How to cite:
Suugondo, Stefanus Billy,Agustinus Purna Irawan, Erwin Siahaan (2022) Analisis Kekuatan Komposit
Berpenguat Serat Karbon Dengan Matriks Resin Lycal 1011 Terhadap Sifat
Mekanis, Jurnal Syntax Admiration 3(7)
https://doi.org/10.46799/jsa.v3i7.452
E-ISSN:
2722-5356
Published by:
Ridwan Institute
Jurnal Syntax Admiration
Vol. 3 No. 7 Juli 2022
p-ISSN : 2722-7782 e-ISSN : 2722-5356
Sosial Teknik
ANALISIS KEKUATAN KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT KARBON
DENGAN MATRIKS RESIN LYCAL 1011 TERHADAP SIFAT MEKANIS
Stefanus Billy Suugondo,Agustinus Purna Irawan, Erwin Siahaan
Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara, Jakarta, Indonesia
Email:Stefanus.515180039@stu.untar.ac.id,[email protected],
INFO ARTIKEL
ABSTRAK
Diterima
17 Juni 2022
Direvisi
7 Juli 2022
Disetujui
23 Juli 2022
Komposit didefinisikan sebagai penggabungan dua macam
material atau lebih yang memiliki sifat yang berbeda, yaitu
matriks dan penguat. Komposit memiliki keuntungan tahan
terhadap korosi dan memiliki kekuatan yang baik. Tujuan dari
penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat mekanik dari
komposit karbon dengan matriks Lycal 1011 untuk
menggantikan pembuatan bodykit mobil, karakteristik yang ingin
di tinjau yaitu kekuatan tarik, regangan, modulus elastisitas,
energi yang diserap dan harga impak menggunakan dua metode
pengujian, pengujian tarik dan pengujian impak Charpy.
Penelitian ini menggunakan serat karbon anyam, resin yang
digunakan adalah resin lycal 1011 yang termasuk resin epoxy
dan Miracle Gloss sebagai release agent. Komposit dibuat
dengan menggunakan 12 lapis serat karbon agar mencapai
ketebalan 3mm untuk pengujian tarik dan 8 lapis serat karbon
agar mencapai ketebalan 2mm untuk pengujian impak. Pengujian
tarik menggunakan standar ASTM 638-03 dan pada pengujian
impak menggunakaan standar ASTM E-23, penelitian ini
menghasilkan bahwa komposit karbon dengan matriks lycal 1011
pada pengujian tarik memiliki kekuatan yang jauh lebih tinggi
daripada komposit bodykit sedangkan pada pengujian impak data
yang di hasilkan ialah energi terserap pada pengujian impak
edgewise bodykit memiliki energi yang lebih besat daripada serat
karbon dan pada pengujian impak flatwise energi terserap
komposit memiliki energi yang lebih tinggi, pada harga impak
edgewise bodykit memiliki harga impak yang lebih tinggi dan
pada harga impak flatwise komposit karbon memiliki harga
impak yang lebih tinggi dari bodykit.pada percobaan impak
flatwise komposit bodykit tidak terjadi patah karena komposit
bodykit terbuat dari material polyurethane yang memiliki daya
lenting yang tinggil.
Kata kunci:
Serat Karbon ,Resin
Lycal 1011 ,Uji Tarik,
Uji Impak Charpy,
Komposit.
