3.2. Material, Peralatan dan Metode
3.2.3. Desain dan metode pembuatan helmet komposit
Dalam pelaksanaan penelitian ini helm yang digunakan sebagai acuan adalah helm standard dengan nomor standarisasi AS/NZS 1801 Type. 1 EN 397 SS 98 yang dibuat dari jenis polimer: Polyethylene (PE), Polyprophylene (PP), dan Acrylic
Butadien Styrene (ABS). Helm standard ini digunakan sebagai cetakan bentuk
cangkang helm (bagian I). Sedangkan bentuk kerangka bawah (bagian II) dengan mendesain model cetakan terpisah, dan dibuat dari bahan plat lembaran setebal 1.3 mm, kemudian dibentuk sesuai dengan dimensi hasil pencetakan cangkang helm komposit. Selanjutnya dari hasil pencetakan kedua bagian helm tersebut digabungkan dengan cara menyambung dari jenis material yang sama sehingga membentuk sebuah helm sesuai bentuk yang diinginkan.
Geometri helm disesuaikan dengan antropometri kepala manusia, yang mengikuti geometri helm standard. Helm komposit dibuat dengan cara hand lay up dari bahan komposit Glass Fibre Reinfored Plastic (GFRP), yang terdiri dari
polyester resin tak jenuh BTQN 157 EX (unsaturated resin) sebagai matrik, dan serat
kaca (E-Glass ) jenis CSM sebagai penguat yang disusun dua lapis. Serat E-Glass ini dalam bentuk lembaran, susunan serat ke segala arah (acak), dan mudah dibentuk. Jenis serat ini sangat sesuai untuk proses pencetakan helm dengan metode hand lay
up, dan memiliki sifat yang homogen sebagai penguat terhadap matrik.
.
Berikut ini langkah-langkah pembuatan helm komposit, yang dimulai dari persiapan pengadaan cetakan, peralatan, bahan resin, serat, katalis, mirror glaze dan peralatan pendukung lainnya seperti pada tabel 3.2, dan dilanjutkan dengan proses pencetakan yang secara skematis dapat ditunjukkan pada Gambar 3.2 dan 3.3.
1. Siapkan cetakan helmet, cetakan helmet yang digunakan untuk membuat helmet komposit adalah helmet standard.
2. Posisi cetakan helmet menghadap keatas, karena pencetan dilakukan dari permukaan dinding sebelah
4. Ratakan resin dengan menggunakan kuas, kemudian letakkan lembaran serat yang telah dipotong sesuai bentuk yang diinginkan ke dalam cetakan.
3. Setelah mencampur resin dengan pengeras secara merata (ditandai dengan perubahan warna), kemudian cairan resin dituang kedalam cetakan.
5. Tuangkan campuran resin kembali keatas lapisan serat pertama secara merata.
6. Letakkan lembaran serat kedua diatasnya, dan tuangkan campuran resin di atas serat kedua tersebut.
8. Biarkan campuran membeku selama 6 jam, setelah itu buka cetakan dan helmet komposit telah terbentuk.
7. Ratakan permukaan campuran matrik dan serat kedua kembali hingga resin tadi merata keseluruh permukaan.
Hasrin : Desain Dan Pabrikasi Helmet Industri Yang Ergonomik, 2008 USU Repository © 2008
Kerangka bawah di buat dari bahan plat
tebal 2 mm. 300 228 45 22 188 230 Brim
d). Dimensi kerangka Cetakan Brim
Lembaran Serat Glass
e). Pelapisan Serat pada Cetakan Brim.
a). Pemolesan awal resin pada cetakan helm standard.
Resin
b). Penyusunan dan pembentukan dua lapis Serat pada cetakan cangkang helm.
238
140
c). Bentuk Cangkang. 17
8
f). Bagian Helm sebelum disambung. Cangkang
Pada proses pembuatan atau pencetakan helm komposit seperti pada Gambar 3.3 diatas. Dalam hal ini, untuk keberhasilan suatu proses produksi helm tersebut dengan mempertimbangkan berbagai faktor yang mempengaruhi adalah sebagai berikut:
1. Tersedianya material, cetakan, dan peralatan produksi yang cukup.
2. Rentang waktu pada proses pencetakan dan pengeringan adalah mencapai: 6 s.d 12 jam atau lebih untuk setiap bagian komponen helm, dan kondisi seperti ini helm sudah dapat dibuka dari cetakannya. Setelah itu dilanjutkan dengan proses penyambungan pada kedua komponen helm tersebut, dan dikeringkan lagi selama 6 jam, hingga helm terbentuk.
