5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian desain dan pabrikasi ini, telah menunjukkan hasil
produksi helm yang ergonomik dari bahan komposit GFRP, dengan melakukan
berbagai pengujian, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Desain dan Pabrikasi Helm Komposit
Dari hasil desain dan pabrikasi telah memperlihatkan hasil produksi helm industri dari material komposit polimer GFRP dengan metode hand lay up. Pada proses pencetakan helm dilakukan dengan metode pencetakan secara terpisah yaitu: (1). Cetakan cangkang, dan (2). Cetakan brim. Metode pencetakan ini lebih berhasil dibandingakan metode pencetakan langsung. Pada proses pabrikasi helm komposit
yang menggunakan cetakan helm standard dengan metode hand lay up, ada beberapa
hal yang menjadi pertimbangan pada teknik pencetakan helm seperti: desain model konstruksi helm, modifikasi cetakan, dan metode pencetakan. Hal ini perlu dilakukan untuk mendapatkan hasil produksi helm yang lebih baik, dan helm tanpa mengalami cacat atau gagal produk. Jadi pada proses pencetakan helm ini dapat disimpulkan, dengan metode pencetakan secara terpisah ini terbukti lebih efisien dibandingkan
dengan metode pencetakan langsung menggunakan helm standard, yang hasilnya
2. Pengujian Statik
Pengujian statik dengan menggunakan spesimen uji yang dibuat dari material komposit polimer GFRP dengan susunan dua lapisan serat E-glass jenis
Chopped Strand Mat (CSM). Spesimen dibentuk menurut standarisasi ASTM 638 D
(standard pengujian). Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik material dasar helm komposit. Dari hasil uji tarik spesimen, maka diperoleh harga modulus elastisitas rata-rata (E) = 782 MPa, kekuatan tarik maksimum rata-rata (σtrata2)= 401,3 MPa, dan Elongation (εrata2) = 51,33%. Dari data-data hasil pengujian tersebut di atas, menunjukkan bahwa harga: (E), (σtrata2), dan (εrata2) yang diperoleh lebih besar dibandingkan dengan jenis material polimer biasa (material helm non standard) yang telah diteliti sebelumnya oleh Nayan, A [4]. Dari hasil penelitiannya memperoleh data-data sebagai berikut: harga modulus elastisitas ( E) = 522 MPa, kekuatan tarik (σt) = 29,74 MPa, dan Elongation at Break (εrata2) = 24,15%. Dari hasil pengujian spesimen jenis material komposit polimer GFRP ini diperoleh harga (E) = 782 MPa. Jadi dapat disimpulkan bahwa jenis material komposit GFRP lebih keras, dan ulet dibandingkan dengan jenis material polimer biasa.
3. Pengukuran Temperatur Udara pada bagian dalam dinding Helm
Pengujian ergonomik dilakukan untuk mengetahui perbedaan temperatur udara di dalam dinding dari kedua model helm tersebut, yang pengujiannya dengan mengenakan helm langsung di lapangan (udara bebas) pada kondisi iklim cuaca
cerah: temperatur rata-rata 310C s.d 330C, dan kecepatan angin rata-rata 2 s.d 5 m/detik dengan kelembaban relatif 54 s.d 95%. Pengujian menggunakan alat ukur termokopel, dari hasil pengukuran menunjukkan temperatur rata-rata dalam dinding
helm tanpa saluran angin (TSA) sebesar 390C. Dengan cara yang sama juga
dilakukan pengukuran temperatur pada model helm dengan bentuk saluran angin (DSA), hasil pengukuran menunjukkan temperatur rata-rata di dalam dinding helm
sebesar 33,160C. Dari data hasil pengujian temperatur, maka kedua model helm
tersebut menunjukkan perbedaaan temperatur udara sebesar: 390C – 33,160C = 5,84 0
C, sehingga dapat disimpulkan bahwa untuk memenuhi persyaratan model helm ergonomik adalah model helm dengan bentuk saluran angin (DSA). Sedangkan temperatur udara di dalam dinding helm yang terakumulasi adalah: akibat pengaruh suhu badan manusia sebesar 340C melalui kulit kepala, dan panas akibat radiasi matahari melalui permukaan dinding luar helm. Dari hasil pengukuran temperatur udara di atas, menunjukkan temperatur udara panas di dalam dinding helm dapat bersirkulasi dengan udara luar melalui saluran angin pada ke empat sisi permukaan dinding helm, sehingga dari hasil pengukuran temperatur udara pada bagian dalam dinding helm diketahui sebesar 33,160C, yang berarti sama dengan temperatur udara disekitarnya. Dalam penelitian ini juga dilakukan pengukuran terhadap berat kedua model helm (TSA dan DSA), dari hasil pengukuran (penimbangan) berat model helm DSA = 365 gram, dan berat model helm TSA = 385 gram. Dengan demikian model helm DSA lebih ringan dari model helm TSA. Hasil pengujian ergonomik telah menunjukkan tingkat kenyamanan helm, dalam arti tidak panas pada
penggunaannya, dan helm komposit lebih keras dan liat di bandingkan dengan helm standard dari material polimer biasa.
