Studi Inovasi Peralatan Steam Wood untuk Membuat Gading Kapal Berbahan Laminasi Bambu

(1)

Fajar Suryanto NRP. 4109100092

Dosen Pembimbing : Ir. Heri Supomo M.Sc. Bidang Studi : Industri Perkapalan

JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN Fakultas Teknologi Kelautan

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

2013

“Studi Inovasi Peralatan

Steam Wood

untuk Membuat

Gading Kapal Berbahan Laminasi Bambu”

Kamis, 4 Juli 2013

Ruang Bidang Studi

(2)

(3)

LATAR BELAKANG

33

• Kebutuhan dengan ketersediaan kayu yang semakin

bertolakbelakang

• Perlu

dikembangkan

teknologi

bahan

alternatif

pengganti kayu. Salah satu bahan yang dapat dijadikan

sebagai alternatif pengganti kayu adalah bambu.

• Bambu memiliki sifat mekanis yang hampir sama

dengan kayu. Oleh karena itu proses pembengkokan

atau pelurusan bambu perlu dibantu dengan alat

pemanas. Pemanas diperlukan untuk melunakkan bilah

bambu sehingga mudah dibentuk.

• Metode pemanasan yang sering digunakan adalah

menggunakan panas api untuk pembengkokan kayu

cukup banyak digunakan oleh industri perkayuan rumah

tangga atau khususnya pada industri kapal kayu.

(4)

RUMUSAN MASALAH

44

1. Bagaimana merancang peralatan steam wood

(penguapan) sebagai alat bantu dalam proses

pembengkokan bambu laminasi

2. Apakah pengaruh dari perlakuan panas

menggunakan uap dan pembakaran

berdampak kepada kekuatan dan elastisitas

bambu.

3. Metode manakah yang lebih baik dalam

pembentukan gading kapal berbahan bambu

laminasi

(5)

BATASAN MASALAH

55 Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :

Lem yang digunakan adalah lemepoxy “marine use”

1. Bambu yang digunakan adalah jenis bambu Betung (Dendrocalamus asper)

2. Lem yang digunakan adalah lem epoxy 3. Kapal yang diamati memiliki ukuran 30 GT

4. Bentuk gading yang digunakan memiliki kelengkungan half girth tersulit dalam proses pembentukannya

5. Gading yang dibuat sebanyak dua buah dengan masing-masing perlakuan panas menggunakan penguapan dan pemanasan menggunakan api

6. Regulasi yang dipakai untuk pengujian adalah ASTM D 3039 dan 3410

(6)

PENGADAAN KAPAL TANGKAP IKAP 30 GT KEPRI Konsultan perencana PT SEATECH Indonesia

(7)

TUJUAN

77

1. Merancang peralatan penguapan untuk bambu yang

akan dilaminasi

2. Membandingkan hasil kekuatan gading kapal berbahan

laminasi kayu yang mendapatkan proses penguapan

dan pemanasan dengan api

3. Mengetahui metode manakah yang cocok sebagai alat

bantu membuat gading kapal berbahan bambu

(8)

MANFAAT

88 Manfaat dari Tugas Akhir ini adalah

1. Dapat memberikan gambaran serta data masukan untuk

merancang alat penguapan kayu (steam wood) yang berguna

untuk membuat gading kapal berbahan laminasi bambu.

2. Dapat digunakan sebagai referensi metode perlakuan panas

(9)

HIPOTESA

Penggunaan peralatan steam wood ini dapat membantu

dalam proses pembengkokan gading sebagai konstruksi

kapal kayu. Perlakuan penguapan bilah bambu lebih

efisien dibanding pemanasan menggunakan panas api

dan mempermudah pembentukan gading dengan tingkat

kelengkungan half girth yang cukup tinggi.

