PROSES MANUFAKTUR DALAM PEMBUATAN BADAN PESAWAT DARI BAHAN KOMPOSIT POLIMER BERONGGA YANG MEMAKAI SERAT
TUGAS AKHIR YANG SYARAT MEMPER DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA PROSES MANUFAKTUR DALAM PEMBUATAN BADAN PESAWAT DARI BAHAN KOMPOSIT POLIMER BERONGGA YANG MEMAKAI SERAT BATANG KELAPA SAWIT ADI SURYA TANIWAN (090401057) TUGAS AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SALAH SATU
SYARAT MEMPEROLEH GELAR SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2013 M PEMBUATAN BADAN POLIMER
I SALAH SATU ANA TEKNIK
ABSTRAK
Pemanfaatan kelapa sawit seperti BKS untuk menjadi komoditi baru sangat diperlukan. Salah satunya ialah dengan membuat material komposit yang menggunakan penguat serat batang kelapa sawit. BKS diolah untuk dijadikan serat dan dicampur dengan resin termoset untuk selanjutnya dibuat bahan polimer berongga. Kemudian bahan tersebut digunakan sebagai bahan pembuatan body pesawat. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui formulasi campuran yang baik dalam pembuatan body pesawat tanpa awak dengan bahan komposit polimer berongga yang diperkuat serat batang kelapa sawit, mengetahui proses pembuatan cetakan body pesawat, dan mengetahui proses pembuatan body pesawat dengan bahan komposit polimer berongga yang diperkuat serat batang kelapa sawit. Pesawat tanpa awak dibuat dengan menggunakan metode penuangan grafitasi. Dari hasil penelitian diperoleh komposisi yang baik dalam membuat badan pesawat tanpa awak adalah 75% resin, 20% blowing agent, dan 5% serat. Dalam pembuatan cetakan sayap diperlukan 1 lapis serat kaca sedangkan pada body pesawat diperlukan 3 lapis serat kaca. Waktu yang diperlukan agar campurannya dapat mengembang sepenuhnya ialah 8 menit.
Kata kunci: Komposit, Proses Manufaktur, Batang Kelapa Sawit
ABSTRACT Utilization of palm tree like BKS as a new commodity is very necessary. One of them is to create a composite material that uses palm trunk fiber amplifier. BKS processed to be fiber and then mix it with resin thermoset to make polymeric foam. Then the material is used as materials for unmanned aerial vehicles. The purpose of this study was to determine the mix formulations in the manufacture of unmanned aircraft body with a polymeric material fiber-reinforced composite foam palm trunk, knowing the process of making the mold aircraft body, and know the process of making unmanned aircraft body with polymeric material foam reinforced BKS fiber. Unmanned Aerial Vehicles created using gravity casting method. The result we obtained, the best composition to make unmanned aerial vehicles is 75% resin, 20% blowing agent, and 5% fiber. In process to make wing mold, we need 1 layer fiber glass and on the body we need 3 layer fiber glass. The time required for the mixture to expand fully is 8 minutes. Keyword: Composite, Manufacturing process, palm trunks Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Mahas Esa, atas berkat dan anugrahnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 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 Manufaktur Material Polimer Dan Komposit, yaitu " PROSES MANUFAKTUR DALAM PEMBUATAN BADAN PESAWAT YANG TERBUAT DARI BAHAN KOMPOSIT POLIMER BERONGGA YANG MEMAKAI SERAT BATANG KELAPA SAWIT ".
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.
Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Kedua orang tua tercinta, Ayah Ferry Tanoto dan Ibu Chin Mei, dan Adik tersayang Dewi Surya Taniwan atas doa, kasing sayang, pengorbanan yang selalu menyertai penulis, dan memberikan dukungan dan semangat yang besar sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri sebagai Dosen Pembimbing Skripsi yang banyak memberi arahan, bimbingan, motivasi, nasehat, dan pelajaran yang sangat berharga selama proses penyelesaian skripsi ini.
3. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri dan Ir.Syahril Gultom, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU. Bapak Ir.Tugiman, MT selaku Koordinator Skripsi.
4. Teman satu tim (Fransdinata dan Andri Setiawan) yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk bergabung dalam penyelesaian tugas sarhana ini.
5. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin stambuk 2009, yang banyak memberikan bantuan, nasehat dan motivasi kepada penulis dalam menyusun skripsi 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 masukkan dan kritikan yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi seluruh kalangan yang membacanya.
Medan, 23 Mei 2014 Penulis, Adi Surya Taniwan NIM : 090401057
DAFTAR ISI ABSTRAK ................................................................................................................. i KATA PENGANTAR............................................................................................... iii DAFTAR ISI.............................................................................................................. v DAFTAR GAMBAR................................................................................................. vii DAFTAR TABEL ..................................................................................................... ix DAFTAR NOTASI.................................................................................................... x BAB 1 PENDAHULUAN .....................................................................................
6 2.1.5 Proses Metalugi Serbuk .......................................................
16 2.5.1 Dasar-Dasar Proses Manufaktur ..........................................
16 2.5 Proses Manufaktur ............................................................................
15 2.4.3. Aplikasi dalam Bahan Komposit .........................................
15 2.4.2 Material Komposit Resin Casting........................................
14 2.4.1 Jenis Resin Casting untuk Manufaktur Komposit ...............
12 2.4 Composite Casting Resin..................................................................
9 2.3 Komposit ................................................................................
8 2.2 Proses Pembuatan Produk Komposit Matriks Polymer ....................
7 2.1.8 Proses Perakitan...................................................................
7 2.1.7 Perlakuan Panas dan Permukaan .........................................
6 2.1.6 Proses Penyambungan .........................................................
5 2.1.4 Proses Produksi Polimer ......................................................
1 1.1 Latar Belakang..................................................................................
5 2.1.3 Proses Permesinan ...............................................................
4 2.1.2 Proses Pembentukan ............................................................
4 2.1.1 Proses Pengecoran ...............................................................
4 2.1 Proses-Proses Produksi .....................................................................
3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................................
2 1.5 Sistematika Penulisan .......................................................................
2 1.4 Batasan Masalah ...............................................................................
2 1.3.2 Tujuan Khusus .....................................................................
2 1.3.1 Tujuan Umum......................................................................
2 1.3 Tujuan Penelitian ..............................................................................
1 1.2 Perumusan Masalah ..........................................................................
16
2.5.2 Faktor-Faktor Proses Manufaktur ........................................
28 3.3 Bahan Dan Peralatan.........................................................................
48 5.2 Saran .................................................................................................
48 5.1 Kesimpulan .......................................................................................
46 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................
43 4.6 Persen Ralat Dan Jumlah Gelembung...............................................
39 4.5 Pengecoran Body Pesawat ................................................................
37 4.4 Proses Pembuatan Cetakan/Mal Pesawat.........................................
36 4.3 Proses Pembuatan Serat Batang Kelapa Sawit .................................
36 4.2 Pemilihan Variasi..............................................................................
36 4.1 Pendahuluan......................................................................................
30 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN.................................................................
28 3.3.2 Peralatan ..............................................................................
28 3.3.1 Bahan ...................................................................................
28 3.2 Desain Body Pesawat........................................................................
17
28 3.1 Tempat dan Waktu............................................................................
25 BAB III METODOLOGI PENELITIAN..............................................................
23 2.9 Pengaruh Perlakuan Alkali ...............................................................
22 2.8 Karakteristik material .......................................................................
22 2.7 Formulasi Campuran Polymeric Foam .............................................
22 2.6.5 Katalis ................................................................................
21 2.6.4 Pembersih Serat ...................................................................
20 2.6.3.1 Polyol/Polypropilene Glicol PPG ............................
20 2.6.3.1 Isocyanate ...............................................................
18 2.6.3 Chemical Blowing Agent.....................................................
18 2.6.2 Batang Kelapa Sawit (BKS) ................................................
2.6 Bahan Komposit Polymeric Foam .................................................... 18 2.6.1 Polyester Resin ....................................................................
48 DAFTAR PUSTAKA................................................................................................ 49
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Cara Hand Lay Up ............................................................................
