BAB I PENDAHULUAN A. Lata Latarr B Bel elak akan ang g
Komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit). Dengan adanya perbedaan dari material penyusunnya maka komposit antar material harus berikatan dengan kuat, sehingga perlu adanya penambahan wetting agent. Pada tingkat dasar komposit merupakan suatu molekul tunggal dan kisi kisi krist kristal al bila bila mate materia riall yang yang disu disusu sun n dari dari dua dua atom atom atau atau lebih lebih diseb disebut ut komp kompos osit it (con (conto toh h
seny senyaw awa, a, padu paduan an,,
poly polyme merr
dan dan
kera keram mik). ik). eca ecara ra
mikrostrukt mikrostruktur ur komposit komposit merupakan kristal, phase dan senyawa, senyawa, bila material material disusun dari dua phase atau senyawa atau lebih disebut komposit (contoh paduan !e dan "). #ika diartikan secara makrostruktur komposit merupakan material yang disusun dari campuran dua atau lebih penyusun makro yang berbeda dalam bentuk dan$atau komposisi dan tidak larut satu dengan yang lain disebut material komposit (definisi secara makro ini yang biasa dipakai) B. Rumu Rumusa san n Mas Masal alah ah
%. &pa &pa yang dimak dimaksud sud dengan dengan mater material ial komp komposit osit'' . &pa &pa saja jenis jenis-jen -jenis is dari dari material material kom kompos posit' it' . *agaimana *agaimana sifat komposit komposit jika jika ditinjau ditinjau dari strukturny strukturnya' a' +. *agaimana *agaimana sifat komposit komposit jika jika ditinjau ditinjau dari matriknya' matriknya' ". ujuan %. Pembaca Pembaca dapat dapat mengetah mengetahui ui dasar-da dasar-dasar sar dari dari material material kompo komposit. sit. . Pembaca Pembaca dapat dapat mengetah mengetahui ui berbagai berbagai jenis komposit komposit yang yang ada. ada.
1
. Pembac Pembacaa dapat dapat mengetah mengetahui ui sifat-sifa sifat-sifatt kompos komposit it yang ditijau ditijau dari struktur struktur dan matriknya.
2
BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Komposit Komposit merupakan suatu material yang memiliki jenis baru yang
didapatkan dari hasil rekayasa penggabungan satu atau lebih bahan yang masing-masing memiliki karakteristik bahan yang berbeda satu sama lain secara makroskopis. akroskopis menunjukkan bahwa material yang dibuat menjadi komposit akan tetap terlihat seperti pada aslinya. al ini memiliki kebalikan dari alloy yangmana menggabungkan dua atau llebih material hingga unsur bahan aslinya sudah tidak terlihat lagi. Dalam pembuatan komposit bertujuan untuk mencapai sifat sinergisnya sehingga material harus dibuat secara baik dan benar atau sesuai prosedur pengolahan material komposit. /ntuk memperkuat pengolahan material komposit diperlukan adanya perlakuan lebih yaitu penambahan wetting agent pada komposit tersebut. B. Klasiikasi Bahan Komposit
Komposit didefinisikan sebagai material yang terdiri dua atau lebih material
penyusun
yang
berbeda,
umumnya
matriks
dan
penguat
(reinforcement ) . atriks adalah bagian komposit yang secara kontinyu melingkupi penguat dan berfungsi mengikat penguat yang satu dengan yang lain serta meneruskan beban yang diterima oleh komposit ke penguat. edangkan penguat adalah komponen yang dimasukkan ke dalam matriks yang berfungsi sebagai penerima atau penahan beban utama yang dialami oleh komposit. ecara garis besar ada macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakannya, yaitu sebagai berikut 0 %. !ibrous composite !ibrous composite merupakan komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapis dan berpenguat fiber. Kayu adalah komposit alam yang terdiri dari serat hemiselulosa dalam matriks lignin. !iber yang
3
digunakan untuk menguatkan matriks dapat pendek, panjang, atau kontinyu. *erdasarkan jenis seratnya, maka dibedakan menjadi 0 a. erat Kontinyu, dengan orientasi serat yang bermacam-macam antara lain arah serat satu arah (unidireksional), dua arah (biaksial), tiga arah (triaksial). b. erat Diskontinyu, serat menyebar dengan acak sehingga sifat mekaniknya tidak terlalu baik jika dibandingkan dengan serat kontinyu. 1ambar % !ibrous "omposite
. 2aminated Komposit 2aminated Komposit komposit yang berlapis-lapis, paling sedikit terdiri dari dua lapis yang digabung menjadi satu, dimana setiap lapisan pembentuk memiliki karakteristik sifat tersendiri. erdiri dari berbagai arah serat. Plywood, yang terdiri dari layer alternatif berupa kayu mengandung lem dengan layer serat kayu yang tegak lurus layer terdekat.
