1. Massa jenis rendah ringan.
2. Lebih kuat dan lebih ringan.
3. Perbandingan kekuatan dan berat yang menguntungkan.
4. Lebih kuat stiff, ulet tough dan tidak getas.
5. Koefisien pemuaian yang rendah.
6. Tahan terhadap cuaca.
7. Tahan terhadap korosi.
8. Mudah diproses dibentuk.
Kekurangan: 1.
Tidak tahan terhan beban kejut shock dan crash tabrak dibandingkan dengan metal.
2. Kurang elastis.
3.
Lebih sulit dibentuk secara plastis.
2.5.1. Jenis – Jenis Komposit
Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu penguat reinforcement, yang mempunyai sifat kurang ulet tetapi lebih kaku serta lebih
kuat. Matriks, umumnya lebih ulet tetapi mempunyai kekuatan dan kaku yang lebih rendah. Pada umumnya konsep material komposit yang dibuat dapat dibagi
menjadi 3 kelompok utama :
Gambar 2.10. Jenis – Jenis Komposit
Sumber: http:pengertian-pengertian info.blogspot.co.id201602pengertian- dan-tujuan-material-komposit.html
1. Komposit Matrik Polimer Polymer Matrix Composites – PMC
Bahan ini merupakan bahan komposit yang sering digunakan disebut, Polimer Berpenguat Serat FRP
– Fibre Reinforced Polymers or Plastics – bahan ini menggunakan suatu polimer-berdasar resin sebagai matriknya, dan
suatu jenis serat seperti kaca, karbon dan aramid Kevlar sebagai penguatnya. 2.
Komposit Matrik Logam Metal Matrix Composites – MMC Ditemukan berkembang pada industri otomotif, bahan ini menggunakan
suatu logam seperti aluminium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida.
3. Komposit Matrik Keramik Ceramic Matrix Composites – CMC
Digunakan pada lingkungan bertemperatur sangat tinggi, bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan serat pendek, atau
serabut-serabut whiskers dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitride.
2.5.2. Penyusun Komposit
Bahan matrik pada umumnya dapat berupa logam, polimer, keramik, karbon. Bahan penguat yang umum digunakan selam ini adalah serat karbon, serat gelas,
keramik dan serat alam.
2.5.2.1. Reinforcement penguat.
Fungsi penguat adalah sebagai penanggung beban utama pada komposit, sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang di
gunakan. Secara umum penguat pada komposit dibagi menjadi 3 seperti yang ditunjukan Gambar 2.12.
Gambar 2.12.Klasifikasi Bahan Komposit Berdasarkan Penguatnya Sumber: Ramatawa.wordpress.com
1. Partikel sebagai penguat Particulate composites Merupakan komposit yang mengandung bahan penguat berbentuk partikel atau
serbuk. Partikel sebagi bahan penguat sangat menentukan sifat mekanik dari komposit yang meneruskan beban yang didistribusikan oleh matrik. Ukuran,
bentuk, material partikel adalah faktor yang mempengaruhi sifat mekanik dari komposit partikel. Andri Sulian,2008.
Gambar 2.12. Contoh Particle Reinforced Composites. Sumber :MMF42007 Komposit PIL,
Dr. Ir. Anne Zulfia MSc
2. Fiber sebagai penguat Fiber composites Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit,
sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima
oleh matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik
dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit.
Gambar 2.13. Contoh Fiber Reinforced Composites Sumber : MMF42007 Komposit PIL,
Dr. Ir. Anne Zulfia MSc
Fiber yang digunakan harus memiliki syarat sebagai berikut : 1.
Mempunyai diameter yang lebih kecil dari diameter bulknya matriksnya namun harus lebih kuat dari bulknya.
