TUGAS AKHIR
REKAYASA DAN MANUFAKTUR KOMPOSIT
SANDWICH BERPENGUAT SERAT KELAPA
BERMATRIK EPOXY DENGAN CORE
BERPENGUAT SERAT KELAPA BERMATRIK
GYPSUM
Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
TRIYONO NIM : D.200.06.0109
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
iii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
“REKAYASA DAN MANUFAKTUR KOMPOSIT SANDWICH BERPENGUAT SERAT
KELAPA BERMATRIK EPOXY DENGAN CORE BERPENGUAT SERAT KELAPA
BERMATRIK GYPSUM” Yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh
gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau
duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan pernah dipakai untuk
mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah
Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya
cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakarta, 28 Maret 2013 Yang menyatakan,
MOTTO
”karenasesungguhnyasesudahkesulitan ituadakemudahan,
maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan
sungguh-sungguh urusan yang lain.
DanhanyakepadaTuhanmulahhendaknyakamuberharap”
(Q.S Alam Nasyarah : 6-8)
”Jadilah manusia yang tangguh menghadapi berbagai cobaan. Dan hiasilah dirimu
dengan sifat ramah dan setia.”
(Penulis)
“Tidak mendapat ilmu bagi orang yang tidak mempunyai kemauan.”
v
PERSEMBAHAN
Sujud syukurku pada-Mu Illahi Robbi yang senantiasa memberikan
kemudahan bagi hamba-Nya yang mau berusaha. Petunjuk dan
bimbingan-Mu selama hamba menuntut ilmu diperantauan berbuah karya
sederhana ini yang kupersembahkan kepada :
Agamaku yang telah mengenalkan aku kepada ALLAH SWT serta
Rosul-Nya danmengarahkan jalan dari gelap-gulita menuju terang benderang,
terimakasih ALLAH atas ridhonya hingga saya dapat menyelesaikan
tugas akhir ini, walaupun kadang keluar dari jalan yang Engkau
tetapkan.
(“Engkauyangmendengardo’akudanmengabulkanjerihpayahku”).
Ayah dan Ibu tercinta, dengan do’a dan kasih sayang tulusnya selalu
senantiasa memberikan kekuatan dalam setiap langkah ananda, terima
kasih atas semua pengorbanan yang tidak ternilai harganya.
Saudara-saudaraku yangselalu memberikankudo’a, inpirasi maupun
dukungan kepadaku.
Seseorang yang semoga kelak akan menjadi pendampingku, yang telah
memberikanku inspirasi, motivasi, dan kesetiaan.
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikumWr.Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah dan
rahmat-Nya sehingga penyusun laporan penelitian ini dapat terselesaikan.
Tugas Akhir berjudul ”REKAYASA DAN MANUFAKTUR KOMPOSIT
SANDWICH BERPENGUAT SERAT KELAPA BERMATRIK EPOXY DENGAN
CORE BERPENGUAT SERAT KELAPA BERMATRIK GYBSUM ”, dapat
terselesaikan atas dukungan dari pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis
dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima
kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. H. Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Agus Hariyanto, MT selaku Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing, mengarahkan, memberikan petunjuk dalam penyusunan Tugas
Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.
4. Bapak Ir. Masyrukan, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah
membimbing, mengarahkan, memberikan petunjuk dalam penyusunan
Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.
5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah
memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis selama mengikuti kegiatan
kuliah.
6. Bapak dan Ibu tercinta yang setiap malam selalu mendoakan,
memberikan semangat dan dorongan, serta terima kasih atas semua nasehat,
bimbingan, dan pengorbananmu selama ini sehingga penulis
terpacuuntukmenyelesaikan skripsiini. Semua do’adankasihsayang
vii
7. Kakak -k a k ak k u yang slalu memberikan semangat, bantuan dan pengertiannya
selama ini.
8. Teman-teman seperjuangan, terima kasih atas segala suka duka yang mewarnai
sebagian hari-hari penulis, semoga persaudaraan ini bisa berlangsung lebih lama
lagi. Amiin.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna,
oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis
terima dengan senang hati.