1ambar 2aminated "omposite
4
. Particulate composite Particulate composite yaitu komposit dengan penguat berupa partikel atau serbuk yang tersebar pada semua luasan dan segala arah dari komposit. 1ambar Particulate "omposite
"ampuran antara matriks dan partikel penguat yang ada pada sistem material komposit partikel dapat dibagi kedalam beberapa jenis, yaitu sebagai berikut 0 a. 3onmetallic 4n 3onmetallic Particulate "omposites, yaitu sistem material komposit partikel yang kedua atau lebih unsur pembentuknya (matriks dan penguat) tidak berupa material logam, misalnya berupa ceramics matri5-glass particulate. b. etallic in 3onmetallic Particulate "omposites, yaitu sistem material komposit partikel yang memiliki matriks tidak berupa material logam, sementara partikel penguatnya berupa material logam, misalnya aluminium powder dalam matriks polyurethane atau polysulfide rubber. c. etallic 4n etallic Particulate "omposites, yaitu sistem material komposit partikel yang baik matriks maupun partikel penguatnya berupa material logam, namun tidak sama seperti model paduan logam (metal alloy), sebab penguat partikel logam tidak melebur di dalam matriks logam. d. 3onmetallic 4n etallic Particulate "omposites, yaitu sistem material komposit partikel yang matriksnya berupa material logam, namun material penguatnya tidak berupa material logam, melainkan dari jenis material nonlogam, misalnya ceramics particulate dalam matriks stainless steel.
5
*erdasarkan klasifikasi matrik nya komposit dapat dibedakan menjadi kedalam tiga kelompok klasifikasi besar. Klasifikasi tersebut yaitu0
1. Komposit matrik polimer (KMP), polimer sebagai matrik 2. Komposit matrik logam (KML), logam sebagi matrik 3. Komposit matrik keramik (KMK), keramik sebagai matrik
1ambar +. Klasifikasi komposit *erdasarkan bentuk dari matriks-nya
1ambar 6. atriks dari beberapa tipe komposit %. Komposit atrik Polimer (Polymer atri5 "omposites 7 P")
6
Komposit atrik Polimer memiliki beberapa jenis yang banyak digunakan yaitu 0 a. hermoplastic hermoplastic adalah plastic yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas. hermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. hermoplastic meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik (re8ersibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. "ontoh ari thermoplastic yaitu Poliester, 3ylon 99, PP, P!:, P:, Polieter sulfon, P:, dan Polieter eterketon (P::K). b. hermoset hermoset
tidak
dapat
(irre8ersibel). *ila sekali pengerasan
mengikuti telah
perubahan
terjadi
maka
suhu bahan
tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Plastik jenis termoset tidak begitu menarik dalam proses daur ulang karena selain sulit penanganannya juga 8olumenya jauh lebih sedikit (sekitar %;<) dari 8olume jenis plastik yang bersifat termoplastik. "ontoh dari thermoset yaitu :poksida, *ismaleimida (*4), dan Poli-imida (P4). Komposit atrik Polimer dapat diaplikasikan ke berbagai kehidupan sehari-hari yaitu 0 a. atrik berbasis poliester dengan serat gelas 0 &lat-alat rumah tangga, Panel pintu kendaraan, 2emari perkantoran, Peralatan elektronika. b. atrik berbasis termoplastik dengan serat gelas.
7
c. atrik berbasis termoset dengan serat carbon 0 =otor helicopter, Komponen ruang angkasa, =antai pesawat terbang . Komposit atrik 2ogam (etal atri5 "omposites 7 ") etal atri5 composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matrik logam. aterial " mulai dikembangkan sejak tahun %>>9. Pada mulanya yang diteliti adalah "ontinous !ilamen " yang digunakan dalam aplikasi aerospace. &dapun proses pembuatan etal atri5 composites yaitu a. Powder metallurgy b. "asting$li?uid ilfiltration c. "ompocasting d. ?uee@e casting &plikasi etal atri5 composites yaitu sebagai berikut 0 a. Komponen automoti8e (blok-silinder-mesin,pully,poros gardan,dll) b. Peralatan militer (sudu turbin,cakram kompresor,dll) c. &ircraft (rak listrik pada pesawat terbang) d. Peralatan :lektronik . Komposit atrik Keramik ("eramic atri5 "omposites 7 "") Komposit atrik Keramik merupakan material fasa dengan % fasa berfungsi sebagai reinforcement dan % fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari keramik. =einforcement yang umum digunakan pada "" adalah oksida, carbide, dan nitrid. alah satuproses pembuatan dari "" yaitu dengan proses D4AB, yaitu proses pembentukan komposit
dengan
reaksi
oksidasi
leburan
logam
pertumbuhan matriks keramik disekeliling daerah filler (penguat).