39 Gambar 4.7 Penggunaan Kertas Pasir ..................................................................
35 Gambar 3.15 Lilin Tanah........................................................................................
35 Gambar 3.16 Mesin Penghalus Serat......................................................................
35 Gambar 4.1 Batang Kelapa sawit Setelah Dihancurkan .......................................
37 Gambar 4.2 Batang Kelapa Sawit Direndam NaOH ............................................
32 Gambar 4.3 Proses Penjemuran ............................................................................
32 Gambar 4.4 Hasil Proses Pengguntingan..............................................................
38 Gambar 4.5 (a) Proses Penggilingan (b) Hasil Akhir Serat Batang Kelapa Sawit .................................................................................................
39 Gambar 4.6 Pola Pesawat .....................................................................................
40 Gambar 4.8 Proses Pendempulan .........................................................................
34 Gambar 3.13 Timbangan Digital ............................................................................
40 Gambar 4.9 Pemberian Wax Pada Pola ................................................................
41 Gambar 4.10 Pemotongan Serat Kaca ....................................................................
41 Gambar 4.11 Pemberian Resin ...............................................................................
41 Gambar 4.12 Cetakan .............................................................................................
42 Gambar 4.13 Cetakan Sayap Pesawat Tanpa Awak ...............................................
43 Gambar 4.14 Cetakan Badan Pesawat Tanpa Awak...............................................
43 Gambar 4.15 Persiapan Cetakan.............................................................................
44 Gambar 4.16 Bahan-Bahan Dasar Pengecoran.......................................................
44 Gambar 4.17 Proses Pengadukan ...........................................................................
34 Gambar 3.14 Mirror Glaze .....................................................................................
34 Gambar 3.12 NaOH 1M .........................................................................................
9 Gambar 2.2 Cara Semprot/Semburan ...................................................................
21 Gambar 2.11 Rumus Bangun PolyPpropylene Glycol Triol ..................................
9 Gambar 2.3 Cara Kantong Vakum (Bag Vacum).................................................
10 Gambar 2.4 Cara Kantong Tekanan (Pressure Bag).............................................
10 Gambar 2.5 (a) dan (b) Cetakan Autokaf .............................................................
10 Gambar 2.6 Cara Cetakan Suntikan (Injection Moulding) ...................................
11 Gambar 2.7 Proses Pultrusi (pultrusion) ..............................................................
11 Gambar 2.8 Penampang Melintang Batang Kelapa Sawit....................................
19 Gambar 2.9 Ilustrasi Komposit Berongga ............................................................
20 Gambar 2.10 Rumus Kimia Isocyanate ..................................................................
22 Gambar 3.1 Serat Batang Kelapa Sawit................................................................
33 Gambar 3.11 Air .....................................................................................................
29 Gambar 3.2 Polyester (Resin Tak Jenuh) .............................................................
29 Gambar 3.3 Katalis MEKP (Methyl Ethyl Ketom Peroksida) ..............................
30 Gambar 3.4 Polyuretan .........................................................................................
30 Gambar 3.5 Kertas Pasir .......................................................................................
31 Gambar 3.6 Serat Kaca .........................................................................................
32 Gambar 3.7 Ember................................................................................................
32 Gambar 3.8 Polyester Putty ..................................................................................
33 Gambar 3.9 Selotip Kertas....................................................................................
33 Gambar 3.10 Baut dan Mur ....................................................................................
45
Gambar 4.18 Proses Penuangan .............................................................................45 Gambar 4.19 Proses Pembongkaran .......................................................................
46 Gambar 4.20 Body Dan Sayap Pesawat .................................................................
46
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Jumlah Komponen Yang Dirakit Pada Produk.....................................
8 Tabel 2.2 Karakteristik Mekanik Polyester Resin Tak Jenuh................................
18 Tabel 2.3 Persentase Komponen-Komponen Kayu Kelapa Sawit.........................
19 Tabel 2.4 Variasi Formulasi Campuran Polymeric Foam .....................................
23 Tabel 2.5 Rekapitulasi Nilai Keseluruhan .............................................................
26 Tabel 3.1 Lokasi dan aktifitas penelitian ...............................................................
28
DAFTAR NOTASI Simbol Arti Satuan 3 Massa Jenis kg/m
ρ m Massa kg 3 V Volume mm
- N Jumlah Gelembung r Jari – Jari mm