LAPORAN PRAKTIKUM TEKNOLOGI KOMPOSIT Pembuatan Model dan Cetakan
POLBAN Disusun Oleh :
Aan Sukrisna
(121221032) (121221032)
Agita Siti Johana
(121221033) (121221033)
Alfarera Fascal
(121221036) (121221036)
Ananda Rivai
(121221037) (121221037)
Bukhori Muslim
(121221038) (121221038)
Deri Dwi Pramono
(121221039) (121221039)
Deri Supriyadi
(121221040) (121221040)
Kelas : Aero 2-B
LABORATURIUM STRUKTUR PESAWAT UDARA PROGRAM STUDI AERONAUTIKA JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Kata Pengantar
Ilmu material atau bahan sebenarnya sangat berperan penting dalam perkembangan peradaban kita selama ini. Transportasi, perumahan, pakaian, komunikasi, rekreasi, dan produksi makanan, bahkan setiap sudut dalam kehidupan sehari-hari kita, tidak pernah lepas l epas dari pemanfaatan material beserta teknologinya. Seiring dengan berjalannya waktu, teknologi pun berkembang sangat pesat. Salah satu nya dalam bidang teknologi bahan, ilmuwan saling berlomba-lomba dan mencari inovasi baru untuk menciptakan dan menemukan bahan-bahan baru yang bagus sesuai dengan yang diinginkan.para ahli berusaha untuk menciptakan suatu material. Sejarah menunjukkan bahwa perkembangan dan kemajuan kema juan masyarakat kita selama sela ma ini ditunjukkan dengan kemampuannya untuk menghasilkan dan memanipulasi material. Perkembangan peradaban kita memang terbagi berdasarkan tingkat perkembangan teknologi material yang dikuasai oleh manusia dari zaman ke zaman. Dalam bidang material para peneliti berusaha untuk menciptakan bahan yang kuat tapi ringan, sebagaimana kita ketahui pada umumnya bahan yang kuat itu cenderung berat . seperti besi, baja dll. Kebutuhan akan bahan yang ringan dan kuat , maka dilakukan lah penelitian yang menghasilkan suatu material yang dinamakan Komposit. Komposit merupakan kombinasi dari 2 material atau lebih yang mempunyai property yang berbeda, selain mengkombinasikan (additive effect) juga bertujuan untuk menghasilkan property yang baru ( Synergetic effect ). Komposit mempunyai struktur yang kuat dan ringan, banyak diaplikasikan di industry-industri termasuk di pesawat terbang. Kini tidak sedikit struktur pesawat yang menggunakan komposit, ini membuktikan bahwa teknologi komposit komposit ini sudah cukup berkembang dan dipercaya kualitasnya. Praktek komposit adalah salah satu program unggulan yang dimiliki oleh program studi aeronautika. Praktek tersebut dilakukan di laboratorium struktur pesawat udara tepatnya laboraturium komposit karena pada dasarnya struktur pesawat terbang menggunakan meterial komposit. Sehingga pembelajaran pada mata kuliah ini adalah memberikan pengetahuan dan keterampilan tentang material komposit beserta karakteristiknya.
1
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ............................................. ................................................................... ............................................ ............................................ ................................ .......... 1 DAFTAR ISI ............................................. .................................................................... ............................................. ............................................ ................................... ............. 2 I.
Job Number : TAJ - 001 ........................................... ................................................................. ............................................ ................................ .......... 3
II.
Modul Number : TAM - 001 ............................................ .................................................................. ............................................ ........................ .. 3
III.
................................. 3 Judul Praktikum Praktikum : Membuat Model dan Cetakan Cetakan Turbin Air .................................
IV.
................................................................. ............................................ ............................................ ....................................... ................. 3 Tujuan ...........................................
V.
................................................................... ............................................. ............................................. ......................... 3 Landasan teori ............................................
VI.
Alat dan Bahan ........................................... .................................................................. ............................................. ............................................. ......................... 5
.................................................................. ............................................. ............................................. ......................... 7 VII. Langkah Kerja ........................................... .................................................................. ............................................ .............................. ........ 16 VIII. Kesimpulan dan Saran ............................................
2
I.
Job Number
: TAJ - 001
Modul Number
: TAM - 001
III.
Judul Praktikum
: Membuat Model dan Cetakan Turbin Air
IV.
Tujuan
II.
1. Memperkenalkan laminasi basah 2. Menghasilkan produk – produk produk bahan komposit dengan biaya relatif murah 3. Mengenal material komposit beserta karakteristiknya V.
Landasan teori
Material komposit adalah material yang terbuat lebih dari dua atau lebih unsur/bahan untuk mendapat karakteristik baru.
