PROSES MANUFAKTUR DALAM PEMBUATAN BADAN PESAWAT DARI BAHAN KOMPOSIT POLIMER BERONGGA YANG MEMAKAI SERAT

PROSES MANUFAKTUR DALA

PESAWAT DARI BAHAN KOMPOSIT

BERONGGA YANG MEMAKAI SERAT

TUGAS AKHIR YANG

SYARAT MEMPER

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PROSES MANUFAKTUR DALAM PEMBUATAN BADAN

PESAWAT DARI BAHAN KOMPOSIT POLIMER

BERONGGA YANG MEMAKAI SERAT

BATANG KELAPA SAWIT

ADI SURYA TANIWAN

(090401057)

TUGAS AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SALAH SATU

SYARAT MEMPEROLEH GELAR SARJANA TEKNIK

ii

iii

iv

v

vi

vii

viii

ix

i

ABSTRAK

Pemanfaatan kelapa sawit seperti BKS untuk menjadi komoditi baru sangat

diperlukan. Salah satunya ialah dengan membuat material komposit yang

menggunakan penguat serat batang kelapa sawit. BKS diolah untuk dijadikan serat

dan dicampur dengan resin termoset untuk selanjutnya dibuat bahan polimer

berongga. Kemudian bahan tersebut digunakan sebagai bahan pembuatan body

pesawat. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui formulasi campuran yang

baik dalam pembuatan body pesawat tanpa awak dengan bahan komposit polimer

berongga yang diperkuat serat batang kelapa sawit, mengetahui proses pembuatan

cetakan body pesawat, dan mengetahui proses pembuatan body pesawat dengan

bahan komposit polimer berongga yang diperkuat serat batang kelapa sawit. Pesawat

tanpa awak dibuat dengan menggunakan metode penuangan grafitasi. Dari hasil

penelitian diperoleh komposisi yang baik dalam membuat badan pesawat tanpa awak

adalah 75% resin, 20% blowing agent, dan 5% serat. Dalam pembuatan cetakan sayap

diperlukan 1 lapis serat kaca sedangkan pada body pesawat diperlukan 3 lapis serat

kaca. Waktu yang diperlukan agar campurannya dapat mengembang sepenuhnya

ialah 8 menit.

Kata kunci: Komposit, Proses Manufaktur, Batang Kelapa Sawit

ii

ABSTRACT

Utilization of palm tree like BKS as a new commodity is very necessary. One of them

is to create a composite material that uses palm trunk fiber amplifier. BKS processed

to be fiber and then mix it with resin thermoset to make polymeric foam. Then the

material is used as materials for unmanned aerial vehicles. The purpose of this study

was to determine the mix formulations in the manufacture of unmanned aircraft body

with a polymeric material fiber-reinforced composite foam palm trunk, knowing the

process of making the mold aircraft body, and know the process of making unmanned

aircraft body with polymeric material foam reinforced BKS fiber. Unmanned Aerial

Vehicles created using gravity casting method. The result we obtained, the best

composition to make unmanned aerial vehicles is 75% resin, 20% blowing agent, and

5% fiber. In process to make wing mold, we need 1 layer fiber glass and on the body

we need 3 layer fiber glass. The time required for the mixture to expand fully is 8

minutes.

Keyword: Composite, Manufacturing process, palm trunks

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Mahas Esa, atas berkat dan anugrahnya

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik

di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun

judul skripsi yang dipilih diambil dari mata kuliah Proses Manufaktur Material

Polimer Dan Komposit, yaitu " PROSES MANUFAKTUR DALAM PEMBUATAN

BADAN PESAWAT YANG TERBUAT DARI BAHAN KOMPOSIT POLIMER

BERONGGA YANG MEMAKAI SERAT BATANG KELAPA SAWIT ".

Dalam penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan, motivasi,

pengetahuan, dan lain-lain dalam penyelesaian skripsi ini. Penulis telah berupaya

dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu

yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literatur, serta bimbingan dan arahan

dari Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri sebagai Dosen Pembimbing.

Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada:

1. Kedua orang tua tercinta, Ayah Ferry Tanoto dan Ibu Chin Mei, dan Adik

tersayang Dewi Surya Taniwan atas doa, kasing sayang, pengorbanan yang selalu

menyertai penulis, dan memberikan dukungan dan semangat yang besar sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri sebagai Dosen Pembimbing Skripsi yang

banyak memberi arahan, bimbingan, motivasi, nasehat, dan pelajaran yang sangat

berharga selama proses penyelesaian skripsi ini.

3. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri dan Ir.Syahril Gultom, MT selaku Ketua

dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU. Bapak

Ir.Tugiman, MT selaku Koordinator Skripsi.

4. Teman satu tim (Fransdinata dan Andri Setiawan) yang telah memberikan

kesempatan kepada penulis untuk bergabung dalam penyelesaian tugas sarhana

ini.

5. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin stambuk 2009, yang banyak

memberikan bantuan, nasehat dan motivasi kepada penulis dalam menyusun

skripsi ini.

6. Bang Fadli yang telah memberikan bimbingan dan nasehat dalam pelaksanaan

skripsi ini.

Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua dan dapat digunakan sebagai

pengembangan ilmu yang didapat selama dibangku kuliah. Apabila terdapat

kesalahan dalam penyusunan serta bahasa yang tidak tepat dalam skripsi ini sebagai

manusia yang tak luput dari kesalahan penulis mengharapkan masukkan dan kritikan

yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis

mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi seluruh

kalangan yang membacanya.

iv

Medan, 23 Mei 2014

Penulis,

Adi Surya Taniwan

NIM : 090401057

v

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.3.1 Tujuan Umum... 2

1.3.2 Tujuan Khusus ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 2

1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Proses-Proses Produksi ... 4