Keywords :
Fiber Carbon, Resin
Lycal 1011 ,Tensile
Strength, Impact test
Charpy method,
ABSTRACT
Composite is defined as a combination of two or more
materials that have different properties, namely matrix and
reinforcement. Composite have the advantage of being resistant
to corrosion corrosion and having good strength. The purpose
Analisis Kekuatan Komposit Berpenguat Serat Karbon Dengan Matriks Resin Lycal
1011 Terhadap Sifat Mekanis
Syntax Admiration, Vol. 3, No. 7, Juli 2022 906
Composite
of this study was to determine the mechanical properties of
carbon composite with Lycal 1011 matrix to replace
manufacture of car bodykits. This reaserch uses woven carbon
fiber, resin Lycal 1011 includes epoxy and Miracle Gloss as a
release agent. The composite is made using 12 layers of carbon
fiber to reach a thickness of 3mm for tensile testing and 8
layers of carbon fiber to reach a thickness of 2mm for impact
testing. Tensile testing uses the ASTM 638-03 standard and the
impact test uses the ASTM E-23 standard. This study, that the
carbon composite with lycal 1011 matrix in the tensile test had
a much higher strength than the bodykit composite, while in the
impact test the resulting data was the energy absorbed in the
edgewise impact test bodykit has greater energy than carbon
fiber and in the flatwise energy impact test the adsorbed
composite has a higher energy, the edgewise bodykit impact
price has a higher impact value and the carbon composite
flatwise impact price has an impact value which is higher than
the bodykit. In the flatwise impact experiment, the bodykit
composite did not break because the bodykit composite was
made of polyurethane material which has high resilience
Pendahuluan
Pengembangan komposit saat ini didasari oleh kebutuhan industri untuk
menciptakan material yang ringan dan memiliki kekuatan yang tinggi. Komposit yang
biasanya dikembangkan adalah komposit berpenguat serat salah satu yang paling
popular adalah komposit serat, walaupun serat karbon memliki keunggulan dari serat
yang lain tetapi penggunaan serat karbon memliki biaya yang tinggi (Siregar, 2020).
Dalam pembuatan tugas akhir ini akan membahas tengang komposit. Komposit
adalah material hasil penggabungan dua material atau lebih, dimana reinforcement
sebagai penguat dan matriks sebagai pengikat. Untuk menghasilkan komposit yang
berkualitas diperlukan bahan renforcement yang memiliki mechanical properties yang
lebih rendah dari bahan matriks (Nayiroh, 2013). Pengembangan bahan komposit ini
dilakukan untuk mendapatkan sifat sifat dari bahan baru yang lebih baik atau sifat yang
tidak dimiliki oleh bahan penyusunnya. Komposit yang akan saya gunakan ialah
komposit karbon fiber yang banyak digunakan untuk pengganti dari material lain yang
memiliki berat yang lebih ringan. Karena keuntungan carbon fiber yaitu ringan,
memiliki kekuatan tarik tinggi, dan daya tahan yang luar biasa (GangaRao et al., 2006).
Pengujian menggunakan serat karbon sebagai reinforcement dengan modulus
elastis yang tinggi. Selain itu karbon juga memiliki kerapatan dan kofisien dilatasi
rendah. Umumnya serat karbon mengandung setidaknya 95% berat karbon. Serat
karbon cocok untuk pengapklikasian yang harus memeuhi syarat kekuatan, ketahanan
dan ringan dan bebrapa kelebihan karbon adalah tidak mudah terbakar, isolator yang
baik dan memiliki kekuatan tarik yang tinggi (Feng et al., 2017). Resin lycal 1011 yang
termasuk dari resin Epoksi Resin Lycal adalah salah satu jenis resin polyester dan
dibuat khusus untuk kerajinan tangan dan untuk pelapisannya yang sangat bening dan
Stefanus Billy Suugondo,Agustinus Purna Irawan, Erwin Siahaan
907 Syntax Admiration, Vol. 3, No. 7, Juli 2022
transparan. Resin lycal ini juga sangan kuat terhadap matahari, sifat dari resin lycal ini
mempunyai sifat yang lebih kental dan penguunaannya menggunakan perbandingan
resin : hardener dengan perbandingan (Muhammad Ridlwan, 2019). Pada pembuatan
komposit serat karbon dengan matriks resin lycal 1011 menggunakan proses hand lay-
up yang merupakan proses laminasi serat secara manual, dimana merupakan metode
pertama dalam pembuatan komposit metode hand layup lebih ditekankan untuk
pembuatan produk sederhana dan hanya menuntuk satu sisi saja yang memiliki
permukaan yang halus (Sastranegara, 2009).
