PENGARUH VARIASI POLYURETHANE TERHADAP SIFAT MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT POLIMER BERONGGA (POLYMERIC COMPOSITE FOAM) YANG AKAN DIGUNAKAN PADA PESAWAT UAV
Andri Setiawan 1 , Ikhwansyah Isranuri 2 , Tugiman3, Alfian Hamsi 4 , Suprianto 5 1,2,3,4,5 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara E-mail : andri.setiawan13@yahoo.com

## ABSTRAK
Komposit  adalah  suatu  material  yang  terdiri  dari  campuran  atau  kombinasi  dua  atau  lebih  material baik  secara  mikro  atau  makro,  dimana  sifat  material  yang  tersebut  berbeda  bentuk  dan  komposisi kimia dari zat asalnya. Material komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap  terpisah  dan  berbeda  dalam  level  makroskopik  selagi  membentuk  komponen  tunggal.  Tujuan penelitian  ini  adalah  mendapatkan  karakteristik  mekanik  komposit polymeric  foam diperkuat  serat Batang  Kelapa  Sawit  yang  digunakan  pada  badan  pesawat.  Dalam  penelitian  ini  menggunakan  uji tarik  dan  uji  tekan  untuk  mendapatkan  nilai  tegangan,  regangan  dan  modulus  elastisitas.  Material komposit didefinisikan sebagai material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan berbeda.  Serat yang  di  pakai  pada  penelitian ini  adalah  serat  Batang  Kelapa  Sawit  yang  bermanfaat memliki sifat lembut dan struktur yang berpori sehingga dapat menyerap energi suara. Nilai Tegangan rata-rata  dari  hasil  pengujian  tarik  adalah  6,1784  MPa  dan  hasil  pengujian  tekan  adalah 13,18619473MPa.  Nilai  Regangan  rata-rata  dari  hasil  pengujian  tarik  adalah  0,014216  mm/mm  dan hasil  pengujian  tekan  adalah  0,241212618  mm/mm.  Nilai  Modulus  Elastisitas  rata-rata  dari  hasil pengujian tarik adalah 450,52476567221 MPa dan hasil pengujian tekan adalah 54,6442656 MPa.

## Kata Kunci : Komposit , Material Komposit , Uji Tarik , Kekuatan Tekan, Material Komposit

## 1. PENDAHULUAN
Sumatera  salah  satu  penghasil  kelapa  sawit  terbesar.  Oleh  karena  itu,  pemanfaatan  limbah kelapa sawit sangat di perlukan. Dalam skripsi ini akan dibahas pemanfaatan dari batang kelapa sawit. Alasan  pemilihan  batang  kelapa  sawit  karena  kelapa  sawit  memiliki  nilai  akustik  yang  baik dikarenakan  batang  kelapa  sawit  memiliki  sifat  lembut  dan  struktur  yang  berpori  sehingga  dapat menyerap energy suara.
Pemanfaatan BKS untuk produk teknologi bermanfaat masih sangat terbatas jumlahnya. Pada umumnya BKS akan diolah menjadi pupuk kompos yang diberikan kembali ke tanaman kelapa sawit. Namun  saat  ini  BKS  telah  dimanfaatkan  sebagai  bahan  alternatif  pengganti  kayu  seperti  sekat panel/dinding dan kertas.
Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan dan kekuatan yang lebih tinggi, tahan  korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah karena berkurangnya  jumlah  komponen  dan  baut-baut  penyambung.  Kekuatan  tarik  dari  komposit  serat karbon lebih tinggi daripada semua paduan logam. Semua itu menghasilkan berat pesawat yang lebih ringan, daya angkut yang lebih besar, hemat bahan bakar dan jarak tempuh yang lebih jauh.
Tujuan  umumnya  adalah  mendapatkan  karakteristik  mekanik  komposit polymeric  foam dengan variasi polyurethane yang akan digunakan pada badan pesawat.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## Komposit
Komposit  adalah  suatu  material  yang  terdiri  dari  campuran  atau  kombinasi  dua  atau  lebih material  baik  secara  mikro  atau  makro,  dimana  sifat  material  yang  tersebut  berbeda  bentuk  dan komposisi kimia dari zat asalnya[1].
Komposit  juga  suatu    perpaduan  dari  bahan  yang  dipilih  berdasarkan  kombinasi  sifat  fisik masing-masing  material  penyusun  untuk  menghasilkan  material  baru  dengan  sifat  yang  unik dibandingkan  sifat  material  dasar  sebelum  dicampur  dan  terjadi  ikatan  permukaan  antara  masing- masing material penyusun.

