Proses Manufaktur Knalpot Komposit Polimer Hybrida yang Diperkuat Serbuk Limbah Batang Kelapa Sawit untuk Sepeda Motor Suzuki Satria

PROSES MANUFAKTUR KNALPOT KOMPOSIT POLIMER
HYBRIDA YANG DIPERKUAT SERBUK LIMBAH BATANG
KELAPA SAWIT UNTUK SEPEDA MOTOR SUZUKI SATRIA

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

ACHMAD FADHLAN YAZID
100401085

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Pemanfaatan limbah kelapa sawit seperti batang kelapa sawit untuk menjadi

bahan baru bisa menjadi alternatif untuk membuat material komposit yang
menggunakan penguat serbuk batang kelapa sawit. Batang kelapa sawit diolah
untuk dijadikan serbuk dan dicampur dengan resin poliester untuk selanjutnya
dibuat komposit polimer. Kemudian bahan tersebut digunakan sebagai bahan
pembuatan knalpot sepeda motor. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui
formulasi campuran yang baik dalam pembuatan knalpot sepeda motor dengan
bahan komposit polimer yang diperkuat serbuk batang kelapa sawit, mengetahui
proses pembuatan dengan bahan komposit polimer yang diperkuat serbuk batang
kelapa sawit, dan membuat knalpot komposit polimer yang diperkuat serbuk
batang kelapa sawit. Knalpot sepeda motor dibuat dengan menggunakan metode
cetak tekan. Dari hasil penelitian diperoleh komposisi yang baik dalam membuat
knalpot sepeda motor adalah 85% resin dan 15% serbuk batang kelapa sawit.
Selama proses pengerasan campuran resin dan serbuk batang kelapa sawit terjadi
kenaikan suhu dikarenakan reaksi resin dan katalis hingga 151 °C dan diperlukan
waktu 3 menit agar campuran komposit dapat mengeras sepenuhnya. Dengan
menggunakan limbah batang kelapa sawit ini didapatkan produk knalpot komposit
yang lebih ringan 1,2 Kg dibandingkan dengan knalpot pabrikan (konvensional).
Kata kunci : Komposit, Proses Manufaktur, Batang Kelapa Sawit, Knalpot, Cetak
Tekan

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT

The utilization of palm oil waste such as oil palm trunk to be new material can be
alternative for making composite material that use oil palm trunk amplifier
powder. Oil palm trunk is processed for pulverized and mixed with polyester resin
for further made the polymer composite. Then, the material is used as material of
production motorcycle exhaust. The aim of this research is to determine the good
mixture formulation in production motorcycle exhaust with polymer composite
materials reinforced with oil palm trunk powder, determine production process
with polymer composite materials reinforced with oil palm trunk powder, and
making motorcycle exhaust polymer composite reinforced with oil palm trunk
powder. Based on experiment can be obtained that the good composition in
making motorcycle exhaust is 85% resin and 15% oil palm trunk powder. During
the hardening process of resin mixture and oil palm trunk powder occurs
temperature rise due to resin reaction and catalytic until 151 °C and it takes 3
minutes to make composite mixture can be hardened completely. By using waste
oil palm trunk is obtained that the composite exhaust product is 1,2 kg lighter than
the exhaust manufacturer (conventional).

Keywords : Composite, Manufacturing Process, Oil Palm Trunk, Muffler, Die
Casting

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah segala puji bagi ALLAH SWT karena limpahan nikmat dan
berkah dari-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat dan salam
kepada baginda Rasulullah Muhammad SAW, sosok yang menghantarkan
manusia dari zaman kejahiliyahan menuju zaman penuh ilmu pengetahuan.
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 Produksi
Non-Logam,
POLIMER

yaitu “PROSES MANUFAKTUR

KNALPOT

KOMPOSIT

HYBRIDA YANG DIPERKUAT SERBUK LIMBAH BATANG

KELAPA SAWIT UNTUK SEPEDA MOTOR SUZUKI SATRIA”.
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.
1.

Kedua orang tua tercinta, Bapak Ir. Zulkarnain dan Mama drg. Yustati serta
kedua adikku Ulfa dan Yaumil yang selalu mendo’akan dan memberikan
semangat kepada penulis sehingga skripsi bisa terselesaikan.

2.

Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri sebagai Dosen Pembimbing sekaligus
Kepala Departemen Teknik Mesin USU yang memberikan banyak sekali
pelajaran dan hikmah berharga selama penulis mengemban pendidikan serta
tak lupa bimbingan yang diberikan selama penulis mengerjakan penelitian
dan skripsi ini.