Wassalamu’alaikumWr. Wb
Surakarta, 28 Maret 2013
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ...ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ...iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v
MOTTO ...vi
PERSEMBAHAN ... vii
ABSTRAKSI ... viii
KATA PENGANTAR...ix
DAFTAR ISI ...xi
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL... xvii
DAFTAR SIMBUL... xix
DAFTAR LAMPIRAN ... xxi
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah ... 1
1.2. Tujuan Penelitian ... 2
1.3. Manfaat Penelitian ... 3
ix
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ... 5
2.2. Landasan Teori ... 6
2.2.1. Komposit ... 6
2.2.2. Serat ... 7
2.2.3. Serat Kelapa... 8
2.2.4. Matrik ... 9
2.2.4.1. Epoxy ... 15
2.2.4.2. Gypsum ... 16
2.2.5. Sandwich ... 17
2.2.6. Penyusun Sandwich ... 18
2.2.6.1. Face atau skin ... 18
2.2.6.2. Core ... 19
2.2.6.3. Adhesive ... 19
2.2.7. Fraksi Volum Serat ... 19
2.2.8. Densitas ... 20
2.2.9. Pengujian ... 21
2.2.9.1. Uji Bending ... 21
2.2.9.2. Uji Impak charpy ... 26
2.2.9.3. Uji Geser ... 28
2.2.9.5. Uji Densitas ... 31
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Diagram Alir ... 32
3.2. Survey Lapangan dan study literature ... 33
3.3. Penyiapan Bahan dan alat ... 33
3.4. Pembuatan Komposit ... 39
3.5. Pengujian Komposit ... 43
3.6. Hasil... 48
3.7. Analisa Data dan Pembahasan ... 48
3.8. Kesimpulan ... 48
BAB IV DATA HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Bending ... 49
4.1.1. Data Hasil Pengujian Bending ... 49
4.1.2. Pembahasan Pengujian Bending ... 52
4.1.3. Foto Patahan Bending ... 54
4.1.4. Pembahasan foto makro patahan bending ... 55
4.2. Pengujian Geser ... 56
4.2.1. Data Hasil Pengujian Geer ... 56
4.2.2. Pembahasan Pengujian Geser ... 58
4.3. Pengujian Impak ... 59
xi
4.3.2. Pembahasan Pengujian Impak ... 60
4.3.3. Foto Patahan Impak ... 61
4.3.4. Pembahasan Foto Makro Patahan Impak ... 62
4.4. Pengujian Densitas... 62
4.4.1. Data Hasil Pengujian Densitas serat ... 61
4.4.2. Pembahasan Pengujian Densitas serat ... 62
4.4.3. Data Hasil Pengujian Densitas ... 62
4.4.4. Pembahasan Pengujian Densitas ... 63
4.5. Pengujian Kestabilan Dimensi ... 64
4.5.1. Data Hasil Pengujian Kestabilan Dimensi ... 64
4.5.2. Pembahasan kestabilan Dimensi ... 66
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 70
5.2. Saran ... 71
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Sifat mekanik serat kelapa... 9
Tabel 2.2. Sepesifikasi Resin Epoxy... 16
Tabel 2.3. Sepesifikasi Gypsum. ... 17
Tabel 4.1.1. Data hasil pengujian bending rata-rata pada………. ………...49
Tabel 4.2.1. Hasil Data Pengujian geser rata-rata ……….. ………..56
Tabel4.3.1. Data hasil pengujian impak rata-rata pada tebal 1mm……… …...59
Tabel 4.4.1.1. Data hasil pengujian densitas serat... ...62
Tabel 4.4.3.1. Data hasil pengujian densitas rata-rata……… ………63
Tabel 4.5.1.1 Hasil Data Pengujian kesetabilan dimensi rata-rata pada tebal 1mm……… .65
Tabel 4.5.1.2 Hasil Data Pengujian kesetabilan dimensi rata-rata pada tebal 2mm……… ………66
Tabel 4.5.1.3 Data hasil pengujian kesetabilan dimensi rata-rata pada tebal 3mm………… ………66
Tabel 4.5.1.4 Data hasil pengujian kesetabilan dimensi rata-rata pada tebal 4mm……… ………67
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sttruktur komposit sandwich ... 18
Gambar 2.2 Quarter Point Loading (ASTM C 393 – 00) ... 22
Gambar 2.3 Skema Pengujian Quarter Point Loading (ASTM C 393 – 00) ... 22
Gambar 2.4 Pola Kegagalan Bending Sandwich. (Lukkassen dkk, 2003). ... 25
Gambar 2.5 Spesimen dan peralatan uji Impak ... 27
Gambar 2.6 Pola Kegagalan Impact pada Sandwich ... 27
Gambar 2.7. gambar skema uji geser sandwich (ASTM C273)………… ... ..29
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian... ... ...32
Gambar 3.2 Serat kelapa ... 33
Gambar 3.3 Epoxy resin dan hardenar ... ... 34
Gambar 3.4 Core (gypsum dan serat kelapa) ... 35
Gambar 3.5 Timbangan Digital ... 35
