Komposit

 

 

 

 

A. Latar Belakang

Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk manciptakan berbagai produk yang terdiri dari gabungan lebih dari satu bahan untuk menghasilkan suatu bahan yang lebih kuat, contohnya penggunaan jerami pendek untuk menguatkan batu bata di Mesir, panah orang Mongolia yang menggabungkan kayu, otot binatang, sutera, dan pedang samurai Jepang yang terdiri dari banyak lapisan oksida besi yang berat dan liat.

Kebanyakan teknologi modern memerlukan bahan dengan kombinasi sifat-sifat yang luar biasa yang tidak boleh dicapai oleh bahan-bahan lazim seperti logam besi, keramik, dan bahan polimer. Kenyataan ini adalah benar bagi bahan yang diperlukan untuk penggunaan dalam bidang angkasa lepas, perumahan, perkapalan, kendaraan dan industri pengangkutan. Karena bidang-bidang tersebut membutuhkan density yang rendah, flexural, dan tensile yang tinggi, viskosity yang baik dan hentaman yang baik.

Terminologi komposit memunculkan beberapa permasalahan, satunya ialah komposit. Komposit selalu dibentuk untuk meningkatkan kekuatan, ketahanan terhadap korosi, sifat-sifat listrik, atau sekedar penampilannya. Menurut definisinya, Komposit adalah suatu jenis bahan/material yang terbentuk dari kombinasi antara dua atau lebih material pembentuknya melalui pencampuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya  berbeda.

B. Pengertian Komposit

Komposit adalah material yang tersusun atas campuran dua atau lebih material dengan sifat kimia dan fisika berbeda, dan menghasilkan sebuah material baru yang memiliki sifat-sifat berbeda dengan material-material pengusunnya. Salah satu contoh paling mudah dari material komposit adalah beton cor yang tersusun atas campuran dari pasir, batu koral, semen, besi, serta air. Nampak bahwa material-material penyusun tersebut memiliki sifat-sifat yang berbeda-beda, namun ketika dicampurkan dengan perbandingan serta teknik tertentu akan menghasilkan beton yang sangat kuat, keras, dan tahan terhadap berbagai cuaca.

C. Penyusun Material Komposit

Material komposit tersusun atas dua tipe material penyusun yakni matriks dan fiber (reinforcement).

Gambar Tipe Matrix dan Fiber

1. Fiber berfungsi sebagai material rangka yang menyusun komposit. Fiber matriks berfungsi untuk merekatkan fiber dan menjaganya agar tidak berubah posisi. Matriks memiliki sifat yang mudah untuk diubah bentuknya dengan cara dipotong atau juga dicetak sesuai dengan kebutuhan desainnya. Selain itu, perbedaan pengaturan susunan fiber akan merubah pula sifat-sifat komposit yang dihasilkan. Hal tersebut dapat dimanfaatkan untuk mendapatkan sifat komposit sesuai dengan parameter yang dibutuhkan.

2. Matriks umumnya terbuat dari bahan resin. Ia berfungsi sebagai perekat material fiber sehingga tumpukan fiber dapat merekat dengan kuat. Resin akan saling mengikat material fiber sehingga beban yang dikenakan pada komposit akan menyebar secara merata. Selain itu resin juga berfungsi untuk melindungi fiber dari serangan bahan kimia atau juga kondisi cuaca ekstrim yang dapat merusaknya.

D. Jenis-Jenis Komposit

Berdasarkan jenis penguat/Fibernya komposit dibagi menjadi 3, yaitu :

1. Komposit serat (fibricus composite) komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat / fiber.
2. Komposit lapis (laminated composite) Jenis komposit ini terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.
3. Komposit partikel (particulate composite) Merupakan komposit yang menggunakan partikel serbuk/butiran sebagai  penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriknya.