3.

Rekan-rekan satu tim penelitian Andika, Jeffy, dan Tomo yang sudah
menyertai penulis selama penelitian ini berlangsung dari awal hingga akhir
penyelesaian.

Universitas Sumatera Utara

4.

Rekan-rekan seperjuangan angkatan 2010 Teknik Mesin USU Bayu, Sigit,
Aby, Fahmi, Ilham, Roji, Zaki, Afrinedi, dan lain-lain yang tak dapat penulis
sebutkan satu persatu yang memberikan bantuan, motivasi, dan nasehat

kepada penulis dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini.

5.

Bang Fadhli dan Bang Amma senior di Teknik Mesin yang juga sudah
memberikan bantuan pengajaran kepada penulis dalam melewati tahapantahapan penelitian ini.

6.

Rekan-rekan di UKMI Ad-Dakwah USU, K3MI Al-Hadiid FT USU, dan
PEMA USU 2015 yang sudah memberikan bantuan fasilitas organisasinya
dan dorongan moril kepada penulis ketika mengerjakan penelitian 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 masukan
dan kritikan yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Akhir
kata penulis mengucapkan terimakasih, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi
seluruh kalangan yang membacanya.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Medan, November 2015
Penulis

Achmad Fadhlan Yazid
NIM 100401085

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK ...................................................................................................... i
KATA PENGANTAR .................................................................................... iii
DAFTAR ISI ................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii
DAFTAR TABEL........................................................................................... x
DAFTAR NOTASI ......................................................................................... xi
BAB 1 PENDAHULUAN .............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah........................................................................ 2

1.3 Tujuan Penelitian............................................................................ 2
1.4 Batasan Masalah ............................................................................. 2
1.5 Sistematika Penulisan ..................................................................... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 4
2.1 Proses Produksi .............................................................................. 4
2.1.1 Proses Pengecoran ................................................................ 4
2.1.2 Proses Pembentukan............................................................. 6
2.1.3 Proses Pemesinan ................................................................. 6
2.1.4 Proses Produksi Polimer....................................................... 7
2.1.5 Proses Metalurgi Serbuk ...................................................... 8
2.1.6 Proses Penyambungan .......................................................... 8
2.1.7 Perlakuan Panas dan Permukaan .......................................... 8
2.1.8 Proses Perakitan ................................................................... 9
2.2 Proses Pembuatan Produk Komposit Matrik Polymer ................... 10
2.3 Komposit ........................................................................................ 13

Universitas Sumatera Utara

2.4 Composite Casting Resin ............................................................... 15
2.4.1 Jenis Resin Casting untuk Manufaktur Komposit ................ 16

2.4.2 Material Komposit Resin Casting ........................................ 16
2.4.3 Resin Polyester ..................................................................... 17
2.4.4 Sifat-sifat Resin Polyester .................................................... 17
2.4.5 Aplikasi dalam Bahan Komposit.......................................... 18
2.5 Proses Manufaktur.......................................................................... 18
2.5.1 Dasar-Dasar Proses Manufaktur........................................... 18
2.5.2 Faktor-Faktor Proses Manufaktur ........................................ 19
2.6 Bahan Komposit Polymer .............................................................. 20
2.6.1 Polyester Resin ..................................................................... 20
2.6.2 Batang Kelapa Sawit ............................................................ 22
2.6.3 Pembersit Serat ..................................................................... 23
2.6.4 Hardener ............................................................................... 23
2.7 Karakteristik Material..................................................................... 24
2.8 Pengaruh Perlakuan Alkali (NaOH) ............................................... 25
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 28
3.1 Tempat dan Waktu ......................................................................... 28
3.1.1 Tempat.................................................................................. 28
3.1.2 Waktu ................................................................................... 28
3.2 Perancangan Produk ....................................................................... 28
3.3 Bahan dan Peralatan ....................................................................... 29

3.3.1 Bahan .................................................................................... 29
3.3.2 Peralatan ............................................................................... 30
3.4 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 35
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 36