4. Pengujian Kekuatan Helm Komposit
Hasil pengujian kekuatan helm dilakukan dengan pengimpakan pada bagian atas dan samping kedua model helm TSA dan DSA, dengan (P) = 0,4 MPa, pada jarak impak (ID) = 60 mm, dan posisi pemasangan strain gage arah: X pada jarak 15 mm menunjukkan tegangan impak sebesar (σimp) = 64,43 MPa, dan tegangan insiden
(σins) = 24,50 MPa yaitu tegangan yang masuk (diserap) pada helm. Sedangkan
respon tegangan impak untuk model helm TSA, dengan variasi jarak impak (ID) = 40 s.d 120 mm, dan strain gage pada jarak 15 mm dari titik impak adalah sebesar (σimp)
= - 10,96 MPa, strain gage pada jarak 30 mm menunjukkan respon tegangan impak
(σimp) = 5,89 MPa. Untuk model helm DSA, pengukuran strain gage pada jarak 15 mm dari titik impak diperoleh respon tegangan impak sebesar (σimp) = - 21,61 MPa, dan strain gage pada jarak 30 mm menunjukkan (σimp) = - 11,02 MPa.
Pada pengimpakan samping model helm TSA, dengan tekanan (P) = 0,4
MPa, jarak strain gage 15 mm dari titik impak, (ID) = 40 s.d 100 mm, diperoleh
respon tegangan impak (σimp) = - 6,61 MPa, dan strain gage pada jarak 30 mm
menunjukkan besarnya respon tegangan impak (σimp) = 6,00 MPa. Pengimpakan
pengukuran strain gage pada jarak 15 mm dari titik impak, diperoleh respon tegangan impak (σimp) = - 4,24 MPa, dan strain gage pada jarak 30 mm (σimp) = 4,64 MPa. Dari data hasil pengujian di atas, dapat dilihat bahwa dari pengukuran strain gage arah: X, pada jarak 15 mm dan 30 mm dari titik impak, dengan variasi jarak impak yang berbeda menunjukkan besar respon tegangan tekan dan tarik yang bervariasi terhadap permukaan dinding helm, terutama pada jarak strain gage 15 mm dari titik
pengimpakan. Sedangkan dari hasil pengukuran respon tegangan impak atas helm
TSA, dengan (P) = 0,4 MPa, dan (ID) = 60 mm, dengan strain gage arah: Y,
diperoleh besar respon tegangan impak (σimp.) = 67,77 MPa, dan tegangan insiden sebesar (σins.) = 26,28 MPa. Pada (ID) = 140 mm, diperoleh (σimp.) = 91,89 MPa, dan (σins.) = 36,8 MPa. Pada pengimpakan samping helm TSA, dengan (ID) = 60 mm, strain gage arah: Y, diperoleh respon tegangan impak (σimp.) = 42,45 MPa, dan tegangan insiden (σins.) = 16,15 MPa. Untuk (ID) = 120 mm, diperoleh (σimp.) = 65, 72 MPa dan (σins.) = 26,02 MPa. Hasil kedua pengukuran dengan posisi
strain gage arah: X dan Y di atas menunjukkan besar respon tegangan impak dan tegangan insiden yang berbeda. Kemudian diketahui respon tegangan impak dengan
pengukuran strain gage arah: Y jauh lebih besar dibandingkan dengan pengukuran
strain gage arah: X, artinya penjalaran gelombang tegangan searah sumbu batang.