Berdasarkan matriksnya, komposit dibagi menjadi 3, yaitu :

1. Metal matrix composites (MMC) Komposit matrik logam (metal matrix composites) yaitu komposit yang menggunakan matriks logam pada umumnya ditemukan berkembang pada industri otomotif. Bahan ini menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida.
2. Ceramic matrix composites (CMC) Komposit matrik keramik (ceramic matrix composites ) 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 nitrida. Penguat yang umum digunakan pada CMC adalah oksida, carbide, dan nitrid sedangkan matrik yang sering digunakan pada CMC yaitu, gelas anorganik, keramik gelas, alumina, dan silikon nitrida.
3. Polymer matrix composites (PMC) Komposit ini menggunakan bahan polimer sebagai matriknya. Sifat-sifat komposit polimer ditentukan oleh sifat-sifat penguat,Sifat-sifat polimer,rasio penguat terhadap polimer dalam komposit (fraksi volume penguat), geometri dan orientasi penguat pada komposit.

E. Metoda Pembuatan Komposit

Secara Garis besar metoda pembuatan material komposit terdiri dari atas dua cara, yaitu

• Proses Cetakan Terbuka (Open-Mold Process)
• Proses Cetakan Tertutup (Closed mold Processes)

1. Proses Cetakan Terbuka (Open-Mold Process)

a) Contact Molding/ Hand Lay Up

Hand lay-up adalah metoda yang paling sederhana dan merupakan proses dengan metode terbuka dari proses fabrikasi komposit.Adapun proses dari pembuatan dengan metoda ini adalah dengan cara menuangkan resin dengan tangan kedalam serat berbentuk anyaman, rajuan atau kain, kemudian memberi takanan sekaligus meratakannya menggunakan rol atau kuas. Proses tersebut dilakukan berulang-ulang hingga ketebalan yang diinginkan tercapai. Pada proses ini resin langsung berkontak dengan udara dan biasanya proses pencetakan dilakukan pada temperatur kamar.Pada metoda hand lay up ini resin yang paling banyak di gunakan adalah polyester dan epoxies. Proses ini dapat kita lihat pada gambar berikut :

Gambar Proses Pencetakan dengan Hand Lay Up

b) Vacuum Bag

Proses vacuum bag merupakan penyempurnaan dari hand lay-up, penggunaan dari proses vakum ini adalah untuk menghilangkan udara terperangkap dan kelebihan resin..

Pada proses ini digunakan pompa vacuum untuk menghisap udara yang ada dalam wadah tempat diletakkannya komposit yang akan dilakukan proses pencetakan. Dengan divakumkan udara dalam wadah maka udara yang ada diluar penutup plastic akan menekan kearah dalam. Hal ini akan menyebabkan udara yang terperangkap dalam specimen komposit akan dapat diminimalkan.

Dibandingkan dengan hand lay-up, metode vakum memberikan penguatan konsentrasi yang lebih tinggi, adhesi yang lebih baik antara lapisan, dan kontrol yang lebih resin / rasio kaca. Proses ini dapat dilihat pada gambar berikut:

 

Gambar proses percetakan dengan Vacuum Bag

c) Pressure Bag

Pressure bag memiliki kesamaan dengan metode vacuum bag, namun cara ini tidak memakai pompa vakum tetapi menggunakan udara atau uap bertekanan yang dimasukkan malalui suatu wadah elastis Wadah elastis ini yang akan berkontak pada komposit yang akan dilakukan proses. Biasanya tekanan basar tekanan yang di berikan pada proses ini adalah sebesar 30 sampai 50 psi.

Gambar proses percetakan dengan Pressure Bag

d) Spray-Up

Spray-up merupakan metode cetakan terbuka yang dapat menghasilkan bagian-bagian yang lebih kompleks ekonomis dari hand lay-up.

Proses spray-up dilakukan dengan cara penyemprotan serat (fibre) yang telah melewati tempat pemotongan (chopper). Sementara resin yang telah dicampur dengan katalis juga disemprotkan secara bersamaan Wadah tempat pencetakan spray- up telah disiapkan sebelumnya. Setelah itu proses selanjutnya adalah dengan embiarkannya mengeras pada kondisi atsmosfer standar.

