fraksi volume 9% : 91% sebesar 0,25 Mpa dan untuk serat anyam dimiliki dengan fraksi volume 9% : 91% sebesar 0,21. Akan tetapi semua yang berserat masih kalah tinggi dengan hasil dengan fraksi volume resin 100% sebesar 0,6 Mpa. Pembahasan pengujian scanning electron microscope (SEM) Dari hasil pengujian SEM di PPNS gambar (10 dan 11) menunjukkan bahwa komposisi yang terbaik dimiliki oleh serat yang lurus dibandingkan dengan srat yang anyam karena pori-pori pada serat lurus lebih sedikit dibandingkan dengan serat anyam. Dan untuk pengujian EDX nya pada gambar (12 dan 13) pada titik 1 spot 1 di ijuk terdapat kandungan O, C, Na, K, L, Si dan Cl, sedangkan pada spot 1 matrik terdapat C, O, Na, Si dan In. Pembahasan Pengujian Berat Tameng Asli Dengan Yang Buatan Dari hasil gambar penimbangan berat benda komposit tameng perisai depan motor yang asli dengan yang terbuat dari serat ijuk diatas (gambar 14 dan 15) menunjukkan bahwa lebih berat tameng perisai depan motor yang terbuat dari serat ijuk yaitu sebesar 376,9 gr, sedangkan yang asli sebesar 154,41 gr. Pembahasan Pengujian Laju Kecepatan Motor Dari hasil tabel 3 pengujian laju kecepatan motor diatas menunjukkan bahwa tameng perisai depan motor yang asli dipasaran lah yang tingkat laju kecepetan motornya lebih cepat dibandingkan dengan yang tameng perisai depan motor dari bahan serat ijuk. 4. KESIMPULAN 1. Telah dapat kita buat komposit tameng perisai depan motor dari serat ijuk yang awalnya dari serat fiberglass. Langkah-langkahnya sebagai berikut : siapkan cetakan, olesi cetakan dengan MAA, masukkan adonan (resin + katalis), masukkkan seratnya, tuang kembali bahan ke cetakan, tunggu sampai kering ± 10 menit, dan barulah spesimen bisa dilepas dari cetakan. 2. Berdasarkan hasil uji mekanik dan non mekanik dari beberapa komposisi komposit yang telah dibuat, komposisi resin + katalis 100% memiliki nilai kekuatan tarik rata-rata sebesar 1,49 Mpa dan untuk hasil regangan tarik rata-rata tertinggi dimiliki oleh komposisi serat lurus dengan komposisi 6% : 94% sebesar 7,55 mm/mm sedangkan pada hasil modulus elastisitas rata-rata tertinggi dimiliki oleh komposisi resin + katalis 100% sebesar 0,6 Mpa. 3. Hasil pengujian SEM menghasilkan bahwa serat lurus lebih bagus dari pada serat anyam dikarenan pada serat lurus matrik resin polyester dan penguat serat ijuk menyatu dengan sempurna, serta terjadinya pori-pori lebih sedikit dibandingkan dengan yang serat anyam. Pada pengujian tarik kekuatan tarik rata-rata tertingggi sebesar 1,49 Mpa, untuk regangan tarik rata-rata tertinggi sebesar 7,55 mm/mm dan untuk modulus elastisitas rata-rata tertinggi sebesar 0,6 Mpa. DAFTAR PUSTAKA [1] Munandar Imam, Savetlana Shirley, Sugiyanto Kekuatan Tarik Serat Ijuk. Jurnal FEMA, Vol. 1 No.3, Juli Bandar Lampung : Jurusan Teknik Mesin. Fakultas Teknik. Universitas Lampung. [2] Bifel Rafael D.N, Maliwemu Erich U.K, Adoe Dominggus G.H Pengaruh Perlakuan Alkali Serat Sabut Kelapa Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Polyester. Jurnal Teknik Mesin, Vol. 2 No.1, April Hal: Kupang NTT : Jurusan Teknik Mesin. Fakultas Sains dan Teknik. Universitas Nusa Cendana. Seminar Nasional dan Gelar Produk SENASPRO

10 [3] Supatmi Analisis Kualitas Genteng Beton Dengan Bahan Tambahan Serat Ijuk dan Pengurangan Pasir. Yogyakarta : Program Studi Teknik Sipil Universitas Negeri Yogyakarta. [4] Wibowo A.A Analisa Lembaran Komposit Berpenguat Serbuk Ijuk Mesh 40 Menggunakan Matrik Karet Alam Dengan Variasi Komposisi Serbuk Ijuk 0 PHR, 10 PHR, 20 PHR, Terhadap Daya Serap Radiasi Sinar Gamma. Surakarta : Program Studi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta [5] Wibowo Tri. 8 April Body Motor, /2014/04/bodymotor.html Diakses : ( 5 Februari 2017 ). 234 SENASPRO 2017 Seminar Nasional dan Gelar Produk