BAB III METODOLOGI PENELITIAN
4.7 Analisis pengujian bending
Sampel uji bending dicetak sesuai dengan standar ASTM D790. Mesin dan lokasi pengujian sampel bending sama dengan pengujian tarik.
Uji bending dilakukan untuk mengetahui besarnya kekuatan lentur dari material PLA yang telah divariasikan internal geometrinya. Pengujian dilakukan dengan cara memberi beban lentur secara perlahan – lahan sampai sampel mencapai titik lelah.
63 Perlakuan uji bending mengakibatkan sampel pada bagian atas mengalami proses penekanan dan bagian bawah sampel mengalami proses tarik sehingga spesimen mengalami patah pada bagian bawah karena tidak mampu menahan tegangan tarik (Vishu Shah, 1998).
Data yang diperoleh dari pengujian berupa maksimum
load dan defleksi yang diterima oleh sampel. Data tersebut kemudian diolah dan dikonversi menjadi nilai flexural strength dan
flexural modulus dari setiap sampel. Flexural strength merupakan hasil perhitungan gaya per satuan luas pada daerah spesimen yang patah dalam pembebanan lentur (Vishu Shah, 1998). Persamaan 4. 5 adalah formula untuk menentukan nilai kekuatan fleksural dari spesimen uji. P adalah load yang diterima oleh spesimen, dan L adalah length of span. Sedangkan b x d adalah perkalian antara tebal dan lebar spesimen. Lebar sampel kontrol (FLE/K) adalah 13 mm, sedangkan sampel dengan variasi internal geometri adalah 4 mm. Nilai ini digunakan berdasarkan pada permukaan yang mangalami kontak dengan indentor uji bending.
𝑆 =2𝑏𝑑3𝑃𝐿2 . . . (4. 5)
64
Tabel 4.6Flexural Strength PLA Sampel Filament PLA
BotFeeder (lampiran) FLE/K
Flexural Strength
(MPa) 80 - 114 88,7880 Gambar 4.15 adalah sampel uji bending hasil cetak menggunakan mesin 3D Printer. Nominal kekuatan bending dari sampel FLE/K dikomparasi dengan data referensi datasheet filament PLA. Tabel 4.6 menampilkan data referensi dan nilai kekuatan bending dari spesimen FLE/K.
Nilai kekuatan bending dari sampel FLE/K sebesar 88,7880 MPa. Nominal tersebut berada pada rentang kekuatan bending referensi yaitu 80 – 114 MPa. Mengacu pada data referensi, hasil uji bending untuk sampel kontrol sudah memenuhi nilai kekuatan yang diinginkan. Artinya, proses cetak untuk sampel bending telah sesuai dengan parameter yang digunakan.
Gambar 4.16 Grafik tegangan regangan maksimum uji bending sampel triangle
65 Gambar 4.16 adalah data tegangan dan regangan dari sampel uji bending dengan internal geometri triangle. Grafik stress menunjukkan hasil yang lebih tinggi dibandingkan dengan sampel FLE/K. Sampel dengan ukuran internal geometri 4,5 mm memiliki nilai kekuatan bending 92,4760 MPa dengan nilai regangan sebesar 4,8960 %. Kemudian untuk sampel dengan ukuran geometri 9 mm diperoleh hasil tegangan dan regangan maksimumnya sebesar 123,0021 MPa dan 3,0883 %. Sampel triangle dengan internal geometri 9 mm menghasilkan nilai tegangan bending yang lebih tinggi dibandingkan dengan sampel dengan ukuran geometri 4,5 mm.