Gambar proses percetakan dengan Spray-Up

e) Filament Winding

Fiber tipe roving atau single strand dilewatkan melalui wadah yang berisi resin, kemudian fiber tersebut akan diputar sekeliling mandrel yang sedang bergerak dua arah, arah radial dan arah tangensial. Proses ini dilakukan berulang, sehingga cara ini didapatkan lapisan serat dan fiber sesuai dengan yang diinginkan. Resin termoseting yang biasa di gunakan pada proses ini adalah poliester, vinil ester, epoxies, dan fenolat.

Gambar proses percetakan Filament winding

Proses ini terutama digunakan untuk komponen belah berlubang, umumnya bulat atau oval, seperti pipa dan tangki. Serat TOWS dilewatkan melalui mandi resin sebelum ke Mandrel dalam berbagai orientasi, dikendalikan oleh mekanisme serat, dan tingkat rotasi mandrel tersebut. Adapun aplikasi dari proses filament winding ini digunakan untuk menghasilkan bejana tekan, motor roket, tank, tongkat golf dan pipa.

2. Proses Cetakan Tertutup (Closed mold Processes)

a) Proses Cetakan Tekan (Compression Molding)

Proses cetakan ini menggunakan hydraulic sebagai penekannya. Fiber yang telah dicampur dengan resin dimasukkan ke dalam rongga cetakan, kemudian dilakukan penekanan dan pemanasan. Resin termoset khas yang digunakan dalam proses cetak tekan ini adalah poliester, vinil ester, epoxies, dan fenolat.

Gambar proses percetakan Compression Molding

b). Injection Molding

Metoda injection molding juga dikenal sebagai reaksi pencetakan cairan atau pelapisan tekanan tinggi. Fiber dan resin dimasukkan kedalam rongga cetakan bagian  atas, kondisi temperature dijaga supaya tetap dapat mencairkan resin. Resin cair beserta fiber akan mengalir ke bagian bawah, kemudian injeksi dilakukan oleh mandrel ke arah nozel menuju cetakan.

Gambar proses percetakan Injection Molding

c). Continuous Pultrusion

Fiber jenis roving dilewatkan melalui wadah berisi resin, kemudian secara kontinu dilewatkan ke cetakan pra cetak dan diawetkan (cure), kemdian dilakukan pengerolan sesuai dengan dimensi yang diinginkan. Atau juga bisa di sebut sebagai penarikan serat dari suatu jaring atau creel melalui bak resin, kemudian dilewatkan pada cetakan yang telah dipanaskan. Fungsi dari cetakan tersebut ialah mengontrol kandungan resin, melengkapi pengisian serat, dan mengeraskan bahan menjadi bentuk akhir setelah melewati cetakan.

Gambar proses percetakan Continuous Pultrusion

F. Kegunaan Material Komposit

Penggunaan material komposit sangat luas, yaitu untuk :

1. Angkasa luar = Komponen kapal terbang, Komponen Helikopter, Komponen satelit.
2. Kesehatan = Kaki palsu, Sambungan sendi pada pinggang
3. Marine atau Kelautan = Kapal layar, Kayak
4. Industri Pertahanan = Komponen jet tempur, Peluru, Komponen kapal selam
5. Industri Pembinaan = Jembatan, Terowongan, Rumah, Tanks.
6. Olah raga dan rekreasi = Sepeda, Stik golf, Raket tenis, Sepatu olah raga
7. Automobile = Komponen mesin, Komponen kereta
8. Angkasa luar = Komponen kapal terbang, Komponen Helikopter, Komponen satelit.

 

Video Proses Pembuatan Komposit

 

Referensi:

http://mynewsblogpengetahuanbahan.blogspot.co.id/http://artikel-teknologi.com/pengertian-material-komposit/http://www.untukku.com/artikel-untukku/sekilas-tentang-komposit-untukku.htmlhttps://id.scribd.com/doc/269323891/MAKALAH-KOMPOSIT http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=pultrusionhttp://faisalpupa.blogspot.co.id/2011/09/metoda-pembuatan-komposit.html