## Karakteristik dan Aplikasi Bahan Komposit
Komposit  didefinisikan  sebagai  dua  macam  atau  lebih  material  yang  digabungkan  atau dikombinasikan  dalam  skala  makroskopis  (dapat  terlihat  langsung  oleh  mata)sehingga  menjadi material baru yang lebih berguna[2].
Tahap pertama peringkat atassuatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda bolehlah  dikatakan  sebagai  bahan  komposit.  Ini  termasuk alloy polimer  dan  keramik.  Tahap  kedua peringkat  mikrostruktur  suatu  bahan  yang  terdiri  dari  dua  atau  lebih  struktur  molekul  atau  fasa merupakan suatu komposit.

## Material Komposit
Material komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal[3].

## Klasifikasi Komposit
Menurut bentuk material penyusunnya, komposit dapat dibedakan menjadi lima jenis[4] yaitu : 1. Komposit serat (Fibrous composite)
2. Komposit laminat (Laminate composite)
3. Komposit sketal (Filled)
4. Komposit serpih (Flake)
5. Komposit partikel (Particulate composite)

## Komposit dari serat alam
Sepanjang  kebudayaan  manusia  penggunaan  serat  alam  sebagai  salah  satu  material pendukung kehidupan, mulai dari serat ijuk sebagai bahan bangunan, serat nanas atau tanaman kayu sebagai bahan sandang dan serat alam yang dapat digunakan untuk membuat tambang[5].

## Uji tarik
Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan  cara memberikan  beban  gaya  yang  sesumbu  [6].  Hasil  yang  didapatkan dari  pengujian  tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena mengahsilkan data kekuatan material. Pengujian  uji  tarik  digunakan  untuk  mengukur  ketahanan  suatu  material  terhadap  gaya  statis  yang diberikan secara lambat.

## Bentuk dan Dimensi Spesimen uji
Spesimen  uji  harus  memenuhi  standar  dan  spesifikasi  dari  ASTM  D638.  Bentuk  dari spesimen  penting  karena  kita  harus  menghindari  terjadinya  patah  atau  retak  pada  daerah  grip  atau yang lainnya. Jadi standarisasi dari bentuk spesimen uji dimaksudkan agar retak dan patahan terjadi di daerah gage length[7].
Gambar 2.5. Mesin uji tarik dilengkapi spesimen ukuran standar.

## Pengukuran Keliatan (keuletan)
Keuleten  adalah  kemampuan  suatu  bahan  sewaktu  menahan  beban  pada  saat  diberikan penetrasi  dan  akan  kembali  ke  baentuk  semula.Secara  umum  pengukuran  keuletan  dilakukan  untuk memenuhi kepentingan tiga buah hal[8]

## Modulus Elastisitas
Modulus Elastisitas adalah ukuran kekuatan suatu bahan akan keelastisitasannya. Makin besar modulus, makin kecil regangan elastik yang dihasilkan akibat pemberian tegangan[9].

## Kekuatan Tekan
Kekuatan tekan adalah kapasitas dari suatu bahan atau struktur dalam menahan beban yang akan mengurangi ukurannya. Kekuatan tekan dapat diukur dengan memasukkannya ke dalam kurva tegangan-regangan dari data yang didapatkan dari mesin uji.

## 3. METODOLOGI PENELITIAN

## Bahan
Bahan-bahan yang digunakan pada pembuatan spesimen :
a. Serat Batang kelapa Sawit
b. Polyester (Resin tak jenuh)
c. Katalis MEKP
d. Polyurethan

## Alat
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Jangka Sorong
b. Timbangan Digital
c. Cawan Tuang
d. Kaca
e. Alat Pengaduk
f. Alat Uji Tarik
g. Alat Uji Tekan