Hal ini sesuai dengan teori propagasi gelombang tegangan pada batang. Perambatan energi gelombang tegangan akibat beban impak adalah berbentuk
gelombang longitudinal atau gelombang yang arah gerakan partikelnya sejajar dengan arah rambatannya. Dari data hasil pengukuran respon tegangan oleh peneliti sebelumnya (Iqbal), pada pengujian impak atas jenis helm standard dari material polimer biasa dengan (P) = 0,4 MPa, (ID) = 140 mm, diperoleh: respon tegangan
impak = 73,41 MPa, tegangan insiden = 8,82 MPa, dan faktor transmisi (α ) =
12,01%. Sedangkan dari hasil pengujian impak atas helm komposit, pada (P) = 0,4 MPa, pada (ID) = 140 mm, diperoleh: (σimp.) = 91,89 MPa, dan (σins.) = 36, 80
MPa, dengan (α ) = 40,04%. Dari perbandingkan besarnya respon tegangan impak
dan tegangan insiden tersebut diatas, maka dapat disimpulkan bahwa kekuatan helm komposit jauh lebih mampu untuk menerima atau menyerap tumbukan akibat beban impak dibandingkan dengan helm standard dari bahan polimer biasa.
5. Redesain Gambar Model Konstruksi Helm Komposit Hasil Produksi
Desain gambar konstruksi helm komposit dilakukan dari hasil pengukuran dimensi setelah helm diproduksi. Dari hasil pengukuran dimensi helm tersebut, digunakan sebagai kerangka dasar penggambaran, untuk mendapatkan bentuk model konstrukasi helm komposit dengan software solidwork 2005. Hal ini perlu dilakukan dengan tujuan untuk memperjelas kontur seluruh permukaan helm komposit, terutama pada daerah sambungan antara bentuk cangkang (kerangka bagian atas), dan
brim ( kerangka bagian bawah) yang akan berfungsi sebagai tulangan pada konstruksi helm hasil produksi. Di samping itu, gambar desain model helm ini adalah untuk memverifikasi produk helm hasil produksi. Dengan demikian dari hasil desain,
pabrikasi, dan modifikasi hingga meredesain gambar model konstruksi helm komposit ini diharapkan menjadi standarisasi desain dan pabrikasi model helm industri yang dapat diproduksi menggunakan metode hand lay up.
5.2 Saran
1. Diharapkan untuk proyek penelitian selanjutnya dalam bidang manufaktur
khususnya pada proses produksi yang menggunakan jenis material Polymer
Matrix Composites (PMCs) dan Fiber Reinforced Plastic (FRP), dapat
dikembangkan secara lebih luas dengan berbagai jenis peralatan dan metode
proses antara lain seperti: spray up, injection moulding, vacum moulding,
compression molding, dan hand lay up untuk tujuan riset yang berorientasi pada dunia industri. Hal ini perlu dilakukan untuk peningkatan dan pengembangan riset selanjutnya, dengan peninjauan dari berbagai aspek keperluan tentang
penggunaan jenis material PMCs dan RFP melalui suatu proses produksi,
sehingga dapat menghasilkan berbagai produk yang telah lolos uji standard
sesuai dengan kebutuhan pasar.
2. Peningkatan fasilitas pendidikan, dan alat-alat laboratorium pengujian yang
standard di Pusat Riset Laboratorium pengujian, guna mendukung para peneliti untuk mendapatkan data hasil penelitian yang lebih optimal, sehingga dapat menyerap nilai-nilai keilmiahan yang mendasar sesuai dengan tuntutan pengembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi saat ini, dan mampu bersaing baik ditingkat nasional maupun internasional dimasa mendatang.