2. Harus mempunyai tensile strength yang tinggi.
Serat fiber adalah suatu jenis bahan berupa potongan-potongan komponen yang membentuk jaringan memanjang yang utuh. Material ini sangat penting
dalam ilmu Biologi baik hewan maupun tumbuhan sebagi pengikat dalam tubuh. Serat digolongkan menjadi dua yaitu serat alami dan serat buatan serat sintetis
1. Serat Alami
a Serat tumbuhanserat pangan; biasanya tersusun atas selulosa, hemiselulosa,
dan kadang-kadang mengandung pula lignin. Contoh dari serat jenis ini yaitu katun dan kain ramie.
b Serat kayu, serat yang berasal dari batang tumbuhan berkayu.
c Serat hewan, umumnya tersusun atas protein tertentu. Contoh dari serat
hewan yang dimanfaatkan oleh manusia adalah serat ulat sutra dan bulu domba wol.
d Serat mineral, umumnya dibuat dari asbestos. Saat ini asbestos adalah satu-
satunya mineral yang secara alami terdapat dalam bentuk serat panjang. 2.
Serat sintetis atau serat buatan manusia Umumnya berasal dari bahan petrokimia. Berikut ini jenis
– jenis serat sintetis atau buatan :
1 Serat mineral
a Kaca seratFiberglass, dibuat dari kuarsa.
b Serat logam dapat dibuat dari logam yang ulet seperti tembaga, emas, atau
perak. c
Serat karbon 2
Serat polimer a
polyamida nilon, b
PET atau PBT poliester, digunakan untuk membuat botol plastik. c
fenol-formaldehid PF d
serat polivinyl alkohol PVOH e
serat polivinyl khlorida PVC f
poliolefin PP dan PE g
polyethylene PE h. Elastomer, digunakan untuk membuat spandex
i. Poliuretan
2.6.2.1.1. Fiberglass Serat Kaca
Serat Kaca atau fiberglass adalah suatu bahan sintetis yang terdiri dari Lime, Alumina, dan Borosilicate. Sering diterjemahkan menjadi kaca cair yang ditarik
menjadi serat tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm - 0,01 mm. Bahan cair serat gelas ditekan melalui suatu lobang kecil dari suatu dapur listrik dan ditarik
menjadi sehelai serat. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau ditenun PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resinmatriks sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi untuk diaplikasikan. Untuk membuat serat gelas
ini mudah melekat jika diberi resinmatriks, maka dilakukan pelapisan awal serat ini dengan resin atau matriks. Seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.14, 2.15
dan tabel kelebihan dan kekurangan fiber ditunjukkan oleh Gambar 2.16.
Gambar 2.14. Jenis -Jenis Fiber Sumber:http:imamengineering.blogspot.co.id201503makalah-mekanika-
bahan-komposit.html
Gambar 2.15. Serat Kaca PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Tabel 2.16. Kelebihan Dan Kekurangan Jenis Material Fiber Sumber : Logamcor.wordpress.com
Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit, yang ditunjukan Gambar 2.17.
Gambar 2.17. Tipe Komposit Serat. Sumber : Makalah-Alharomain.blogspot.com
3. Komposit structural sebagai penguat
Komposit ini dibentuk oleh reinforce- reinforce yang memiliki bentuk lembaran-lembaran. Berdasarkan struktur, komposit dapat dibagi menjadi dua
yaitu struktur laminate dan struktur sandwich, ilustrasi dari kedua struktur komposit tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.18.
Gambar 2.18. Struktur Laminate Dan Sandwich Sumber : MMF42007 Komposit PIL,
Dr. Ir. Anne Zulfia MSc
2.5.2.2. Matriks
Matrik dalam komposit berfungsi sebagai bahan mengikat serat menjadi sebuah unit struktur, melindungi dari perusakan eksternal, meneruskan atau
memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara serat dan matrik, sehingga matrik dan serat saling berhubungan. Pembuatan komposit serat membutuhkan
ikatan permukaan yang kuat antara serat dan matrik. Selain itu matrik juga harus mempunyai kecocokan secara kimia agar reaksi yang tidak diinginkan tidak
terjadi pada permukaan kontak antara keduanya. Untuk memilih matrik harus diperhatikan sifat-sifatnya antara lain seperti tahan terhadap panas, tahan cuaca
yang buruk dan tahan terhadap goncangan yang biasanya menjadi pertimbangan dalam pemilihan material matrik.
Bahan Polimer yang sering digunakan sebagai material matrik dalam komposit ada dua macam yaitu thermoplastik dan termoset. Thermoplastik dan termoset ada
banyak macam jenisnya yaitu : PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1. Thermoplastik a.
Polyamide PI b.
Polysulfone PS, c.
Poluetheretherketone PEEK d.
Polyhenylene Sulfide PPS e.