8
untuk
atrik yang sering digunakan pada "" adalah 0 a. 1elas anorganic. b. Keramik gelas c. &lumina d. ilikon 3itrida &plikasi dari Komposit atrik Keramik komposit atrik Keramik yaitu sebagai berikut 0 a. "hemical processing C !ilters, membranes, seals, liners, piping, hangers b. Power generation C "ombustorrs, anrs, 3o@@les, =ecuperators, heat e5change tubes, liner c. Eate inineration C !urnace part, burners, heat pipes, filters, sensors. d. perkakas potong. e. erat grafit$gelas boron silikat untuk alas cermin laser. f. 1rafit$keramik gelas untuk bantalan,perapat dan lem. g. i"$litium aluminosilikat (2&) untuk calon material mesin panas.
Pada komposit terdapat beberapa klasifikasi yang dibedakan meurut penguatnya yang digunakan di dalam material. &dapun pembagian komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat dari 1ambar 9.
9
1ambar 9. Pembagian komposit berdasarkan penguatnya %. Partikel sebagai penguat (Particulate composites) Keuntungan dari komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel0 a. Kekuatan lebih seragam pada berbagai arah b. Dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan meningkatkan kekerasan material c. "ara penguatan dan pengerasan oleh partikulat adalah dengan menghalangi pergerakan dislokasi. Proses produksi pada komposit yang disusun oleh r einforcement berbentuk partikel0 a. etalurgi erbuk b. tir "asting c. 4nfiltration Process d. pray Deposition e. 4n-itu Process
1
edangkan pada panjang partikel dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut 0 a. 2arge particle Komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel, dimana interaksi antara partikel dan matrik terjadi tidak dalam skala atomik
atau
terdistribusi
molekular. Partikel seharusnya berukuran kecil dan merata. "ontoh dari large particle composite adalah
cemet dengan sand atau gra8el, cemet sebagai matriks dan sand sebagai atau gra8el, cemet sebagai matriks dan sand sebagai partikel, phereodite steel (cementite sebagai partikulat), ire (carbon sebagai partikulat), A5ide-*ase "ermet (oksida logam sebagai partikulat).
1ambar F !lat flakes sebagai penguat (!lake composites) b. !illers sebagai penguat (!iller composites) Dalam filler yang digunakan sebagai penguat terdapat dispersion strengthened particle. &dapun itu yaitu 0 %) !raksi partikulat sangat kecil, jarang lebih dari <. ) /kuran yang lebih kecil yaitu sekitar %;-6; nm.
. !iber sebagai penguat (!iber composites)
11
!ungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit, sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit s angat tergantung dari serat yang digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai beban maksimum. Aleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit. !iber yang digunakan harus memiliki syarat sebagai berikut 0 a. empunyai diameter yang lebih kecil dari diameter bulknya (matriksnya) namun harus lebih kuat dari bulknya b. arus mempunyai tensile strength yang tinggi Parameter fiber dalam pembuatan komposit, yaitu sebagai berikut0 a. Distribusi b. Konsentrasi c. Arientasi d. *entuk e. ukuran
12
1ambar G. Parameter fiber dalam pembuatan komposit
abel %. ifat-sifat dari jenis-jenis fiber-glass
abel . Komposisi senyawa kimia fiber-glass
. !iber sebagai sturktural (tructute composites) Komposit yang
memiliki
struktural
dibentuk
oleh
reinforce-
reinforce
bentuk lembaran-lembaran. *erdasarkan struktur,
komposit dapat dibagi menjadi dua yaitu struktur laminate dan struktur sandwich, ilustrasi dari kedua struktur komposit terse but dapat dilihat pada gambar dibawah ini 0
13
1ambar >. 4lustrasi komposit berdasarkan strukturnya a. 2aminate 2aminate adalah gabungan dari dua atau lebih lamina (satu lembar komposit dengan arah elemen
struktur
pembentukan
secara
lamina
laminai. ebagai
serat
tertentu)
integral
ini menjadi
yang
membentuk
pada komposit. Proses laminate dinamakan proses
elemen sebuah struktur,
lamina yang
serat