(10)

(11)

METODOLOGI

11

11 • Laboratorium

CNC

dan

Pengerjaan

Logam,

Jurusan

Teknik

Sistem

Perkapalan

• Laboratorium

Produksi

dan

Manajemen

Perkapalan

ITS,

Surabaya

• Laboratorium

Konstruksi

dan

Kekuatan

Jurusan

Teknik

Perkapalan

ITS

Tempat

pelaksanaan

(12)

METODOLOGI

12

12 Peralatan

• Jig Saw • Jangka Sorong • Gergaji tangan • Mesin serut 82 mm • Mesin amplas orbital • Las karbit

• Mesin Las SMAW • Metal Cutting Wheel • Mesin bubut CNC • Mesin serut meja

• Empat buah kempa C 9” • Dua puluh lima kempa

modifikasi

• Wood Moisture Meter

• Peralatan pembentuk gading kapal kayu

• Universal Testing Machine

Bahan

• Bambu Betung

(Dendrocalamus asper) jumlah 150 bilah dengan dimensi panjang 3 m dengan tebal 1 cm

• Lem Epoxy (Marine use) • Electrode E 308 dia. 2 mm • Dua buah LPG tabung 3 Kg

(13)

DIAGRAM ALIR PENELITIAN

13

Tahap Persiapan Mulai Studi Literatur Penelitian sebelumnya Buku yang relevan Referensi dari internet

Persiapan Alat,Material dan Bahan

Persiapan Alat : Jangka Sorong Gergaji tangan Jig Saw Band Saw Gerinda tangan Mesin serut82 mm

Mesin amplas orbital Las karbit

Mesin Las SMAW Metal Cutting Wheel

Universal Testing Machine

Persiapan Material :

Water Pipe Galvanizepanjang 3 m, od 4.4” Flexible Pipepanjang 1.5 m, dia. ¾” Drum galvanize dia. 35 cm, tinggi 40 cm Dua buah Water murSS 304 ¾”

Satu buah Ball Valve¾”

Satu buah Ball Valve½”

Satu buah Double NippleSUS 304 ¾” Satu buah Double NippleSUS 304 ½”

Dua buah Stainless Steel pipe¾” panjang 16

cm

Persiapan Bahan :

Bambu Betung

(Dendrocalamus asper) jumlah 150 bilah dengan

dimensi panjang 3 m

dengan tebal minimum 0.5

cm dan maksimal 1 cm Lem Epoxy (Marine use) Electrode E 308 dia. 2 mm Empat buah LPG tabung 3

Kg

Merangkai material menjadi

peralatan Steam wood

Pemotongan enam batang bambu

menjadi 150 bilah bambu

menggunakan Wood Planner

Machine dengan dimensi lebar 3

cm, min. 0.5 cm, dan panjang 3 m

(14)

DIAGRAM ALIR PENELITIAN

14

Tahap Pengujian Tahap Pemrosesan Tahap Analis Melakukan penguapan bilah bambu menggunakan

peralatan Steam wood

Membentuk dua buah gading dengan metode tekuk

menggunakan alat pencetak gading dan kempa

sesuai dengan bentuk gading yang sudah ditentukan

tanpa menggunakan lem

Analisa data dan

Kesimpulan

Selasai

Merekatkan bilah bambu menggunakan lem epoxy

dengan jumlah kadar air pada bilah bambu 12‐18%

dalam waktu maksimal satu hari Menghitung prosentase kadar air bilah bambu

menggunakan alat Wood Moisture Meter

Membuat tiga spesimen uji tarik dan tekan sesuai standar ASTM

D 3039 dan 3410 untuk masing‐masing gading

Melakukan pengujian tarik

menggunakan peralatan

Universal Testing Machine

Melakukan pemanasan bilah bambu menggunakan

api

(15)

BILAH BAMBU

15

Bambu Betung Pembersihan buku-buku bambu

Penipisan bilah bambu

(16)

BILAH BAMBU

16

Pemotongan bilah

(17)

STEAM WOOD

17

BOILER PIPA FLEKSIBEL KAKI TIGA STEAM TUBE

(18)

BOILER

18

Pengelasan drum Kompor tekanan tinggi

(19)

19

(20)

STEAM TUBE

20

(21)

21

Matras pembentuk gading Kempa Moisture meter

(22)

22

(23)

PENGUAPAN

23

23 Mekanisme penguapan bilah bambu yaitu;

• Merebus air didalam drum sebagai boiler penghasil uap

menggunakan kompor gas bertekanan tinggi. Dibutuhkan

waktu 15 menit hingga uap masuk kedalam steam tube

• Uap bertekanan dialirkan melalui pipa fleksibel menuju pipa

penguapan.