Gambar 3.6. wood moisture meter ... 36
Gambar 3.7 Cetakan untuk benda uji ... 36
Gambar 3.8. Alat Pengepres Cetakan ... 37
Gambar 3.9 Oven ... 37
Gambar 3.10 Alat uji Bending ... ... 38
Gambar 3.12 Alat bantu lain ... 39
Gambar 3.13. Gambar Dimensi Spesimen Uji Bending ……….. ... 44
Gambar 3.14 Dimensi Impak ASTM D 5942-96 ... 45
Gambar 3.15 Spesimen uji kestabilan dimensi SAE J1717 ... 46
Gambar 4.1 Grafik hubungan Tegangan bending rata-rata terhadap tebal Core... 50
Gambar 4.2 Grafik hubungan Defleksi rata-rata terhadap tebal Core ... 50
Gambar 4.3 Grafik hubungan modulus elastisitas rata-rata terhadap tebal Core ... 51
Gambar 4.4 Grafik hubungan kekakuan bending rata-rata terhadap tebal Core... 51
Gambar 4.10. Grafik hubungan kekuatan geser rata-rata terhadap tebal Core…………...……….. ... 57
Gambar 4.11. Grafik hubungan Modulus Elastisitas Geser Rata-rata Dengan Tebal Core…………...………... ... 57
Gambar 4.12 Grafik hubungan kekuatan impak rata-rata terhadap tebal Core……..….. 60
xv
Gambar 4.14. Bentuk Kegagalan Impack Sandwich skin 2 mm Vƒ 50% core 5mm
……… ... ..61
Gambar 4.15. Bentuk Kegagalan Impack Sandwich skin 3 mm Vƒ 50% core 10mm
……… ... 61
Gambar 4.16. Bentuk Kegagalan Impack Sandwich skin 4 mm Vƒ 50% core 10mm
……… ... 61
Gambar 4.17. Bentuk Kegagalan Impack Sandwich skin 5 mm Vƒ 50% core 5mm ... 61
Gambar 4.18. Grafik densitas serat kelapa ... 62
Gambar 4.19. Grafik hubungan Densitas rata-rata terhadap tebal core……...….
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Annual Book of standards uji bending ASTM C 393-00, standards uji
impak ASTM D 5942-96, standards uji densitas ASTM C 271-99,
standards uji geser ASTM C 273-00, standards uji kesetabilan dimensi
SAE J-1717.
Lampiran 2. Tabel hasil pengujian
Lampiran 3. Konversi Satuan.
Lampiran 4. Tabel mechanical properties fiber dan resin.
xvii
REKAYASA DAN MANUFAKTUR KOMPOSIT SANDWICH BERPENGUAT SERAT
KELAPA BERMATRIK EPOXY DENGAN CORE BERPENGUAT SERAT KELAPA
BERMATRIK GYPSUM
Triyono., Agus Hariyanto, Masyrukan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
JL. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartosuro
ABSTRAKSI
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan bending, impak dan geser yang optimal dari komposit sandwich dengan variasi ketebalan skin 1mm hingga 5mm dengan ketebalan core 5mm, 10mm, 15mm dan 20mm, serta mengetahui patahan dengan pengamatan makro pada spesimen hasil pengujian bending dan impak.
Metode penelitian komposit sandwich ini bahan yang dipergunakan adalah serat kelapa yang disusun acak sebagai penguatnya dan dengan matrik epoxy dengan variasi tebal 1mm hingga 5mm sebagai skin, bahan core yang digunakan adalah serbuk gypsum sebagai matrik dan serat kelapa sebagai penguatnya, dengan ketebalan 5mm, 10mm, 15mm dan 20mm. Dengan vraksi folum 20%, 30%, 40% dan 50%. Pembuatan dengan cara press mold, pengujian bending yang dilakukan dengan acuan standar ASTM C 393,impak carpy ASTM D 5942 dan geser ASTM C 273.Densitas ASTM C
271 dan kesetabilan dimensi SAE J-1717. Hasil pengujian bending pada
komposit sandwich, kekuatan rata-rata tertinggi pada sandwich skin 5mm Vf 50% dengan core 5mm Vf40%yaitu : 81,70MPa , dan terendah pada 1mm Vf 50% dengan core Vf30% yaitu : 6,92MPa, Hasil pengujian impak tertinggi adalah komposit sandwich skin 5mm Vf 50% dengan tebal core 10mm Vf 50% yaitu : 120,87MPa. Dari uji geser, tegangan geser tertinggi senilai 1,74Mpa pada ketebalan skin 1mm Vf 40% dengan core 20mm Vf 50%, densitas tertinggi pada skin 5mm Vf50% dengan core 20mm Vf 40% yaitu : 1,102gr/cm3.dari uji kestabilan dimensi diperoleh bahwa pada komposit sandwich skin 3mm memilikim kestabilan yang baik. Pengamatan foto makro, pola kegagalan impak dan bending yang terjadi pada komposit sandwich ini hampir sama. Kegagalan komposit sandwich akibat beban bending diawali dari skin sisi belakang dan dilanjutkan dengan kegagalan core dan delaminasi antar skin dan core.