Polypropylene PP f.
Polyethylene PE 2. Thermosetting
a. Epoksi
b. Polyester
c. Phenolic
d. Plenol
e. Resin Amino
f. Resin Furan
2.5.2.2.1. Jenis Matrik
1. Resin epoxy
Resin epoksi mempunyai kegunaan luas dalam industri teknik kimia, listrik, mekanik dan sipil sebagai perekat, cat pelapis, pencetakan coran benda-benda
cetakan. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
a. Proses produksi bahan
Pada saat ini produknya adalah kebanyakan merupakan kondensat dari bisfenol A 4-
4’dihidroksidifenil 2,2 -propanon dan epiklorhidrin. Bisfenol A diganti dengan novolak, atau senyawa tak jenuh, siklopentadien. Resin epoksi bereaksi
dengan pengeras dan menjadi unggul dalam kekuatan mekanik dan ketahanan kimia. Sifatnya bervariasi bergantung pada jenis, kondisi dan pencampuran
dengan pengerasnya. b. Sifat-sifat bahan
1. Resin bisfenol A Kelekatannya terhadap bahan lain banyak sekali. Bahan ini banyak digunakan
dalam cat untuk logam, perekat, pelapis dengan serat gelas. Pada pengawetan tak dihasilkan produk tambahan seperti air, dan penyusutan volume kurang.
Kestabilan dimensinya baik. Sangat tahan terhadap zat kimia dan stabil terhadap banyak asam kecuali asam pengoksida yang kuat, dan asam alifatik rendah, alkali
dan garam. Karena tak diserang oleh hampir semua pelarut, bahan ini baik digunakan sebagai yang non-korosif.
2. Resin sikloalifatik
Bahan ini viskositsanya rendah dan ekivalensi epoksinya kecil. Bahan berguna sebagai pengencer bisfenol karena mudah penanganannya. Karena kaku dan
rapuh, bahan terutama digunakan untuk alat isolasi listrik yang diperkuat dengan serat gelas. Ketahanan busur dan sifat anti alurnya baik.
c. Pencetakan bahan 1. Pengecoran
Digunakan untuk produksi perkakas dan pembuatan komponen listrik. 2. Pencetakan lapisan
Digunakan untuk produksi pelapis resin epoksi-serat gelas. Ada metode laminasi basah pengeras diletakkan dalam resin cair dan ditambah pengecer
atau pembasah, viskositasnya menurun, metoda laminasi kering resin padat dilarutkan dalam pelarut seperti aseton, dan pengeras yang tak bereaksi pada
suhu rendah, ditambahkan kemudian, dalam masa serat gelas dijenuhkan dan dikeringkan dan metoda penggulungan filamen serat gelas yang jenuh
digulung pada inti dan diawetkan dengan pemanasan. d. Penggunaan bahan
1. Perekat Hampir semua plastik dapat melekat cukup kuat kecuali resin silicon,
fluoresin, polietilen dan polipropilen. Jenis yang lain adalah jenis yang paling sering dipakai. Paling luas digunakan dalam industri penerbangan, konstruksi
dan listrik. 2. Cat
Bahan cat dapat dipakai terhadap berbagai bahan, dan secara luas digunakan karena pelapisannya kuat, unggul dalam ketahanan air dan ketahanan kimia.
e. Pencetakan coran Kebanyakan digunakan dalam industri listrik.
f. Katalis atau harderner Katalis digunakan untuk membantu proses pengeringan curring pada bahan
matriks suatu komposit. Penggunaan katalis yang berlebihan akan semakin mempercepat proses laju pengeringan, tetapi akan menyebabkan bahan komposit
yang dihasilkan semakin getas.
2.5.2. Faktor Yang Mempengaruhi Performa Komposit
a. Faktor Serat Serat adalah bahan pengisi matrik yang digunakan untuk dapat memperbiki
sifat dan struktur matrik yang tidak dimilikinya, juga diharapkan mampu
menjadi bahan penguat matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi.
b.
Letak Serat
Dalam pembuatan komposit tata letak dan arah serat dalam matrik yang akan menentukan kekuatan mekanik komposit, dimana letak dan arah dapat
mempengaruhi kinerja komposit tersebut. Menurut tata letak dan arah serat diklasifikasikan menjadi 3 bagian yang ditunjukan gambar 2.19.