Material komposit komposit mulai mulai diaplikasikan pada
pembuatan produk untuk membantu mahasiswa dalam mengerjakan Tugas Akhir, selain itu material komposit juga dapat digunakan pada industri rumah tangga, seperti banper mobil, speed board, bak mandi, bath tube, toren air, genteng, perahu, dll. Militer Amerika Serikat adalah pihak yang pertama kali mengembangkan dan memakai bahan komposit. Pesawat AV-8D mempunyai kandungan bahan komposit 27% dalam struktur rangka pesawat pawa awal tahu 1980-an. Penggunaan bahan komposit dalam skala besar pertama kali terjadi pada tahun 1985. Ketika itu Airbus A320 pertama kali terbang dengan stabiliser horisontal dan vertikal yang terbuat dari bahan komposit. Airbus telah menggunakan komposit sampai dengan 15% dari berat total rangka pesawat untuk seri A320, A330 dan A340 Kekuatan suatu komponen selalu menjadi pertimbangan pertimb angan dalam penggunaannya. Maka, kekuatan dan kekakuan material komposit sangat ditentukan oleh s erat penguat (fiber), resin sebagai pengikat, dan katalis sebagai unsur lain. Adapun bahan yang dipakai untuk komposit antara lai n : 1. Matriks
Matriks adalah material yang berbahan polymer/ plastik cair yang memiliki karakteristik/bermacam-macam jenisnya. Plastik itu ada beberapa macam yaitu; thermosetting dan thermoplastic. Thermosetting merupakan jenis plastik yang apabila dipanaskan maka semakin keras. Contohnya : PVC, Teflon, plastic tahan panas dll. Sedangkan Thermoplastic adalah jenis plastic yang apabila dipanaskan maka akan semakin lunak. Contohnya : Epoxy, yang memiliki ketahanan temperature tinggi dan Polyester yang memiliki ketahanan temperature yang rendah. Material yang digunakan sebagai matriks adalah polimer berjenis Thermosetting yang sering disebut resin. Polimer merupakan material yang memiliki struktur 3
lebih kompleks dibandingkan metal dan keramik. Pada umumnya ada dua jenis resin yaitu Polyester dan Epoxy, epoxy merupakan jenis resin yang berkualitas baik dan tergolong te rgolong tinggi harganya dan digunakan untuk serat jenis carbon, kevlar dan boron. Sedangka, resin polyester termasuk harganya terjangkau biasanya digunakan untuk peralatan sehari-hari. Fungsi matriks antara lain dapat menyatukan serat-serat penguat, mendistribusikan gaya-gaya pada serat, serta melindungi serat penguat terhadap pengaruh lingkungan. 2. Serat
Merupakan unsur utama yang berpengaruh pada kekuatan suatu benda atau komponen, sehingga kekuatan materal komposit bergantung pada material penyusunnya. Jenis serat yang digunakan adalah serat gelas dengan warna putih bentuk memanjang dengan diameter 6 -10 µ. Keunggulannya yaitu ringan dan baik untuk panas, tahan korosi, mudah diproduksi, harga relat if murah. 3. Hardener
Hardener atau katalis adalah bahan yang ditambahkan pada resin yang berfungsi sebagai
senyawa
yang
dapat
mempercepat
proses
pengerasan/pematangan/pengeringan.
4. Gel Coat
Gel coat adalah campuran dari resin, filler dan katalis. Merupakan lapisan pelindung yang berfungsi untuk mencegah masuknya air menahan gesekan. Disamping itu, gel coat juga dapat mempertinggi sifat mekanis bahan komposit serta memperhalus permukaan hasil cetakan. 5. Filler
Filler adalah material anorganik tambahan pada resin dan berfungsi sebagai penanggung beban utama pada komposit. Filler yang biasanya digunakan adalah material seperti pasir, aerosol dan tepung. Apabila filler ditambahkan dengan resin maka akan menjadi gel coat. 6. Pigmen
Bahan penambah yang lain adalah pewarna yang berfungsi untuk memberi warna kepada produk komposit yang akan dibuat, sehingga memperindah tampilan dari bahan komposit. Pemberian warna ini dapat juga j uga menutupi cacat akibat timbulnya void selama proses pembuatan bahan komposit. Zat pewarna yang akan digunakan dicampurkan ke dalam matrik yang akan digunakan untuk membuat gel membuat gel coat.
4
VI.