(Cantwell & Morton, 1991) melaporkan bahwa tidak ada prosedur pengujian
standar yang dapat diterima yang tersedia untuk pengujian dampak komposit atau
plastik. Berbagai macam prosedur pengujian dan geometri spesimen saat ini sedang
digunakan. Menggunakan komposit semen sebagai contoh (Thomas & Sorensen, 2018)
menunjukkan bahwa perbandingan langsung hasil dari studi yang berbeda umumnya
sulit karena parameter uji yang berbeda, ukuran sampel, sampel dan geometri takik.
Teknik pendulum seperti uji Charpy dan Izod seringkali membutuhkan geometri
spesimen yang tidak mewakili dimensi komponen. Oleh karena itu, tes ini pada
dasarnya hanya cocok untuk menentukan peringkat respons dampak dalam serangkaian
percobaan (Cantwell & Morton, 1991). (Richardson & Wisheart, 1996) menyatakan
bahwa sebagian besar uji impak dilakukan pada benda uji datar dalam bentuk balok atau
pelat, baik yang dijepit (Izod) atau ditumpu sederhana (Charpy). Dengan
menyederhanakan geometri, efek struktural diminimalkan, dan lebih banyak informasi
dapat diperoleh tentang perilaku material murni. Namun, respons dampak kecepatan
rendah pada geometri kompleks kurang terdokumentasi dengan baik, dan kemajuan
diperlukan di bidang ini jika komposit atau bahan plastik akan digunakan dalam aplikasi
yang lebih struktural.
Diketahui bahwa perilaku impak dapat berupa daktail atau getas (Richardson &
Wisheart, 1996). Ketebalan spesimen dapat sangat mempengaruhi kekuatan impak, dan
perilaku patah dapat berubah dari ulet menjadi getas dengan bertambahnya ketebalan
menemukan untuk lembaran polikarbonat (PC) yang diekstrusi bersama, perilaku
benturan yang berubah diuji dengan uji benturan Izod berlekuk. Pada ketebalan kurang
dari 4,8 mm, kegagalan daktail terjadi sementara patah getas diamati pada ketebalan
lebih tinggi dari 4,8 mm. Prasad dkk. (Prasad et al., 2017) (Graupner et al., 2021)
Pada penelitian ini, terdapat beberapa hal yang diidentifikasikan diantaranya
berupa sifat mekanik Komposit Serat Karbon Fiber dengan Matriks Resin Lycal 1011.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui apakah kekuatan tarik dan kekuatan impak
pada komposit serat karbon dengan matriks lycal 1011 memiliki sifat mekanik yang
lebih baik dari komposit Bodykit..
Metode
Analisis Kekuatan Komposit Berpenguat Serat Karbon Dengan Matriks Resin Lycal
1011 Terhadap Sifat Mekanis
Syntax Admiration, Vol. 3, No. 7, Juli 2022 908
Mulai
Studi Literatur
1. Pembelian serat Karbon
240 GSM 3K
2.Pembelian mold release
1. Pembelian resin Lycal
1011
2. Pembelian katalis
Pembuatan Komposit
dengan Metode Hand
Lay-Up
Pemotongan
Komposit
dengan Standar
ASTM 638-03
Pemotongan
Komposit
dengan Standar
ASTM E-23
Pengujian tarik pada
Komposit Karbon
Pengujian tarik pada
Komposit Bodykit
Pengujian Impak pada
Komposit Karbon
Pengujian Impak pada
Spesimen Bodykit
Analisis
Selesai
Gambar 1. Flowchart
Pembuatan komposit bertujuaan untuk digunakan sebagai material pengganti
Bodykit untuk mengetahui perbandingan kekuatan mekanik dari komposit dengan
menggunakan dua metode pengujian yaitu pengujian tarik dan pengujian impak.