Gambar 4.17 Grafik tegangan regangan maksimum uji bending sampel honeycomb
Selanjutnya adalah sampel dengan geometri honeycomb. Nilai tegangan dan regangan ditampilkan oleh grafik gambar 4.17. Dari grafik nampak bahwa sampel dengan ukuran internal geometri 4,5 mm memiliki nilai tegangan bending yang lebih rendah dari sampel honeycomb berukuran 9 mm. Nilai tegangan dari masing –
66
adalah 68,5939 MPa dan 93,0147 MPa dengan nilai regangan 5,2493 % dan 3,1584 %. Sampel FLE/4,5/H memiliki nilai stress
yang lebih rendah jika dibandingkan dengan sampel FLE/K. Gambar 4.18 dan 4.19 menampilkan data perbadingan geometri berdasarkan ukurang internal geometri dari setiap sampel. Gambar 4.18 adalah grafik untuk sampel dengan ukuran internal geometri 4,5 mm. Dengan nominal tegangan yang sama seperti yang telah disebutkan sebelumnya, dari grafik tegangan terlihat bahwa nilai tegengan bending sampel triangle dengan internal goemetri 4,5 mm lebih tinggi dibandingkan dengan geometri
honeycomb pada ukuran yang sama.
Gambar 4.18 Grafik tegangan regangan maksimum uji bending sampel dengan internal geometri 4,5 mm
67
Gambar 4.19 Grafik tegangan regangan maksimum uji bending sampel dengan internal geometri 9 mm
Berikutnya, gambar 4.19 menampilkan grafik komparasi yang sama dengan gambar 4.18 untuk geometri dengan ukuran 9 mm. Tren grafik menunjukkan pola yang sama dengan gambar 4. 18, yaitu sampel dengan bentuk geometri triangle memiliki nilai tegangan yang lebih tinggi dari goemetri honeycomb.
Hasil dari masing – masing ukuran dan jenis geometri diketahui bahwa sampel triangle memiliki kemampuan menerima tegangan yang lebih besar jika dibandingkan dengan geometri
honeycomb.
Karakteristik batang atau sampel uji bending ketika menerima perlakuan dapat dijelaskan dengan persamaan tegangan normal. Dimana tegangan normal dinotasikan (𝜎), (M) adalah momen lentur pada penampang, kemudian jarak dari sumbu netral ke penampang dinotasikan dalam (y), dan (I) adalah momen inersia dari batang uji. Menggunakan persamaan modulus, dimana tegangan yang terjadi pada sumbu x sama dengan hasil kali antara modulus dengan elongasi yang terjadi pada sumbu x. Tegangan normal yang ada bervariasi terhadap jarak y dari permukaan netral. Sehingga pada kondisi netral, momen yang dihasilkan adalah nol.
68
Pada lapisan terluar batang koordinat y dinotasikan dengan simbol
c, sehingga tegangan normal yang bekerja akan dibagi oleh nilai Z, yaitu hasil bagi antara I/c, atau disebut juga dengan modulus penampang.
𝜎 =𝑀𝑦𝐼 . . . (4. 6) Agar lebih mudah membandingkan, hasil tegangan dan regangan yang diperoleh diubah dalam grafik modulus elastisitas pada gambar 4.20. Grafik pada gambar 4.20 menyajikan seluruh data sampel dengan variasi ukuran dan bentuk internal geometri. Grafik berwana hijau dimiliki oleh sampel triangle, sedangkan
honeycomb diwakili oleh grafik berwarna ungu. Sampel FLE/K sendiri memiliki nilai modulus elastisitas sebesar 2271,2898 MPa. Sampel dengan ukuran geometri 4,5 mm memiliki nilai modulus sebesar 1889,7168 MPa dan 1306,4842 MPa masing –
masing untuk geometri triangle dan honeycomb.
Gambar 4.20 Grafik modulus elastisitas uji bending Kemudian untuk geometri dengan ukuran 9 mm adalah 3983,6956 MPa milik sampel FLE/9/T dan 2945,2834 MPa untuk
69 sampel FLE/9/T. Berdasrakan hasil tersebut, data tertinggi dimiliki oleh sampel triangle dengan ukuran geometri 9 mm. Hasil tersebut menunjukkan bahwa geometri memberikan pengaruh terhadap ketahanan bending dari material PLA. Data tersebut perlu dikorelasikan dengan total massa dan volume dari masing – masing sampel agar diketahui komposisi yang sesuai untuk membuat objek dengan variasi geometri.