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam praktikum pembuatan model dan cetakan adalah sebagai berikut :
Pembuatan Model
1. Balpoint / spidol 2. Mistar 3. Jigsaw 4. Hacksaw 5. Mesin potong 6. Mesin gerinda 7. Palu 8. Ampelas 9. Cutter 10. Kertas karton 11. Lakban 12. Sekrup
Pembuatan Cetakan
1. Wadah 2. Pengaduk 3. Kuas / majun 4. Lilin/malam
Pembuatan Produk
1. Wadah 2. Pengaduk 3. Kuas/majun 4. Jigsaw 5. Bor 6. Mesin Gerinda
Adapun bahan-bahan yang diperlukan untuk pembuatan model dan cetakan adalah seperti di sebutkan di bawah ini :
Pembuatan Model
1. Balsa 5
2. Papan Kayu 3. Komposit
Pembuatan Cetakan
1. Resin 2. Pewarna 3. Talk/ Filler 4. Hardenener (katalis) 5. Fiber glass 6. Gel Coat 7. wax
Membuat produk
1. Matriks 2. Hardenener (katalis) 3. Wax 4. Gel coat 5. Fiber glass
6
VII.
Langkah Kerja
1. Persiapan Pembuatan model a) Buatlah desain model dan cetakan menggunakan inventor. Benda jadi yang ingin dibuat berupa turbin air. (Desain model dan cetakan terlampir pada lampiran 1 dan 2) b) Sebelum melakukan praktikum, isilah job sheet yang telah disediakan. (Job sheet terlampir pada lampiran no 3 dan 4 ) c) Selanjutnya, perhatikan juga kelengkapan peralatan keselamatan seperti masker dan kacamata untuk mengantisipasi berbagai potensi yang mungkin terjadi selama praktikum isilah surat ijin iji n keamanan yang terlampir pada lampiran ke 5.
2. Pembuatan model 2.1 Model Poros / as a) Pertama-tama persiapkan alat dan bahan yang diperlukan b) Bentuk kayu balsa membentuk silinder dengan menggunakan cutter c) Bentuk silinder tersebut sehingga menjadi poros bertingkat dengan dimensi sesuai dengan berikut sesuai dengan desain d) Haluskan dengan menggunakan ampelas, sampai ukuran sesuai dengan desain
Gambar 7.1 Model poros dari kayu balsa setelah dicetak 7
2.2 Model Piringan atas a) Siapkan alat dan bahan yang diperlukan b) Karena kami memiliki cetakan piringan atas maka kami membuat model yang terbuat dari cetakan yang sudah ada c) Lubang untuk as terbentuk karena bentuk dari cetakan d) Selanjutnya bagian-bagian pinggir yang nantinya sebagai tempat untuk blade dilubangi dengan menggunakan menggunakan bor dan bantuan jigsaw.
Gambar 7.2 Model piringan atas 2.3 Model piringan bawah a) Siapkan papa kayu b) Tandai kayu dengan menggunakan mistar , jangka dan pensil dengan ukuran sesuai dengan desain. Gambar sebuah lingkaran dengan dimensi sesuai dengan desain c) Potong kayu tersebut dengan menggunakan jigsaw dan hacksaw d) Haluskan bagian pinggir kayu dengan menggunakan gerinda tangan e) Satukan empat buah lapis kayu dengan satu piringan komposit sebagai dasar piringan bawah dengan menggunakan menggunakan sekrup f) Rekatkan lakban ke pinggiran kayu dilapis dengan dengan kertas karton sehingga menutupi celah-celah lapisan kayu dan agar permukaan kayu menjadi lebih licin g) Lubangi piringan yang ada pada model yang nanti nya menjadi tempat untuk blade
8
Gambar 7.3 Model piringan bawah
2.4 Model Blade a) Blade sudah ada, namun dimensi nya belum sesuai dengan desain b) Ukur dan tandai dengan spidol blade sepanjang 5 cm c) Cekam blade dengan ragum dan gergaji blade dengan menggunakan hacksaw
Gambar 7.4 Model blade yang telah disesuaikan ukurannya
3. Membuat cetakan a) Membuat gelcoat. Campurkan resin, pewarna, dan talk dalam 1 wadah kemudian aduk secara merata. 9
b) Selanjutnya, lapisi seluruh permukaan model dengan wax menggunakan kuas ataupun majun secara merata sampai ke bagian – bagian bagian yang tersulit, tunggu hingga beberapa saat sampai wax agak kering. Hal ini bertujuan agar saat dilapisi oleh resin, resin tidak menempel saat resin dipisahkan dari model. c) Setelah itu oleskan gelcoat secara merata ke setengah bagian dari model, semakin tipis gelcoat semakin bagus, karena jika terlalu tebal akan mengakibatkan keretakan. Perhitungannya 1 cm benda (dalam hal ini cetakan) gelcoat harus 1 mm, dengan kata lain 0,1 % dari benda. Jangan lupa mencampurkan katalis dengan gelcoat sebelum dioleskan, perbandingannya 0,5
– 2 2 % dari berat resin. d) Setelah permukaan gelcoat setengah kering, tempelkan fiber glass membentuk permukaan setengah benda tadi. Macam-macam fiber glass ada dua tipe, tipe mate dan tipe rope. Tipe mate bentuknya tak beraturan, sedangkan tipe rope berbentuk anyaman. Macam Mac am tipe rope: type 800, type 400, type 600, type t ype 200, dll. Tipe Rope lebih baik dari pada mate karena perbandingan kekuatannya. 3 lapis tipe mate sama dengan 1 lapis tipe rope. e) Setelah itu oleskan menggunakan resin yang sudah dicampur katalis agar fiber tersebut menyatu dengan gelcoat yang membentuk cetakan. Lapisi sampai jumlah lapisan yang di inginkan sampai benar – benar benar kuat sehingga pada saat cetakan dipukul – pukul (untuk memisahkan produk dari cetakan) mendapat kerusakan yang sedikit karena mengalami deformasi. Misalkan 5 lapis atau 8 lapis.