3. Kapasitas produksi yang dapat dihasilkan oleh seorang pekerja secara manual adalah selama 48 jam (yang terdiri dari: waktu pencetakan, proses pengeringan, dan jumlah cetakan yang digunakan, dengan keterampilan yang tinggi) diperoleh 4 s.d 6 buah helm, dan dilanjutkan dengan pembentukan ventilasi udara.
4. Proses pengecatan (pewarnaan), dan pengeringan dilakukan selama 2 jam atau lebih.
Dari proses produksi yang dilakukan secara manual tersebut diatas, dengan metode hand lay up menggunakan jenis serat CSM, tentu dilihat dari segi waktu produksi kurang efisien, sehingga helm dapat diproduksi dalam jumlah yang relatif kecil dibandingkan dengan hasil pencetakan yang menggunakan cetakan secara mekanis yaitu: Injection molding, vacum molding dan lain sebagainya.
3.2.4. Pembuatan Spesimen Uji Tarik
Pembuatan spesimen uji dicetak menggunakan metode hand lay up, spesimen ini di uji untuk mendapatkan sifat mekanik material komposit. Pada proses pembuatan spesimen uji menggunakan jenis material komposit GFRP yang sama seperti pembuatan helm, dan peralatan cetak spesimen uji terdiri dari: plat strip setebal 2 mm sebagai pembatas ketebalan, plat aluminium berukuran 20 cm x 20 cm dengan tebal 5 mm yang berfungsi sebagai landasan untuk proses pelapisan lembaran serat kaca, roller untuk perataan resin pada serat, dan alat pemberat 70 kg digunakan untuk pengepresan. Hasil dari pencetakan tersebut berupa plat lempengan komposit yang tebalnya 2 mm, selanjutnya spesimen dibentuk menurut standard ASTM 638-D.
Prosedur pembuatan spesimen plat komposit GFRP meliputi tiga proses utama, yakni persiapan, pencetakan, dan pembentukan. Setelah proses persiapan dilakukan, maka dilanjutkan dengan proses pencetakan di atas plat aluminium yang berukuran 20 cm x 20 cm, untuk mendapatkan bentuk lembaran plat komposit. Selanjutnya dikeringkan pada temperatur kamar selama 6 s.d 12 jam. Plat komposit ini dibentuk menjadi spesimen uji sesuai dengan standard ASTM 638-D dan dikerjakan dengan proses pemesinan. Berikut ini penjelasan langkah-langkah pembuatan lembaran plat komposit, yang diuraikan secara flow chart seperti ditunjukkan pada Gambar 3.4, dan dijabarkan secara skematis pada Gambar 3.5. Bentuk dan ukuran spesimen plat komposit ditunjukkan pada Gambar 3.6. Set up peralatan uji statik dapat dilihat pada Gambar 3.7.
Gambar 3.4 Flow Chart Pembuatan Spesimen Plat Komposit
1. Setelah mencampur resin dengan pengeras secara merata, kemudian tuangkan campuran resin kedalam cetakan, selanjutnya diratakan dengan kuas.
4. Tuangkan campuran resin kembali di atas lapisan serat pertama.
5. Ratakan kembali campuran resin tersebut dengan menggunakan roller sehingga cairan dapat meresap kedalam serat dengan baik sekaligus mendorong keluar gelembung udara yang terperangkap.
8. Selanjutnya langkah 3 s/d 7 di ulangi
kembali hingga lapisan serat terakhir
9. Kerjakan pada lapisan akhir, proses
finishing dengan meratakan permukaan campuran resin , dan kemudian di tutup dengan penutup
2. Tutup lembaran pertama dengan serat secara merata.
3. Ratakan matrik dan serat dengan menggunakan roller
6. Letakkan lembaran serat kedua
diatasnya.
7. Ratakan dengan roller campuran
matraiks dan serat kedua kembali hingga campuran tadi merata
10. Tekan penutup cetakan dengan beban
te kanan 70 kg. Tujuan penekakanan ini untuk memperoleh kerataan permukaan komposit dan menghilangkan gelembung udara .
11. Biarkan spesimen membeku/mengeras selama ± 6 jam. Setelah itu cetakan dapat dibuka dan spesimen berbentuk lembaran plat telah tercetak.