penguatnya searah saja (unidirectional lamina) pada umumnya tidak menguntungkan karena memiliki sifat yang buruk. /ntuk itulah struktur komposit dibuat dalam bentuk
laminate yang terdiri dari
beberapa macam lamina atau lapisan yang diorientasikan dalam arah yang diinginkan dan digabungkan bersama sebagai sebuah unit struktur. ikrostruktur
lamina dan jenis-jenis dari arah serat dapat
dilihat pada gambar dibawah ini 0 1ambar %;. ikrostruktur lamina
14
1ambar %%. #enis-jenis dari fiber reinforced composites b. andwich panels Komposit sandwich merupakan salah satu jenis komposit struktur yang sangat potensial untuk dikembangkan. Komposit sandwich merupakan komposit yang tersusun dari lapisan yang terdiri dari
flat composite (metal sheet) sebagai
kulit permukaan
(skin) serta meterial inti (core) di bagian tengahnya (berada di antaranya). "ore yang biasa dipakai adalah core import, seperti polyuretan (P/), poly8ynil "lorida (P"), dan honeycomb.Komposit sandwich dibuat dengan tujuan untuk efisiensi berat yang optimal, namun mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. ehinggga untuk mendapatkan karakteristik tersebut pada bagian tengah diantara kedua skin dipasang core. Komposit
sandwich merupakan jenis komposit yang sangat
cocok untuk menahan beban lentur, impak, meredam getaran dan suara. Komposit sandwich dibuat untuk mendapatkan struktur yang ringan tetapi mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. *iasanya pemilihan bahan untuk komposit adalah
ringan,
tahan
panas
dan
korosi,
sandwich, syaratnya serta
harga
juga
dipertimbangkan. Dengan menggunakan material inti yang sangat ringan, maka akan dihasilkan komposit yang mempunyai sifat kuat, ringan, dan kaku. Komposit
sandwich dapat diaplikasikan sebagai
struktural maupun
non-struktural bagian internal dan eksternal
pada kereta, bus, truk, dan jenis kendaraan yang lainnya.
1ambar %. tructural composites sandwich panels !. Siat Bahan Komposit Ber"asarkan Strukturn#a
Komposit
memiliki berbagai jenis dan susunannya dengan
kelebihan dan kekurangan satu sama lain yang memiliki karakterikstik berbeda-beda. ebuah komposit struktural reinforce
yang
dibentuk
oleh
reinforce-
di dalamnya terdapat beberapa lapisan yang mana pada
lapisan tersebut masih terbentuk struktur aslinya. Komposit structural ini dibagi menjadi dua jenis yaitu struktur laminate dan struktur sandwich. Komposit tersebut memiliki beberapa sifat-sifat khusus yaitu 0 %. 2aminate erdapat beberapa lamina, yaitu0 a. "ontinous fiber laminate,
lamina jenis ini mempunyai lamina
penyusun dengan serat yang tidak terputus hingga mencapai ujungujung lamina. "ontinous fiber laminate terdiri dari 0 %) /nidirectional laminate (satu arah), yaitu bentuk
laminate
dengan tiap lamina mempunyai arah serat yang sama. Kekuatan terbesar dari komposit lamina ini adalah searah seratnya.
) "rossplien ?uasi-isotropoic (silang), lamina ini mempunyai susunan serat yang saling silang tegak lurus satu sama lain antara lamina. ) =andom$wo8en fiber composite,
lamina ini mempunyai
susunan serat. b. Discontinous fiber composite, berbeda dengan jenis sebelumnya maka laminate ini pada masing-masing lamina terdiri dari potongan serat pendek yang terputus dan mempunyai dua jenis yaitu 0 %) hort &lighned !iber, potongan serat tersusun dalam arah tertentu, sesuai dengan keperluan setiap lamina. ) 4n-Plane =andom !iber, potongan serat disebarkan secara acak atau arahnya tidak teratur. . andwich panels ebagai jenis komposit yang keberadaannya sangat potensial untuk dikembangkan terdapat beberapa sifat khusus yang terdapat dalam struktur komposit sandwich panels yaitu 0 a. emiliki tiga lapis berupa dua permukaan dan inti. b. 4nti yang digunakan biasanya polyuretan, poly8ynil clorida, dan honeycomb. c. Dapat menahan beban lentur, impact, meredam getaran dan d. e. f. g.
suara. truktur ringan dengan kekakuan dan kekuatan tinggi. =ingan, tahan panas, dan tahan korosi. arga relati8e terjangkau. &plikasi untuk structural maupun non structural bagian internal maupun eksternal pada beberapa kendaraan.
D. Siat Bahan Komposit Ber"asarkan Siat Matrikn#a
atriks merupakan fasa yang terdapat dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi 8olume terbesar (dominan).
&dapun matriks yang dimaksud mempunyai beberapa fungsi sebagai berikut 0 %. entransfer tegangan ke serat. . embentuk ikatan koheren, permukaan matrik$serat. . elindungi serat. +. emisahkan serat. 6. elepas ikatan. 9. etap stabil setelah proses manufaktur. Komposit matriks memiliki beberapa jenis seperti yang telah dijelaskan pada klasifikasi komposit. &dapun jenis-jenis komposit tersebut memiliki sifat yaitu sebagai berikut 0 %. Komposit atrik Polimer (Polymer atri5 "omposites 7 P") Komposit matri5 polymer memiliki karakteristik material yang bersifat bersifat 0 a. *iaya pembuatan lebih rendah b. Dapat dibuat dengan produksi massal c. Ketangguhan baik d. ahan simpan e. iklus pabrikasi dapat dipersingkat f. Kemampuan mengikuti bentuk g. 2ebih ringan. Komposit
atrik
penggunanya yaitu0 a. =ingan
Polimer
memiliki
beberapa
keuntungan
bagi
b. pecific stiffness tinggi c. pecific strength tinggi d. &nisotropy . Komposit atrik 2ogam (etal atri5 "omposites 7 ") etal atri5 composites meiliki sifat pada materialnya yaitu 0 a. empunyai keuletan yang tinggi b. empunyai titik lebur yang rendah c. empunyai densitas yang rendah etal matrik logam memiliki beberapa keuntungan yaitu sebagai berikut 0 a. ransfer tegangan dan regangan yang baik. b. Ketahanan terhadap temperature tinggi c. idak menyerap kelembapan. d. idak mudah terbakar. e. Kekuatan tekan dan geser yang baik. f. Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik etal atri5 composites memiliki beberapa kekurangan yaitu 0 a. *iayanya mahal b. tandarisasi material dan proses yang sedikit . Komposit atrik Keramik ("eramic atri5 "omposites 7 "") Komposit atrik Keramik memiliki beberapa keuntungan yaitu 0 a. Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam
b. angat tangguh , bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron c. empunyai karakteristik permukaan yang tahan aus d. /nsur kimianya stabil pada temperature tinggi e. ahan pada temperatur tinggi (creep) f. Kekuatan H ketangguhan tinggi, dan ketahanan korosi tinggi. Pada aplikasi Komposit atrik Keramik memiliki beberapa kerugian yaitu 0 a. ulit untuk diproduksi dalam jumlah besar b. =elati8e mahal dan non-cot effecti8e c. anya untuk aplikasi tertentu
BAB III PENU$UP A. Kesimpulan Komposit merupakan susunan material baru yang dibuat berdasarkan
beberapa lapisan struktur-struktur baru yang masih terbentuk sesuai dengan bentuk aslinya. Komposit secara garis besar dibedakan menjadi tiga yaitu !ibrous composite, Particulate composite dan 2aminates komposit.aterial komposit terbukti memiliki kekuatan dan kekakuan yang baik sehingga dapat digunakan untuk berbagai aplikasi structural maupun non structural.
Pada material komposit sifat material penyusun dimana antar material harus terjadi ikatan yang kuat, maka wetting agent perlu ditambahkan. Penyusun komposit terdiri dari matrik (penyusun dengan fraksi 8olume terbesar), fiber sebagai penguat (penahan beban utama), interfasa (pelekat antar dua penyusun) dan interface (permukaan fasa yang berbatasan dengan fasa lain. B. Saran
Dengan adanya makalah ini diharapkan dapat meningkatkan wawasan serta pengetahuan para pembaca yang dapat memajukan para desainer yang bekerja pada bidang manufaktur. erta dengan adanya keterbatasan penulis dalam menerima materi di dalam perkuliahan tidak akan membendung kreatifitas penulis untuk tetap dapat berusaha mewujudkan sebuah tulisan yang mana masih terdapat banyak kekurangan di dalamnya.
DA%$AR PUS$AKA
*ondan, .. ;%;. Pengantar aterial eknik. Depok 0 alemba eknika. Iuyun, :striyanto, . . *ahan ateri Klarifikasi Komposit. ;%9. Iuyun, :striyanto, . . Komposit, ;%9. 3urul 3ayiroh. aterial Komposit. arkus. 1.r. ause. ;%9. 4n itu onitoring Af !iber 7 reinforced composite. /ni8ersity Af &usburg 1ermany.