• Memasukkan bilah bambu kedalam pipa penguapan dengan

jumlah maksimal 15 bilah. Pada pipa penguapan terdapat

katup yang berfungi mengeluarkan air hasil penguapan.

Katup rutin dibuka agar tidak terjadi genangan air didalam

pipa

• Menguapkan bilah bambu selama satu jam

• Mengukur kadar air dan suhu pada bilah bambu yang sudah

(24)

PENGUAPAN

24

24 Mekanisme penguapan bilah bambu yaitu;

Perebusan air dalam boiler

Bambu yang sudah diuapkan

Pengukuran kadar air dan suhu bilah

(25)

PEMBAKARAN

25

25 Mekanisme pemanasan dengan api bilah bambu yaitu;

• Merendam bilah kedalam kolam air selama 5

menit, kondisi pembakaran memang harus

dalam keadaan basah. Kadar air dalam bambu

berkisar 75-80%.

• Memanaskan satu per satu bilah dengan

menggunakan nyala api dari kompor sambil

dibengkokkan perlahan

(26)

PEMBAKARAN

26

26 Mekanisme pemanasan dengan api bilah bambu yaitu;

(27)

PEMBENTUKAN

27

27 Mekanisme pembentukan gading

Peletakan sketsa bentuk gading diatas matras

Pembentukan dengan bantuan kempa

(28)

LAMINASI

28

28 Mekanisme pengeleman bilah menjadi gading

(29)

SPESIMEN UJI

29

29 Mekanisme pembuatan spesimen uji tarik

• Memotong bagian curve section dan straight section dari gading yang sudah dibuat

• Kemudian memotong balok laminasi menjadi tiga bagian secara memanjang menggunakan circular saw sehingga didapatkan tiga buah balok laminasi dengan ukuran 25 x 20 x 250

• Memotong bagian curve section dan straight section dari gading yang sudah dibuat • Balok \dipotong menjadi empat bagian secara memanjang dengan lebar masing –

masing 25 mm sehingga didapatkan tiga buah balok berukuran 25 x 25 x 150.

Mekanisme pembuatan spesimen uji tarik

(30)

SPESIMEN UJI

30

Straight dan Curve Section

Lem Epoxy

(31)

PENGUJIAN

31

(32)

HASIL PENGUJIAN

32

Hasil Pengujian Tarik Metode Pembakaran Curve Section

• Spesimen uji tarik untuk gading dengan metode perlakuan pemanasan dengan api dilakukan dengan jumlah tiga test perlakuan pembakaran seksi lengkung (curve section) Selanjutnya untuk spesimen tarik metode pembakaran seksi lengkung dinamakan dengan BC (bakar curve) dan UC (Uap Curve) untuk metode penguapan.

Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2) BC1 0.3478 5.15 6.55 23.45 153.60 33.5292 341.7858

BC2 0.3696 4.75 5.7 24.5 139.65 34.0136 346.7238

BC3 0.3478 4.5 5.8 24.5 142.10 31.6678 322.8118

Hasil Pengujian Tarik Metode Penguapan Curve Section

Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2) UC1 0.30434783 4.6 4.9 24.05 117.85 39.03432475 397.9034123 UC2 0.24637681 5.25 4.5 23.5 105.75 49.64539007 506.0692158 UC3 0.30434783 3.85 4.7 24 112.80 34.13120567 347.9225859

Tabel Hasil Uji Tarik Bakar Curve

(33)

HASIL PENGUJIAN

33

Perbandingan Kekuatan Tarik Untuk Curve Section

• Didapatkan hasil dari data pengujian tarik untuk seksi lengkung (curve section). Metode uap menghasilkan nilai kuat tarik curve section lebih baik yaitu 40.937 MPa. Selanjutnya untuk tabel hasil pengujian yang terbaik antara penguapan dan pembakaran akan diberi warna hijau dan untuk hasil yang kurang baik akan diberi warna merah seperti pada tabel dibawah