## Prosedur Pembuatan Spesimen
Bentuk  dari  spesimen  pengujian  tarik  dan  pengujian  tarik  mengikuti  standar  ASTM.  Untuk spesimen uji tarik menggunakan standar ASTM D 638, sedangkan spesimen uji  tekan menggunakan standar ASTM D1621-00 seperti pada gambar 3.16. Metode yang dilakukan dalam proses pembuatan spesimen  adalah  tuang  atau  pengecoran.  Adapun  proses  pembuatan  specimen  dari  komposit  ini adalah:
1. Mempersiapkan semua alat dan bahan.
2. Menimbang  semua  bahan  menurut  takarannya  masing-masing,  yaitu  85%  resin polyester, 10% blowing agent dan 5% serat batang kelapa sawit  untuk  komposisi  satu;  75%  resin polyester, 20% blowing agent dan 5% serat batang kelapa sawit untuk komposisi dua; 65% resin polyester, 30% blowing agent dan 5% serat batang kelapa sawit untuk komposisi tiga.
3. Mengoleskan  permukaan  cetakan  dengan wax .  Hal  ini  bertujuan  untuk  mempermudah  proses pembongkaran saat spesimen telah jadi.
4. Meletakkan cetakan di atas permukaan yang rata, yaitu kaca.
5. Pertama  mencampurkan  serat  batang  kelapa  sawit  dan  resin polyester sesuai  dengan  takaran komposisi  dan  aduk  hingga  tercampur  kemudian  dicampurkan  dengan  blowing agent sampai  semua merata
6. Menuangkan campuran ke dalam cetakan.
7. Ratakan permukaan campuran pada cetakan.
8. Menjepit cetakan dengan kaca menggunakan ragum tangan untuk   memberikan  tekanan  pada cetakan. Hal ini dilakukan agar permukaan spesimen rata dan mengikuti cetakan dengan baik.
9. Selanjutnya membiarkan campuran tersebut pada tekanan atmosfir dan suhu  kamar  selama 24 jam.
10. Spesimen yang sudah kering dilepas dari cetakan.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Pembuatan Spesimen
Bentuk  dari  spesimen  pengujian  tarik  sudah  mempunyai  standar  dengan  menggunakan standar dari ASTM D638. Gambar spesimen  pengujian tarik dari dapat dilihat pada gambar 4.1.
(a)
(b)
Gambar 4.1 Bentuk spesimen (a) Uji Tarik dan (b) Uji Tekan

## Hasil Pengujian
Hasil pengujian pada penelitian ini meliputi hasil pengujian tarik dan hasil pengujian tekan. Dalam pengujian terdapat 3 komposisi yang digunakan,yaitu:
1. Resin 85%, Blowing Agent 10%, Serat Batang Kelapa Sawit 5%
2. Resin 75%, Blowing Agent 20%, Serat Batang Kelapa Sawit 5%
3. Resin 65%, Blowing Agent 30%, Serat Batang Kelapa Sawit 5%

## Hasil Pengujian Tarik
a. Grafik Tegangan-Regangan (Stress-Strain)
Berikut adalah gambar dari kurva tegangan-regangan tiap komposisi:
➢ Komposisi I Resin 85%, Blowing Agent 10%, Serat Batang Kelapa Sawit 5%
Dari  kurva  tegangan-regangan  berikut  terlihat  pada  spesimen  I  (1A) mempunyai  nilai  stress 8.815375 MPa dan nilai strain 0.012125. Pada spesimen II (1B) mempunyai nilai stress 8.4039 MPa dan nilai strain 0.007738. Pada spesimen III (1C) mempunyai nilai stress 10.0498 MPa dan nilai strain 0.009963.
Kurva tegangan-regangan dapat dilihat pada gambar 4.12.
Gambar 4.12 Kurva Stress-Strain pada ketiga spesimen
➢ Komposisi II Resin 75%, Blowing Agent 20%, Serat Batang Kelapa Sawit 5% Dari  kurva  tegangan-regangan  berikut  terlihat  pada  spesimen  I  (1A) mempunyai  nilai  stress 5.567175  MPa  dan  nilai  strain  0.011638.  Pada  spesimen  II  (1B)  mempunyai  nilai  stress  6.020888 MPa  dan  nilai  strain  0.011738.  Pada  spesimen  III  (1C)  mempunyai  nilai  stress  6.952838  MPa  dan nilai strain 0.019275
Kurva tegangan - regangan dapat dilihat pada gambar 4.13.
Gambar 4.13 Kurva Stress-Strain pada ketiga spesimen
➢ Komposisi III Resin 65%, Blowing Agent 30%, Serat Batang Kelapa Sawit 5% Dari  kurva  tegangan-regangan  berikut  terlihat  pada  spesimen  I  (1A) mempunyai  nilai  stress
2.186813  MPa  dan  nilai  strain  0.024693.  Pada  spesimen  II  (1B)  mempunyai  nilai  stress  2.145575 MPa  dan  nilai  strain  0.024538.  Pada  spesimen  III  (1C)  mempunyai  nilai  stress  2.426613  MPa  dan nilai strain 0.026888.
Kurva tegangan-regangan dapat dilihat pada gambar 4.14.
0 2 4 6 8 10 12 0 0,005 0,01 STRE SS (M p a) STRAIN (%) GRAFIK STRESS - STRAIN 1A 1B 1C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0,01 0,02 STRE SS (M p a) STRAIN (%) GRAFIK STRESS - STRAIN 2A 2B 2C