2.1.1 Proses Pengecoran ... 4

2.1.2 Proses Pembentukan ... 5

2.1.3 Proses Permesinan ... 5

2.1.4 Proses Produksi Polimer ... 6

2.1.5 Proses Metalugi Serbuk ... 6

2.1.6 Proses Penyambungan ... 7

2.1.7 Perlakuan Panas dan Permukaan ... 7

2.1.8 Proses Perakitan... 8

2.2 Proses Pembuatan Produk Komposit Matriks Polymer ... 9

2.3 Komposit ... 12

2.4 Composite Casting Resin... 14

2.4.1 Jenis Resin Casting untuk Manufaktur Komposit ... 15

2.4.2 Material Komposit Resin Casting... 15

2.4.3. Aplikasi dalam Bahan Komposit ... 16

2.5 Proses Manufaktur ... 16

2.5.1 Dasar-Dasar Proses Manufaktur ... 16

vi

2.5.2 Faktor-Faktor Proses Manufaktur ... 17

2.6 Bahan Komposit Polymeric Foam ... 18

2.6.1 Polyester Resin ... 18

2.6.2 Batang Kelapa Sawit (BKS) ... 18

2.6.3 Chemical Blowing Agent... 20

2.6.3.1 Isocyanate ... 20

2.6.3.1 Polyol/Polypropilene Glicol PPG ... 21

2.6.4 Pembersih Serat ... 22

2.6.5 Katalis ... 22

2.7 Formulasi Campuran Polymeric Foam ... 22

2.8 Karakteristik material ... 23

2.9 Pengaruh Perlakuan Alkali ... 25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 28

3.1 Tempat dan Waktu... 28

3.2 Desain Body Pesawat... 28

3.3 Bahan Dan Peralatan... 28

3.3.1 Bahan ... 28

3.3.2 Peralatan ... 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 36

4.1 Pendahuluan... 36

4.2 Pemilihan Variasi... 36

4.3 Proses Pembuatan Serat Batang Kelapa Sawit ... 37

4.4 Proses Pembuatan Cetakan/Mal Pesawat... 39

4.5 Pengecoran Body Pesawat ... 43

4.6 Persen Ralat Dan Jumlah Gelembung... 46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 48

5.1 Kesimpulan ... 48

5.2 Saran ... 48

DAFTAR PUSTAKA... 49

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Cara Hand Lay Up ... 9

Gambar 2.2 Cara Semprot/Semburan ... 9

Gambar 2.3 Cara Kantong Vakum (Bag Vacum)... 10

Gambar 2.4 Cara Kantong Tekanan (Pressure Bag)... 10

Gambar 2.5 (a) dan (b) Cetakan Autokaf ... 10

Gambar 2.6 Cara Cetakan Suntikan (Injection Moulding) ... 11

Gambar 2.7 Proses Pultrusi (pultrusion) ... 11

Gambar 2.8 Penampang Melintang Batang Kelapa Sawit... 19

Gambar 2.9 Ilustrasi Komposit Berongga ... 20

Gambar 2.10 Rumus Kimia Isocyanate ... 21

Gambar 2.11 Rumus Bangun PolyPpropylene Glycol Triol ... 22

Gambar 3.1 Serat Batang Kelapa Sawit... 29

Gambar 3.2 Polyester (Resin Tak Jenuh) ... 29

Gambar 3.3 Katalis MEKP (Methyl Ethyl Ketom Peroksida) ... 30

Gambar 3.4 Polyuretan ... 30

Gambar 3.5 Kertas Pasir ... 31

Gambar 3.6 Serat Kaca ... 32

Gambar 3.7 Ember... 32

Gambar 3.8 Polyester Putty ... 33

Gambar 3.9 Selotip Kertas... 33

Gambar 3.10 Baut dan Mur ... 33

Gambar 3.11 Air ... 34

Gambar 3.12 NaOH 1M ... 34

Gambar 3.13 Timbangan Digital ... 34

Gambar 3.14 Mirror Glaze ... 35

Gambar 3.15 Lilin Tanah... 35

Gambar 3.16 Mesin Penghalus Serat... 35

Gambar 4.1 Batang Kelapa sawit Setelah Dihancurkan ... 37

Gambar 4.2 Batang Kelapa Sawit Direndam NaOH ... 32

Gambar 4.3 Proses Penjemuran ... 32

Gambar 4.4 Hasil Proses Pengguntingan... 38

Gambar 4.5 (a) Proses Penggilingan (b) Hasil Akhir Serat Batang Kelapa Sawit ... 39

Gambar 4.6 Pola Pesawat ... 39

Gambar 4.7 Penggunaan Kertas Pasir ... 40

Gambar 4.8 Proses Pendempulan ... 40

Gambar 4.9 Pemberian Wax Pada Pola ... 41

Gambar 4.10 Pemotongan Serat Kaca ... 41

Gambar 4.11 Pemberian Resin ... 41

Gambar 4.12 Cetakan ... 42

Gambar 4.13 Cetakan Sayap Pesawat Tanpa Awak ... 43

Gambar 4.14 Cetakan Badan Pesawat Tanpa Awak... 43

Gambar 4.15 Persiapan Cetakan... 44

Gambar 4.16 Bahan-Bahan Dasar Pengecoran... 44

Gambar 4.17 Proses Pengadukan ... 45

viii

Gambar 4.18 Proses Penuangan ... 45 Gambar 4.19 Proses Pembongkaran ... 46 Gambar 4.20 Body Dan Sayap Pesawat ... 46

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jumlah Komponen Yang Dirakit Pada Produk... 8

Tabel 2.2 Karakteristik Mekanik Polyester ResinTak Jenuh... 18

Tabel 2.3 Persentase Komponen-Komponen Kayu Kelapa Sawit... 19

Tabel 2.4 Variasi Formulasi Campuran Polymeric Foam... 23

Tabel 2.5 Rekapitulasi Nilai Keseluruhan ... 26

Tabel 3.1 Lokasi dan aktifitas penelitian ... 28

x

DAFTAR NOTASI

Simbol Arti Satuan

ρ Massa Jenis kg/m3

m Massa kg

V Volume mm3

N Jumlah Gelembung

-r Jari – Jari mm