Spesimen Tegangan

UC1

39.034 UC2

49.645 UC3

34.131 Rata‐rata

40.937 Spesimen Tegangan

BC1

33.529 BC2

34.014 BC3

31.668 Rata

‐

rata

33.771

Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Bakar Curve

Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Uap Curve

(34)

HASIL PENGUJIAN

34

• Pengujian berikutnya adalah pengujian tarik seksi lurus untuk gading dengan metode perlakuan pembakaran dengan api. Dalam perlakuan pembakaran seksi lurus (straight section) selanjutnya dinamakan dengan BL (bakar lurus) dan UL untuk uap seksi lurus

Hasil Pengujian Tarik Metode Pembakaran Straight Section

Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)

BL1 0.2826087 4.1 6.2 24.8 153.76 26.66493236 108.7255142

BL2 0.36231884 6.15 6.1 24.85 151.59 40.57129663 165.4283247

BL3 0.37318841 6 5.95 24.25 144.29 41.58364377 169.5561418

Hasil Pengujian Tarik Metode Pembakaran Straight Section

UL1 0.12318841 3.3 4.25 20 85.00 38.82352941 395.7546321

UL2 0.2826087 4.1 4.4 21.3 93.72 43.74733248 445.9463046

UL3 0.34782609 4.7 4.5 20.8 93.60 50.21367521 511.8621327

Tabel Hasil Uji Tarik Bakar Lurus

(35)

HASIL PENGUJIAN

35

Perbandingan Kekuatan Tarik Untuk Straight Section

• Metode penguapan menghasilkan kuat tarik seksi lurus lebih baik sebesar 44.262 MPa dibandingkan dengan bakar seksi lurus. Tabel warna hijau menerangkan bahwa tegangan tarik metode penguapan untuk seksi lurus lebih baik dibanding dengan metode pembakaran yang diterangkan dengan tabel warna merah.

Spesimen Tegangan

BL1

26.665 BL2

40.571 BL3

41.584 Rata‐rata

36.273 Spesimen Tegangan

UL1

38.824 UL2

43.747 UL3

50.214 Rata

‐

rata

44.262

Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Bakar

Lurus

Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Uap Lurus

(36)

HASIL PENGUJIAN

36

Hasil Pengujian Tekan Metode Pembakaran Curve Section

• Spesimen uji tarik untuk gading dengan metode perlakuan pemanasan dengan api dilakukan dengan jumlah tiga test piece. Spesimen uji tarik yang tampak pada gambar di bawah ini dibentuk sesuai dengan standar ASTM D 3410. Dalam perlakuan pembakaran seksi lengkung (curve section) selanjutnya dinamakan dengan BC (bakar curve) dan UC untuk metode penguapan.

Test

Piece Regangan Beban

(kN) Tebal

(mm) Lebar

(mm) Luas

(mm2) Tegangan(MPa) Tegangan

(Kg/Cm2)

BC1

0.03

5.1

11.1

12

133.20 38.28828829

390.2985554

BC2

0.03

5.2

10.8

13.15

142.02 36.61456133

373.2371185

BC3

0.03

6

11.4

13.4

152.76 39.27729772

400.380201

Hasil Pengujian Tekan Metode Penguapan Curve Section

UC1 0.04 7 11.2 14.2 159.04 44.01408451 448.6654894

UC2 0.03 6.3 10.4 13.7 142.48 44.21673217 450.7312148

UC3 0.04 6.6 9 13.4 120.60 54.72636816 557.8630801

Tabel Hasil Uji Tekan Bakar Curve

(37)

HASIL PENGUJIAN

37

Perbandingan Kekuatan tekan untuk Curve Section

• Didapatkan hasil dari data pengujian tekan untuk seksi lengkung (curve section). Metode penguapan mengasilkan kuat tekan curve section lebih baik yaitu 47.552 MPa dibandingkan dengan metode pembakaran yang hanya bernilai 38.06 MPa Pada penjelasan pengujian tarik metode penguapan baik seksi lurus maupun lengkung di atas jauh lebih baik dibandingkan menggunakan metode pembakaran.