Universitas Sumatera Utara

4.1 Pendahuluan ................................................................................... 36
4.2 Proses Pembuatan Serbuk Batang Kelapa Sawit ............................ 36
4.3 Pemilihan Variasi Campuran Komposit ......................................... 39
4.4 Proses Pembuatan Knalpot Komposit ............................................ 41
4.4.1 Cetakan Knalpot ................................................................... 41
4.4.2 Proses Pengecoran Produk ................................................... 42
4.4.3 Proses Perakitan Produk Knalpot ......................................... 45
4.4.4 Produk Knalpot Komposit .................................................... 47
4.5 Persen Ralat .................................................................................... 47
BAB V HASIL DAN KESIMPULAN .......................................................... 49
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 50
LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Teknik Cetak Tekan ........................................................ 6
Gambar 2.2 Cara Hand Lay-Up ..................................................................... 10
Gambar 2.3 Cara Semprot .............................................................................. 11
Gambar 2.4 Cara Kantong Vakum ................................................................. 11
Gambar 2.5 Cara Kantong Tekanan ............................................................... 11
Gambar 2.6 Cetakan Autoklaf........................................................................ 12
Gambar 2.7 Cetakan Suntikan........................................................................ 12
Gambar 2.8 Proses Pultrusi ............................................................................ 13
Gambar 2.9 Reaksi Pembentukan Ester ......................................................... 20
Gambar 2.10 Struktur Molekul Padat Polimer dan Stirena............................ 21
Gambar 2.11 Penampang Melintang Batang Kelapa Sawit ........................... 22
Gambar 3.1 Desain Knalpot ........................................................................... 28
Gambar 3.2 Resin ........................................................................................... 29
Gambar 3.3 Katalis MEKP ............................................................................ 30
Gambar 3.4 Parang ......................................................................................... 30
Gambar 3.5 Mesin Giling............................................................................... 30
Gambar 3.6 Ayakan Mesh 40......................................................................... 31
Gambar 3.7 Mesin Bor Tangan ...................................................................... 31
Gambar 3.8 Timbangan Digital...................................................................... 31
Gambar 3.9 Baskom ....................................................................................... 32
Gambar 3.10 NaOH ....................................................................................... 32
Gambar 3.11 Ceret Plastik ............................................................................. 33
Gambar 3.12 Mirror Glaze ............................................................................. 33
Gambar 3.13 Penjepit ..................................................................................... 33
Gambar 3.14 Spons ........................................................................................ 34
Gambar 3.15 Kuas .......................................................................................... 34
Gambar 3.16 Diagram Alir Penelitian ........................................................... 35
Gambar 4.1 Batang Kelapa Sawit .................................................................. 37
Gambar 4.2 Hasil Cacahan Batang Kelapa Sawit .......................................... 37
Gambar 4.3 Cacahan Batang Kelapa Sawit Direndam larutan NaOH ........... 38
Gambar 4.4 Penjemuran Cacahan Batang Kelapa Sawit ............................... 36

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.5 Serat BKS ................................................................................... 37
Gambar 4.6 Proses Pengayakan ..................................................................... 38
Gambar 4.7 Serbuk Batang Kelapa Sawit Hasil Pengayakan ........................ 38
Gambar 4.8 Spesimen menghitung massa jenis ............................................. 40
Gambar 4.9 (a) Cavity (b) Dies ...................................................................... 42
Gambar 4.10 (a) Pelapisan Mold & Dies Dengan Wax ................................. 42
Gambar 4.11 Proses Penimbangan Resin dan Serbuk Batang Kelapa Sawit
pada ceret plastic ....................................................................... 43
Gambar 4.12 Proses Pengadukan Campuran Serbuk Batang Kelapa Sawit
dengan resin .............................................................................. 43
Gambar 4.13 Proses Penuangan Campuran Komposit Pada Cavity .............. 44
Gambar 4.14 Menutup Cetakan Yang Telah Diisi Campuran Komposit ...... 44
Gambar 4.15 Grafik Kenaikan Temperatur pada Proses Pengerasan ............ 45
Gambar 4.16 Hasil Cetakan Komposit........................................................... 45
Gambar 4.17 Resin dan Kuas ......................................................................... 46
Gambar 4.18 Pengolesan Resin Pada Pinggiran Komposit ........................... 46
Gambar 4.19 Menggabungkan Kedua Bagian Knalpot Komposit................. 46
Gambar 4.20 Knalpot Komposit Hybrida ...................................................... 47
Gambar 4.21 Knalpor Pabrikan Suzuki Satria FU 150 .................................. 47

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Karakteristik Mekanik Polyester Resin/Tak Jenuh ........................ 21
Tabel 2.2 Persentase Komponen-Komponen Kelapa Sawit .......................... 23
Tabel 2.3 Rekapitulasi Nilai Keseluruhan ..................................................... 26
Tabel 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ......................................................... 28

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

Simbol

Arti

Satuan

ρ

Massa Jenis

kg/m3

m

Massa

kg

v

Volume

m3

T

Temperatur

°C

p

Panjang

m

l

Lebar

m

t

Tinggi

m

d

Diameter

m

Universitas Sumatera Utara