## Gambar 4.14 Kurva Stress-Strain pada ketiga specimen

## Hasil Pengujian Tekan
a. Grafik Tegangan-Regangan (Stress-Strain)
Berikut adalah gambar dari kurva tegangan-regangan tiap komposisi:
➢ Komposisi I Resin 85%, Blowing Agent 10%, Serat Batang Kelapa Sawit 5%
Dari  kurva  tegangan-regangan  berikut  terlihat  pada  spesimen  I  (1A) mempunyai  nilai  stress 11.24885  MPa  dan  nilai  strain  0.242797.  Pada  spesimen  II  (1B)  mempunyai  nilai  stress  11.46811 MPa  dan  nilai  strain  0.221275.  Pada  spesimen  III  (1C)  mempunyai  nilai  stress  10.59638  MPa  dan nilai strain 0.243597.
Kurva tegangan-regangan dapat dilihat pada gambar 4.25.
Gambar 4.25 Kurva Stress-Strain pada ketiga spesimen
➢ Komposisi II Resin 85%, Blowing Agent 10%, Serat Batang Kelapa Sawit 5% Dari  kurva  tegangan-regangan  berikut  terlihat  pada  spesimen  I  (2A) mempunyai  nilai  stress 12.95396  MPa  dan  nilai  strain  0.243406.  Pada  spesimen  II  (2B)  mempunyai  nilai  stress  14.76922 MPa dan nilai strain 0.241928. Pada spesimen III (2C) mempunyai nilai stress 11.8354 MPa dan nilai strain 0.238304
Kurva tegangan - regangan dapat dilihat pada gambar 4.26.
0 2 4 6 8 10 12 0 0,005 0,01 STRE SS (M p a) STRAIN (%) GRAFIK STRESS - STRAIN 1A 1B 1C
0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 0,05 0,1 STRE SS (M p a) STRAIN (%) GRAFIK STRESS - STRAIN 1A 1B 1C

## Gambar 4.26 Kurva Stress-Strain pada ketiga spesimen
➢ Komposisi III Resin 65%, Blowing Agent 30%, Serat Batang Kelapa Sawit 5%
Dari  kurva  tegangan-regangan  berikut  terlihat  pada  spesimen  I  (1A)  mempunyai  nilai  stress 2.279802  MPa  dan  nilai  strain  0.245507.  Pada  spesimen  II  (1B)  mempunyai  nilai  stress  2.016307 MPa  dan  nilai  strain  0.243884.  Pada  spesimen  III  (1C)  mempunyai  nilai  stress  2.370203  MPa  dan nilai strain 0.244174.
Kurva tegangan-regangan dapat dilihat pada gambar 4.27.
Gambar 4.27 Kurva Stress-Strain pada ketiga specimen

## 5. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang diperoleh dari pengujian ini adalah sebagai berikut : a. Dari hasil pengujian tarik dan pengujian tekan persentase komposisi yang kuat dan bagus adalah komposisi Resin 85%-Blowing Agent 20%-Serat 5%
b. Nilai  Tegangan rata-rata  dari  hasil  pengujian tarik  adalah  6,1784  MPa  dan  hasil  pengujian tekan 18619473MPa c. Nilai  Regangan  rata-rata  dari  hasil  pengujian tarik  adalah  1,4216  MPa  dan  hasil  pengujian tekan adalah 24,1212618 MPa
d. Nilai  Modulus  Elastisitas  rata-rata  dari  hasil  pengujian  tarik  adalah  450,53192643125  MPa  dan hasil pengujian tekan adalah 54,6442656 MPa e. Dapat  dilihat  hubungan  antara  kekuatan  tarik  dan  kekuatan  tekan.  Semakin  banyak  kandungan Blowing Agent (BA) maka kekuatan tarik dan kekuatan tekan akan menurun.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Smith, 1996. Pengertian Komposit.
0 2 4 6 8 10 12 14 0 0,1 STRE SS (M p a) STRAIN (%) GRAFIK STRESS - STRAIN 2A 2B 2C 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 0,05 STRE SS (M p a) STRAIN (%) GRAFIK STRESS - STRAIN 3A 3B 3C
[2] Http://adenholics.blogspot.com/ 2008/03/komposite.html
[3] Purtanto, Andi. 2011. Http://jipku.com/ Material Komposit .html.
[4] Schwartz M.M, 1984 “Composite Material Handbook”, mc graw-Hill, New York
[5] Http:// wagenugraha.wordpress. com/2008/09/21/material-komposit-tangguh-berbasis-serat-alam
[6] Askeland,  D.R.,  1985,  “The  Science  and  Engineering  of  Material”,  Alternate  Edition,  PWS Engineering, Boston, USA.
[7] http://www.calce.umd.edu/gener al/facilities/hardness_ed_htm
[8] Dieter, E. George, 1993, “Metalurgi Mekanik”, Jakarta: PT. Gelora Aksara Pratama.
[9] Dieter, G.E., 1986, “Mechanical  Metallurgy”, 3 rd Edition, McGraw-Hill, inc
[10]   Callister W.D. Jr., Materials Science & Engineering an Introductio, John Wiley & Sons, 2003 U.S.A