Gambar 2.19.Tata letak dan arah serat pada komposit Sumber : Fitransyah.wordpress.com
c. Panjang Serat Panjang serat dalam pembuatan komposit serat pada matrik sangat
berpengaruh terhadap kekuatan. Ada 2 penggunaan serat dalam campuran komposit yaitu serat pendek dan serat panjang. Serat panjang lebih kuat
dibanding serat pendek. Serat panjang continous fiber lebih efisien dalam peletakannya dari pada serat pendek. Akan tetapi, serat pendek lebih mudah
peletakannya dibanding serat panjang. Panjang serat mempengaruhi kemampuan proses dari komposit serat. Pada umumnya, serat panjang lebih mudah
penanganannya jika dibandingkan dengan serat pendek. Serat panjang pada keadaan normal dibentuk dengan proses filamentwinding, dimana pelapisan serat
dengan matrik akan menghasilkan distribusi yang bagus dan orientasi yang menguntungkan. Sedangkan komposit serat pendek, dengan orientasi yang
benar, akan menghasilkan kekuatan yang lebih besar jika dibandingkan continous fiber.
d. Bentuk Serat Bentuk Serat yang digunakan untuk pembuatan komposit tidak begitu
mempengaruhi, yang mempengaruhi adalah diameter seratnya. Pada umumnya, semakin kecil diameter serat akan menghasilkan kekuatan komposit yang lebih
tinggi. Schwartz, 1984. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
e. Faktor Matrik Menurut schwartz 1987 matriks adalah bahan yang memberikan rupa
bentuk dan memegang bahan pengukuh dalam komposit secara umum, matriks jenis polimer terbagi menjadi jenis termoplastik dan termoset. Menurut schwartz
1997 peranan matriks adalah memegang agen pengukuh, memindahkan tegasan yang dikenakan kepada pengisi dan sebagai bahan yang akan
memberikan rupa bentuk akhir komposit. Matriks juga berperan memberikan rintangan terhadap serangan alam sekitar dan melindungi permukaan gentian
dari pada lelasan atau abrasi secara mekanikal.
Gambar 2.20. Kekuatan Stress- Strain Sumber:tekim.undip.ac.idstafratnawatifiles2011...COMPOSITE-21.pptx
Gambar 2.20 memperlihatkan kurva teganganregangan untuk suatu sistem matriks ideal. Kurva untuk matriks menunjukkan kekuatan puncak tinggi,
kekakuan tinggi ditunjukkan dengan kemiringan awal dan regangan tinggi terhadap kegagalan. Hal ini berarti bahwa matriks pada awalnya kaku tetapi
pada waktu yang sama tidak akan mengalami kegagalan getas. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 2.21. Kurva Tegangan Dan Regangan Sistem Matriks Ideal Sumber:http:material-teknik.blogspot.co.id201002defenisi-komposit.html
Gambar 2.21. Memberikan regangan terhadap kegagalan yang dimiliki untuk serat kaca-E, serat kaca-S, serat aramid, dan serat karbon berkekuatan tinggi
yaitu bukan dalam bentuk komposit.
Gambar 2.22. Kurva Tegangan Dan Regangan Terhadap Kegagalan Serat Sumber:material-teknik.blogspot.co.id201002defenisi-komposit.html
33
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Penelitian Langkah kerja dalam penelitian ini meliputi perencanaan kincir hingga analisis
data. Langkah kerja dalam penelitian ini dalam bentuk gambar diagram alir seperti
yang ditunjukan dalam Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Diagram Alir Metode Penelitian Kincir Angin Mulai
Perancangan kincir angin tipe horisontal empat sudu
Pembuatan kincir angin bahan komposit dengan diameter 1m, lebar maksimum sudu 13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros.
. Pengambilan data, untuk mengetahui kecepatan putaran kincir, kecepatan angin,
gaya pengimbang data pembebanan dengan lampu pada kincir angin
Pengolahan data untuk membandingan koefisien daya C
p
dan tip speed ratio, Rpm dan Torsi, Rpm dan daya P
out
pada masing – masing variasi kecepatan
angin.
Analisa serta pembahasan data dan pembuatan laporan
Selesai PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