Hasil dan Pembahasan
1. Pengujian Tarik
Pengujian tarik merupakan pengujian mendasar untuk mengetahui sifat dari
suatu bahan pengujian ini sangat sederhana, tidak mahal dan sudah mengalami
standarisasi dari seluruh dunia seperti di Amerika dengan ASTM E8 dan di Jepang
dengan JIS 224 (Astm, 2008). Pengujian tarik dibentuk menurut standar ASTM 638-
03 (Mujiarto, 2005).
Gambar 2 Hasil Pengujian Tarik Komposit Karbon
A = Luas penampakomposit
= Lebar x Tebal
Stefanus Billy Suugondo,Agustinus Purna Irawan, Erwin Siahaan
909 Syntax Admiration, Vol. 3, No. 7, Juli 2022
= 13 x 3
= 39 mm2
Kekuatan Tarik Komposit
σ = (beban (F))/(luas penampang (Ao)) (kg/ mm2)
= 5,08(kg/ mm2)
= (5.08 x 9,81)/39
= 12,78 MPa
Regangan komposit Karbon
△L = Pertambahan panjang
Lo = Panjang mula – mula
= (perubahan panjang (△L))/(panjang awal (Lo) ) x 100%
= (178-165)/(165 ) x 100%
= 7,78 %
Modulus Elastisitas komposit Karbon
=(Teganan (σ ))/(Regangan (ɛ)
= (12,78 )/(7,78)
=1,64 MPa
Gambar 3 Hasil Pengujian Tarik Komposit Bodykit
A = Luas penampakomposit
= Lebar x Tebal
= 13 x 3
= 39 mm2
Kekuatan tarik komposit Bodykit
= (beban (F))/(luas penampang (Ao)) (kg/ mm2)
= 48/39
= 1,23(kg/ mm2)
= (1,23 x 9,81)/39 = 0,3 MPa
Regangan Bodykit
△L = Pertambahan panjang
Lo = Panjang mula – mula
Analisis Kekuatan Komposit Berpenguat Serat Karbon Dengan Matriks Resin Lycal
1011 Terhadap Sifat Mekanis
Syntax Admiration, Vol. 3, No. 7, Juli 2022 910
= (perubahan panjang (△L))/(panjang awal (Lo) ) x 100%
= (170-165)/(165 ) x 100%
= 3,03 %
Modulus Elastisitas komposit Karbon
=(Teganan (σ ))/(Regangan (ɛ) )
= (0,3 )/(3,03)
=0,09 MPa
Gambar 4 Diagram Modulus Elastisitas Pengujian Tarik
Gambar 5 Diagram Kekuatan Tarik
Gambar 6 Diagram Regangan Pengujian Tarik
2. Penujian Impak Metode Charpy
Uji impak metode Charpy merupakan standar pengujian laju regangan tinggi
yang menentukan jumlah energi yang diserap oleh bahan selama terjadi patahan.
Energi yang diserap adalah ukuran ketangguhan bahan tertentu. Metode ini banyak
dilakukan pada industri dengan keselamatan kritis, karena mudah untuk disiapkan
dan pengujian dapat dilakukan dengan cepat dan murah (Handoyo, 2013)
Pengujian akan dilakukan dalam dua orientasi yang berbeda dan setelah
melakukan pengujian akan menunjukan skematik Edgewise dan Flatwise. Penelitian
ini dilakukan dengan standar ASTM E-23 (Sivakumar et al., 2016).
Stefanus Billy Suugondo,Agustinus Purna Irawan, Erwin Siahaan
911 Syntax Admiration, Vol. 3, No. 7, Juli 2022
Gambar 7 Pengujian Impak Komposit Karbon Edgewise
Kesimpulan
Pada pengujian tarik komposit karbon memiliki kekuatan yang lebih besar
dibandingkan dengan bodykit, pada pengujian impak Edgewise komposit Bodykit
memiliki kekuatan yang lebih tinggi dari komposit Karbon dan Pada pengujian impak
Flatwise komposit karbon memiliki harga impak dan energi yang terserap lebih tinggi
dari bodykit. Pada pengujian impak Flatwise komposit bodykit tidak patah karena
bodykit menggunakan bahan Polyurethane yang memiliki sifat fleksibel dengan daya
lenting tinggi. Material Komposit Serat Karbon berpenguan Resin lycal 1011 layak
untuk dijadikan refrensi pengganti dari bodykit mobil yang telah ada saat ini.