Gambar 7.5 Cetakan poros 10
Gambar 7.6 Cetakan blade
Gambar 7.7 Cetakan piringan bawah female
11
Gambar 7.8 Cetakan piringan bawah male
Gambar 7.9 Cetakan piringan atas male dan female
f) Setelah benar-benar kering namun tidak terlalu kering, lepas cetakan dengan hati-hati.jangan melepas dalam keadaan masih basah karena dapat membuat benda mudah rusak dan jangan melepas dalam keadaan terlalu kering karena akan sulit untuk melepasnya.
4. Membuat produk a) Oleskan permukaan dalam dari cetakan menggunakan wax sampat merata hingga bagian – bagian bagian yang tersulit.
12
b) Kemudian oleskan gel coat sampai merata ke seluruh permukaan yang telah diberi wax. c) Setelah setengah kering tempelkan fiber glass yang kemudian diberi resin yang sudah diberi katalis sebagai pengikat. d) Lapisi dengan beberapa lapis fiber glass agar benda kuat dan tidak mudah rusak. e) Proses di atas dilakukan pada setiap cetakan, misal ada dua cetakan, maka lakukan pada kedua cetakan tersebut. f) Kemudian satukan kedua cetakan tersebut dengan menggunakan clamp dan penjepit, agar posisii cetakan c etakan tidak berubah. Sebelum Sebel um kering, potong bagian – bagian fiber glass yang tidak terkena cetakan. Karena pada saat mengering, agak sulit untuk dipotong. g) Tunggu hingga resin mengering, lebih bagus 24 jam. h) Bagian dalam benda yang kita buat boleh padat ataupun kosong, Tergantung kebutuhan. i) Setelah
benda
di keluarkan dari cetakan, rapihkan bagian – bagian yang
kurang. Seperti meratakan daerah tepi yang tidak rata, atau memberi dempul pada bagian yang cekung atau tidak rata.
Gambar 7.10 Piringan bawah
13
Gambar 7.11 Poros
Gambar 7.12 Piringan atas
j) Kemudian gabungkan (assembly) sehingga menjadi turbin air seperti pada gambar dibawah.
14
Gambar 7.13 Turbin Air
15
VIII.
Kesimpulan dan Saran
Komposit merupakan inovasi baru dari teknologi material, dimana material baru ini mempunyai keunggulan dari material lain. Dibanding dengan material konvensional keunggulan komposit antara lain yaitu memiliki kekuatan yang dapat diatur (tailorability), tahanan lelah (fatigue resistance) yang baik, tahan korosi, dan memiliki kekuatan jenis (rasio kekuatan terhadap berat jenis) yang tinggi. produk tanpa pengecatan, anti gores, lebih ringan, dan ekonomis.untuk kendaraan dapat dapat menghemat bahan bakar.pada umumnya komposit dikenal sebagai bahan yang kuat dan ringan. Selain itu, membuatnya membuatnya pun mudah karena menggunakan cetakan yang bisa dibuat apa saja sesuai dengan kebutuhan dan dengan biaya yang murah. Hal ini akan meningkatkan efisiensi dan kualitas pada produk kita.Kini kualitas dari komposit mulai dipercaya, hal ini dibuktikan dengan digunakannya komposit pada struktur pesawat udara. Ada beberapa kendala dalam proses praktikum kali ini, diantaranya keterbatasan alat untuk membuat model, penggunaan alat seperti jigsaw, gerinda dan bor yang peralatan keamanan dan keselamatannya masih kurang,
Daftar Pustaka
1. Buku catatan 2. http://adenholics.blogspot.com/2008/03/keunggulan-komposit.html 3. http://id.wikipedia.org/wiki/Material_komposit
16
Lampiran 1 Model Piringan atas
Cetakan Piringan atas
Model dan Cetakan Piringan atas
17
Model Blade
Cetakan Blade
Model dan cetakan blade
18
Model as/ poros
Cetakan as/poros
Model dan cetakan as/poros
19
Model Piringan atas
Cetakan piringan atas
20
Model dan cetakan piringan atas
Benda jadi ( Turbin Air)
21
22