Spesimen Tegangan

BC1

38.288 BC2

36.615 BC3

39.277 Rata

‐rata

38.060 Spesimen Tegangan

UC1

44.014 UC2

44.217 UC3

54.726 Rata

‐

rata

47.652

Tabel Hasil Uji Spesimen Tekan Bakar

Curve

Tabel Hasil Uji Spesimen Tekan Uap Curve

(38)

HASIL PENGUJIAN

38

Hasil Pengujian Tekan Metode Pembakaran Straight Section

• Dalam perlakuan pembakaran seksi lurus (straight section) selanjutnya dinamakan dengan BL (bakar lurus) dan UL untuk metode penguapan seksi lurus

Hasil Pengujian Tekan Metode Penguapan Straight Section Tabel Hasil Uji Tekan Bakar Lurus

Tabel Hasil Uji Tekan Uap Lurus

Test

Piece Regangan Beban

(kN) Tebal

(mm) Lebar

(mm) Luas

(mm2) Tegangan(MPa) Tegangan

(Kg/Cm2)

BL1

0.04

6.7

10

13

130.00 51.53846154

210.1466322

BL2

0.05

6.4

10.5

12.7

133.35 47.99400075

195.6941927

BL3

0.04

4.8

11.4

11.85

135.09 35.53186764

144.8801943

Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2) UL1 0.03 7.8 11.2 12.7 142.24 54.83689539 558.9897593 UL2 0.04 5.8 10.5 12.5 131.25 44.19047619 450.4635697 UL3 0.04 7.7 11 12 132.00 58.33333333 594.6313286

(39)

HASIL PENGUJIAN

39

Perbandingan Kekuatan tekan untuk Straight Section

• Dari data pengujian tekan diatas untuk seksi lurus (straight section). Metode penguapan mengasilkan kuat tekan straight section lebih baik yaitu 52.454 MPa dibandingkan dengan metode pembakaran yang hanya bernilai 45.021 MPa.

Tabel Hasil Uji Spesimen Tekan Bakar Lurus

Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Uap Lurus

Spesimen

Tegangan

BL1

51.538 BL2

47.994 BL3

35.532 Rata

‐

rata

45.021 Spesimen Tegangan

UL1

54.837 UL2

44.190 UL3

58.333 Rata‐rata

52.454

(40)

Analisa Ekonomis

40

40 Biaya Material Steam Tube

No Material Dimensi Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp)

1 Pipa air galvanis 3 m 1 275,000 275,000

2 Flexible pipe 3/4"x1,5 m 1 265,000 265,000 3 Drum galvanis Ø35 cmx40 cm 1 150,000 150,000 4 Water mur 3/4" 2 32,500 65,000 5 Double nipple 3/4" 1 16,500 16,500 6 Kompor gas 1 150,000 150,000 7 Regulator gas 1 65,000 65,000 8 Ball valve 3/4" 1 50,000 50,000 9 Ball valve 1/2" 1 21,000 21,000 10 Pressure gauge 1/2" 1 65,000 65,000

11 Pipa stainless steel 3/4"x16cm 2 15,000 30,000

12 Pelat stainless steel Ø12 cm 2 10,000 20,000

13 Mur M14 3 2,000 6,000

Jumlah 1,178,500

(41)

Analisa Ekonomis

41

Biaya Konsumable

No Jenis Dimensi Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp)

1 Electrode E 308 Ø 2 mm 0,5 kg 15,970 79,850

2 Gas 3 kg 3 tabung 13,000 39,000

3 Velcro rubber pad Ø 4" 3 8,000 24,000

4 Amplas bulat 60,80,100,120 @ 5 buah 1,000 20,000

5 Lem Epoxy 2 kg 4 112,500 450,000

612,850

Jumlah

No Jenis Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp)

1 Moisture meter 1 2,000,000 2,000,000 2 Digital thermometer 1 99,000 99,000 3 Jangka sorong 1 45,000 45,000 4 Meteran 1 5,000 5,000 5 Clamp C 9" 4 22,500 90,000 6 Stopwatch 1 50,000 50,000

7 Sarung tangan silikon 1 13,000 13,000

8 Gergaji band saw 1 330,000 330,000

Jumlah 2,632,000

Biaya Peralatan Pendukung

Jumlah Biaya Material Rp1,178,500 Biaya Konsumable Rp612,850 Biaya pendukung Rp2,632,000 Total Rp4,423,350 Jenis