Analisis Kekuatan Komposit Berpenguat Serat Karbon Dengan Matriks Resin Lycal
1011 Terhadap Sifat Mekanis
Syntax Admiration, Vol. 3, No. 7, Juli 2022 912
BIBLIOGRAFI
Astm, D. (2008). 638-03: Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics. Current
Edition Approved Apr, 1, 1–16.Google Scholar
Cantwell, W. J., & Morton, J. (1991). The impact resistance of composite materials—a review.
Composites, 22(5), 347–362. Google Scholar
Feng, H., Du, Q., Huang, Y., & Chi, Y. (2017). Modelling Study on Stiffness Characteristics of
Hydraulic Cylinder under Multi-Factors. Strojniski Vestnik/Journal of Mechanical
Engineering, 63. Google Scholar
GangaRao, H. V. S., Taly, N., & Vijay, P. V. (2006). Reinforced concrete design with FRP
composites. CRC press. Google Scholar
Graupner, N., Kühn, N., & Müssig, J. (2021). Influence of sample thickness, curvature and
notches on the Charpy impact strength - An approach to standardise the impact strength of
curved test specimens and biological structures. Polymer Testing, 93, 106864.
https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2020.106864 Google Scholar
Handoyo, Y. (2013). Perancangan alat uji impak metode charpy kapasitas 100 joule. Jurnal
Ilmiah Teknik Mesin, 1(2), 45–53. Google Scholar
Muhammad Ridlwan, S. T. (2019). Perancangan dan Pembuatan Cetakan Komposit Untuk
Metode Vacuum Infusion Menggunakan Penekan Elastomer Bag. Google Scholar
Mujiarto, I. (2005). Sifat dan karakteristik material plastik dan bahan aditif. Traksi, 3(2), 65.
Google Scholar
Nayiroh, N. (2013). Teknologi material komposit. Universitas Islam Negeri Maulana Malik
Ibrahim: Malang. Google Scholar
Prasad, G. L. E., Gowda, B. S. K., & Velmurugan, R. (2017). Comparative study of impact
strength characteristics of treated and untreated sisal polyester composites. Procedia
Engineering, 173, 778–785. Google Scholar
Richardson, M. O. W., & Wisheart, M. J. (1996). Review of low-velocity impact properties of
composite materials. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 27(12),
1123–1131. Google Scholar
Sastranegara, A. (2009). Mengenal Uji Tarik dan Sifat-sifat Mekanik Logam. Situs Informasi
Mekanika, Material, Dan Manufaktur. Google Scholar
Siregar, P. I. K. (2020). Tinjauan Pengaruh Hibridisasi Serat Karbon Terhadap Sifat Mekanik
Komposit Hibrida Polimer. Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Google
Scholar
Sivakumar, D., Kathiravan, S., Selamat, M. Z., Said, M. R., & Subramonian, S. (2016). A study
on impact behaviour of a novel oil palm fibre reinforced metal laminate system. Arpn J.
Eng. Appl. Sci, 11, 2483–2488. Google Scholar
Stefanus Billy Suugondo,Agustinus Purna Irawan, Erwin Siahaan
913 Syntax Admiration, Vol. 3, No. 7, Juli 2022
Thomas, R. J., & Sorensen, A. D. (2018). Charpy impact test methods for cementitious
composites: review and commentary. Journal of Testing and Evaluation, 46(6), 2422.
Google Scholar
Copyright holder :
Stefanus Billy Suugondo,Agustinus Purna Irawan, Erwin Siahaan (2022)
First publication right :
Jurnal Syntax Admiration
This article is licensed under:
