40
3.3.Bahan dan Alat Penelitian 3.3.1. Bahan Penelitian
Dalam penelitian ini bahan yang digunakan adalah material komposit yang di perkuat dengan resin polyester dan serat rock wool dengan metode hand lay up
yang akan digunakan sebagai badan pesawat fuselage tanpa awak. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain adalah :
a. Serat Rock Wool jenis Roxul
Pada penelitian pembuatan badan pesawat fuselage tanpa awak ini digunakan serat rock wool dengan merek Roxul densitas 60 kgm
3
sebagai pengikat material komposit. Pada gambar
serat rock wool
dapat dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.2 serat rock wool
b. Resin Polyester tipe 157
Berbentuk bahan kimia yang berbentuk cair, tetapi agak kental dan digunakan sebagai penguat antara resin dan serat rock wool. Pada gambar resin polyester
dapat dilihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 resin polyester
Universitas Sumatera Utara
41
c. Katalis jenis MEKPO
Setelah seluruh bahan serat rock wool dengan resin di campurkan, lalu di tambahkan dengan katalis yang berbentuk cairan yang digunakan untuk
campuran adonan resin dan serat yang berguna untuk mengeraskan resin. Pada gambar katalis
dapat dilihat pada gambar 3.4.
Gambar 3.4 katalis
d. Mirror Glaze Wax
Digunakan untuk melapisi mal badan pesawat fuselage tanpa awak agar tidak melekat setelah dicampur dengan resin serta katalis. Pada gambar Mirror
Glaze Wax
dapat dilihat pada gambar 3.5.
Universitas Sumatera Utara
42 Gambar 3.5 wax
e. Dempul Plastik jenis Syngloss
Digunakan untuk melapisi pori-pori pada bahan material komposit agar terjadi kekuatan pada lapisan badan pesawat fuselage tanpa awak. Pada gambar
dempul plastic
dapat dilihat pada gambar 3.6.
Gambar 3.6 dempul plastik
f. Dempul Plastik Hardener
Digunakan sebagai pasta pengeras untuk campuran dempul plastik. Pada gambar dempul plastik hardener
dapat dilihat pada gambar 3.7.
Universitas Sumatera Utara
43 Gambar 3.7 dempul plastik hardener
3.3.2. Alat Penelitian
Dalam proses pembuatan badan pesawat fuselage tanpa awak, dimana alat- alat tersebut memiliki fungsi masing-masing dalam proses penelitian ini. Adapun
alat-alat tersebut antara lain :
1. Mesin Gerinda
Mesin gerinda yang digunakan adalah gerinda tangan bermerek Metabo. Mesin gerinda berfungsi untuk menghaluskan permukaan pada fuselage, untuk
mendapatkan dimensi yang diinginkan. Mata gerinda yang digunakan berbentuk kertas pasir dengan ukuran kekasaran 400 dan 800. Pada gambar
mesin gerinda tangan dapat dilihat pada gambar 3.8.
Gambar 3.8 mesin gerinda tangan
2. Kertas Pasir
Digunakan untuk membuat permukaan benda-benda menjadi lebih halus dengan cara menggosokkan salah satu permukaan amplas yang telah
ditambahkan bahan yang kasar kepada permukaan benda tersebut. Pada gambar kertas pasir dapat dilihat pada gambar 3.9.
Universitas Sumatera Utara
44
Gambar 3.9
kertas pasir
3. Sekrap Dempul
Digunakan untuk alat proses lapisan dempul plastik sebagai adukan antara dempul plastik dengan hardener. Pada gambar sekrap dempul dapat dilihat
pada gambar 3.10.
Gambar 3.10 sekrap dempul
4. Kuas Cat
Digunakan sebagai bantuan untuk melapisi dengan rata bahan material komposit campuran resin dan serat rock wool serta katalis. Pada gambar kuas
cat dapat dilihat pada gambar 3.11.
Universitas Sumatera Utara
45 Gambar 3.11
kuas cat
3.4 Prosedur Pembuatan badan pesawat fuselage 3.4.1 Proses Pembuatan Mal
Material yang digunakan untuk membuat Mal adalah bambu. Bambu dipilih karena memiliki sifat yang lentur dan mudah dibentuk. Mal berfungsi
untuk membuat pola pada cetakan untuk proses hand lay up, Mal dibuat secara manual. Pada proses pembuatan mal dapat dilihat pada gambar 3.12.
Gambar 3.12 proses pembuatan mal
Permukaan mal dibuat sehalus mungkin, spasi-spasi bambu di tutup dengan dempul sehingga permukaan rata dan tidak berlubang. Kerataan
permukaan mal menentukan kerataan hasil proses hand lay up, karena ketika pembuatan pola permukaan komposit akan mengikuti permukaan mal.
Universitas Sumatera Utara
46
3.4.2 Persiapan Bahan dan Alat
1. Untuk campuran komposit menggunakan 12 dan serat rock wool
sebanyak 88 2.
Resin polyester157 disiapkan ± 3 liter untuk pembuatan seluruh badan pesawat
3. Katalis disiapkan untuk dicampurkan pada resin ± 100 ml untuk
pembuatan seluruh badan pesawat, disini katalis yang digunakan memiliki senyawa MEKPO yaitu senyawa Metyl Etyl Keton Peroksida
4. Serat rock wool disiapkan sekitar 4x1 meter untuk seluruh badan pesawat
dan dibagi menjadi lembaran-lembaran kertas 5.
Mirror glaze wax disiapkan bersama kain sebagai bantuan untuk melapisi seluruh permukaan badan pesawat
6. Kuas cat disiapkan sebagai bantuan untuk melapisi campuran resin dan
serat ke seluruh permukaan badan pesawat 7.
Dempul plastik beserta hardenernya untuk menggabungkan badan pesawat yang telah diproses menjadi satu bagian
8. Gerinda tangan dan kertas pasir disiapkan sebagai menghaluskan
permukaan badan pesawat setelah proses dempul selesai.
3.4.3 Proses Pembuatan Badan Pesawat
Langkah-langkah proses pembuatan dengan bahan material komposit yang di perkuat dengan resin polyester dan serat rock wool dengan metode hand lay up
yang akan digunakan sebagai badan pesawat fuselage tanpa awak UAV adalah sebagai berikut:
1. Siapkan mal badan pesawat. Pada tampilan mal badan pesawat dapat
dilihat pada gambar 3.13.
Universitas Sumatera Utara
47 Gambar 3.13 tampilan mal badan pesawat
2. Mal badan pesawat diolesi dengan Mirror glaze wax pada seluruh
badan pesawat dengan merata agar dalam pelapisan campuran tidak melekat dan mudah terlepas dari cetakan. Pada tampilan pemolesan
wax dapat dilihat pada gambar 3.14.
Gambar 3.14 tampilan pemolesan wax
3. Penuangan resin polyester kedalam gelas. Setiap pemakaian resin
polyester sebanyak 15,15 gram dan diaduk pelan-pelan dengan sendok sampai benar-benar merata. Pada tampilan penuangan resin polyester
dapat dilihat pada gambar 3.15.
Gambar 3.15 tampilan penuangan resin polyester
Universitas Sumatera Utara
48
4. Tambahkan katalis sebagai pengeras kedalam resin. Pada setiap resin
polyester dituang sebanyak 15,15 gram dan campurkan katalis sebanyak 4 tetes pipet, setiap 1 tetes pipet sama dengan 0,02 gram dan
diaduk pelan-pelan hingga tercampur merata kira-kira selama 2 menit. Pada tampilan penuangan katalis kedalam resin dapat dilihat pada
gambar 3.16.
Gambar 3.16 tampilan penuangan katalis kedalam resin
5. Setelah resin dan katalis tercampur merata, lalu di tuangkan ke
permukaan mal badan pesawat sedikit demi sedikit dan dioleskan campuran resin dengan kuat serta dilakukan menggunakan metode
manual yaitu dengan hand lay up. Pada tampilan proses metode hand lay up dapat dilihat pada gambar 3.17.
Universitas Sumatera Utara
49 Gambar 3.17 tampilan proses metode hand lay up
6. Setelah permukaan rata dengan campuran resin kemudian lapisi
lembaran serat rock wool dengan merata keseluruh permukaan mal, lalu dilapisi lagi dengan resin sampai permukaan benar-benar merata.
Pada tampilan pelapisan serat rockwool dapat dilihat pada gambar 3.17.
Gambar 3.18 tampilan pelapisan serat rockwool
7. Setelah permukaan campuran rata pada mal, tunggu hingga kering
selama 1 hari atau kurang lebih 24 jam. 8.
Kemudian di lakukan proses penyatuan menjadi satu badan pesawat. Pada tampilan badan pesawat setelah di resin dapat dilihat pada
gambar 3.19.
Universitas Sumatera Utara
50 Gambar 3.19 tampilan badan pesawat setelah di resin
9. Lalu setelah proses penyatuan selesai, selanjutnya proses pelapisan dan
pendempulan agar pori-pori hasil campuran resin menjadi lebih kuat sampai badan pesawat benar-benar menyatu dan halus. Pada tampilan
proses pendempulan dapat dilihat pada gambar 3.20.
Gambar 3.20 tampilan proses pendempulan 10.
Sesudah hasil permukan kering, lalu hasil dari proses pendempulan dirapikan dengan menggunakan gerinda tangan sampai badan pesawat
halus merata. Pada tampilan hasil permukaan dempul dapat dilihat
pada gambar 3.21.
Gambar 3.21 tampilan hasil permukaan dempul 11.
Setelah proses selesai dihaluskan dengan gerinda tangan, lalu seluruh permukaan badan pesawat di haluskan lagi dengan menggunakan
Universitas Sumatera Utara
51
kertas pasir atau sering disebut dengan amplas. Pada tampilan hasil permukaan setelah di haluskan dapat dilihat pada gambar 3.22.
Gambar 3.22 tampilan hasil permukaan setelah di haluskan
3.4.4 Proses Finishing
Setelah proses pembuatan dengan bahan material komposit yang di perkuat dengan resin polyester dan serat rock wool dengan metode hand lay up
yang akan digunakan sebagai badan pesawat fuselage tanpa awak selsesai, selanjutnya masuk ke proses finishing dapat ditampilkan pada gambar dibawah
sebagai berikut:
1.
Proses finishing dempul plastik. Pada tampilan hasil permukaan setelah di haluskan merata dapat dilihat pada gambar 3.23.
Universitas Sumatera Utara
52 Gambar 3.23 tampilan hasil permukaan setelah di haluskan merata
2.
Proses hasil polishing. Pada tampilan hasil permukaan setelah di polishing dapat dilihat pada gambar 3.24.
Gambar 3.24 tampilan hasil permukaan setelah di
polishing 3.
Proses pengecatan tahap pertama. Pada tampilan hasil proses pengecatan tahap pertama dapat dilihat pada gambar 3.25.
Gambar 3.25 tampilan hasil proses pengecatan tahap pertama
4. Proses pengecatan tahap kedua. Pada tampilan hasil proses pengecatan
tahap kedua dapat dilihat pada gambar 3.26.
Universitas Sumatera Utara
53 Gambar 3.26 tampilan hasil proses pengecatan tahap kedua
5. Proses pengecatan tahap pemodelan. Pada tampilan hasil permukaan
permodelan dapat dilihat pada gambar 3.27.
Gambar 3.27 tampilan hasil permukaan pemodelan
6.
Proses hasil finishing. Pada tampilan hasil proses finishing dapat dilihat pada gambar 3.28.
Gambar 3.28 tampilan hasil finishing
Universitas Sumatera Utara
54
3.5 Simulasi Numerik
Dalam simulasi ini software yang digunakan yaitu Ansys 14.0 yang berbasis Metode Elemen Hingga MEH. Simulasi ini bertujuan untuk mengetahui
distribusi tegangan akibat beban statik. Dalam permodelan gambar seperti material uji tekan statik aksial terlebih dahulu dibuat bentuk geometri dan dimensi
dan software yang digunakan adalah solidworks 2012. Simulasi komputer dilakukan untuk mengklarifikasi perilaku mekanik yang terjadi akibat pengujian
secara eksperimental.
3.5.1 Tampilan Pembuka Ansys 14.0
Tampilan awal Ansys 14.0 ditunjukkan seperti pada gambar 3.29.
Gambar 3.29 tampilan awal Ansys 14.0
Software program ini mampu melakukan analisa pembebanan statik aksial dan dinamis, analisa temperatur, deformasi, defleksi, tegangan pada truss, dan
sebagainya. Pada gambar merupakan tampilan awal Ansys 14.0.
3.5.2 Mendefinisikan Sistem Analisa
Untuk mendefinisikan sistem analisa, maka langkah prosesnya adalah: pilih menu pada toolboxStatic Structural seperti pada gambar 3.30.
Universitas Sumatera Utara
55 Gambar 3.30 tampilan sistem analisa
Selanjutnya juga dipilih Engineering Data ketikkan Composite fiber rock wool pada kolom “Click here for a new material”. Proses ini terlihat pada gambar
3.31.
Gambar 3.31 tampilan Engineering Data
3.5.3 Mendefinisikan Material Properties
Langkah selanjutnya adalah menentukan sifat properties material seperti material Composite fiber rock wool. Langkah mendefenisikan material properties
adalah: physicalpropertiesdensitylinear elasticisotropic elasticity. Lalu masukan nilai modulus elastisitas, masa jenis dan poisson ratio ke dalam kotak
Universitas Sumatera Utara
56
dialog material. Kemudian pilih return to project dan pilih satuan millimeter untuk pemodelan gambar. Proses ini terlihat pada gambar 3.32.
Gambar 3.32 tampilan material properties
3.5.4 Tampilan Gambar Badan Pesawat
Untuk simulasi, maka gambar yang akan dibuat terlebih dahulu melalui software solidworks. Kemudian disimpan dalam bentuk file IGS. Software ini
digunakan untuk pembuatan gambar, karena gambar yang dihasilkan akan lebih akurat. Langkah untuk mengimport gambar dari solidworks adalah: File import
external geometry file pilih lokasi file gambar tersebut pilih open pilih generate. Hal ini ditunjukkan pada gambar 3.33.
Universitas Sumatera Utara
57 Gambar 3.33 tampilan pembuatan fuselage dari Solidworks
Setelah itu pilih close design modeler untuk mengakhiri pemodelan gambar dan selanjutnya untuk memberikan pembebanan.
3.5.5 Proses Meshing
Ukuran mesh sangat mempengaruhi hasil dalam analisa ini. Namun dalam skripsi ini tidak dibahas lebih lanjut mengenai pengaruh ukuran tersebut. Hal ini
dikarenakan keterbatasan sistem komputer yang digunakan. Disini proses menerapkan ukuran mesh sesuai kemampuan komputer yaitu dengan langkah
sebagai berikut: pilih menu modelgeometrypart 1materialassignment ganti structural steel menjadi Composite fiber rock wool pilih meshgenerate mesh
seperti diperlihatkan oleh gambar 3.34.
Universitas Sumatera Utara
58 Gambar 3.34 tampilan gambar fuselage hasil meshing
3.5.6 Proses Static Structural
Pada proses ini langkah perintahnya adalah dengan pilih menu static structuralinsertfixed support pilih permukaan tumpuan yaitu pada ujung
depan badan pesawat pilih apply seperti ditunjukkan pada gambar 3.35.
Gambar 3.35 tampilan gambar fuselage hasil fixed support
Selanjutnya pilih static structuralinsertforce pilih vertex pembebanan titik pilih bagian yang diberi bebanapply masukkan besar beban pilih
definition pilih define by ubah vector menjadi components masukkan beban
Universitas Sumatera Utara
59
pada komponen sumbu Z bernilai negatif. Proses ini diperlihatkan pada gambar 3.36.
Gambar 3.36 tampilan fuselage yang dikenai beban
3.5.7 Proses Solution
Pada proses solution langkahnya adalah pilih solutioninsert pilih deformationtotal. Pilih solutioninsert pilih strainequivalent von-Mises.
Pilih solutioninsert pilih stressequivalent von-Mises. Pilih solution kemudian pilih solve untuk mendapatkan hasil. Pada gambar 3.37 memperlihatkan
tampilan proses solution.
Gambar 3.37 tampilan proses solution
Universitas Sumatera Utara
60
3.6 Diagram Alir Simulasi
Secara garis besar, pelaksanaan simulasi ini akan dilaksanakan berurutan dan sistematis seperti ditunjukan pada gambar 3.38.
Mulai
Permodelan
Input Data : -
Static Structural -
Meshing -
Solution
Simulasi komputer dengan Ansys 14.0 workbench
Tidak Ya
Hasil -
Mengetahui nilai tegangan dan regangan
Selesai Gambar 3.38 diagram alir simulasi
Universitas Sumatera Utara
61
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN
Pada bab ini akan ditampilkan hasil perhitungan dari titik berat pada badan pesawat tanpa awak serta hasil simulasi untuk mendapatkan hasil tegangan
regangan yang terjadi padan badan pesawat tanpa awak.
4.1. Menentukan Titik Berat Badan Pesawat Fuselage Secara Teoritis
Titik berat fuselage dihitung dengan cara membagi fuselage menjadi dua belas bidang. Bidang ini dihitung dengan bentuk dua dimensi. Dimensi ini didapat
dari fuselage yang dibuat. Pada gambar teknik fuselage dapat dilihat pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 gambar teknik fuselage
Pada Pembagian bidang pada fuselage dapat dilihat pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 pembagian bidang pada fuselage
Universitas Sumatera Utara
