Abstrak — Dalam  dunia  kedokteran  sendiri  mulai  banyak dilakukan  penelitian-penelitian  mengenai  komposit,  seperti pada  sendi,  tulang,  dan  gigi  manusia.  Misalnya  saja  penelitian mengenai  material  gigi  pengganti  pada  manusia  tujuannya untuk  memperololeh  material  yang  aman  dan  nyaman digunakan.  Pada  penelitian  ini  dilakukan  pada  material  gigi tiruan  dari  resin  akrilik  berpenguat  serat  E-glass.  Dan  akan divariasikan  dari  pola  susunan  serat  penguat  tersebut  dari tanpa  hadirnya  serat  penguat  pada  material,  kemudian berpenguat  serat  dengan  pola  susunan  teratur  dan  acak  pada material  gigi  tiruan.  Pada  tahap  pertama  diawali  dengan pembuatan  material  uji,  untuk  kemudian  dilakukan  pengujian bending  sesuai  standar  pengujian  ASTM  D790,  sehingga diketahui  nilai  tegangan  bending  dari  material  gigi  tiruan tersebut.  Setelah  didapatkan  nilai  bending  maksimal  dari material  gigi  tiruan  yang  divariasikan  pola  susunan  serat penguat  dengan  fraksi  volume  7%.  Maka  dilakukan  analisis mengenai  pengaruh  dari  pola  susunan  serat  yang  acak  dan teratur  terhadap  kekuatan  bending  dari  material  gigi  tiruan. Dari  hasil  penelitian  didapatkan  nilai  tegangan  bending maksimal  yang  diperoleh  oleh  material  tanpa  serat  penguat sebesar 42,43 N/mm². Material dengan tambahan serat penguat berpola acak sebesar 51,53 N/mm². Material dengan tambahan serat  penguat  berpola  teratur  antara  47,08  N/mm²  -  64,62 N/mm².
Kata kunci : resin akrilik, serat penguat, pengujian bending, ASTM D790.

## I. PENDAHULUAN
OMPOSIT  adalah  gabungan  dari  dua  material penyusun  yang  menghasilkan  material  baru  dengan karakteristik  yang  lebih  baik  dari  material  awalnya.  Dalam dunia kedokteran sendiri mulai banyak dilakukan penelitian- penelitian mengenai komposit seperti pada sendi, tulang, dan gigi  manusia.  Misalnya  saja  penelitian  mengenai  material gigi pengganti pada manusia tujuannya untuk memperololeh material  yang  aman  dan  nyaman  digunakan.  Penelitian- penelitian  itu  mulai  dari  bahan  apa  yang  digunakan  sebagai material  gigi  tiruan,  komposisi  komposit  dari  gigi  tiruan, hingga  jenis-jenis  serat  yang  dapat  dipakai  sebagai  penguat dalam material gigi tiruan.
Dalam  penelitian  ini  dilakukan  pengujian  bending  untuk material  gigi  tiruan  dengan  variasi  serat  teratur,  acak,  dan tanpa  tambahan  serat.  Untuk  melengkapi  penelitian  yang telah  dilakukan  sebelumnya  dimana  penelitian  dilakukan hanya  untuk  mengetahui  nilai  keausannya  dengan  fraksi volume  serat  yang  ditambahkan  sebesar  7%  adalah  yang memiliki nilai keausan paling kecil [1].
Gambar 1 grafik spesifik wear rate pada beban 2 kg.
Selain  itu  juga  dalam  penelitian  ini  divariasikan  dari  pola susunan seratnya yaitu dengan pola serat acak dan  pola serat teratur.  Tujuannya  adalah  untuk  mengetahui  nilai  tegangan bending  maksimal  yang  dapat  diterima  oleh  material  gigi tiruan dengan standar pengujian ASTM D790 dengan variasi pola  serat  penguat  yang  acak  dan  teratur  dengan  fraksi volume 7%.
Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Zuriah Sitorus,  Awan  Maghfiroh,  Yosephin  Romania,  Syahrul Humaidi pada tahun 2014 bahwa panjang serat 6 mm adalah yang  paling  baik  dalam  memperbaiki  sifat  mekanik  dari resin akrilik[2].

## II. URAIAN PENELITIAN

## A. Pembuatan Komposit
Pada penelitian ini menggunakan material uji yang dibuat dari  resin  akrilik  self  cured  dengan  penambahan  serat penguat E-glass sebesar  7%  (1,62  gram)  dengan  panjang  6 mm  yang  disusun  secara  acak  dan  teratur.  Berdasarkan

## Studi Eksperimental Kekuatan Bending Material Gigi Tiruan Dari Resin Akrilik Berpenguat Fiber Glass Dengan Variasi Susunan Serat Penguat
Ika Wahyu Suryaningsih dan Yusuf Kaelani
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : y_kaelani@me.its.ac.id
K
penelitian  terdahulu  bahwa  semakin  besar  volume  fraksi serat  penguat  yang  diberikan  pada  resin  menyebabkan  laju keausan  yang  cenderung  menurun.  Namun,  apabila  volume serat  yang  ditambahkan  pada  material  gigi  tiruan  lebih  dari 7%  dapat  menimbulkan  keausan  fatigue.  Hal  ini  terbukti pada fraksi serat 7% yang menunjukkan bekas pengelupasan akibat keausan fatigue[3].
Material uji pada penelitian ini dibuat berdasarkan standar ASTM D790 dengan metode pengujian three point bending . Jarak  antar  penumpu  pada  pengujian  ini  sebesar  80  mm. Material  uji  yang  digunakan  memiliki  ukuran  panjang sebesar  ±96  mm,  lebar  sebesar  ±19  mm,  dengan  ketebalan sebesar ±5 mm.

## Gambar2. Material  uji
Pembuatan  material  diawali  dengan  pembuatan  cetakan yang  terbuat  dari  gips  agar  material  memiliki  ukuran  yang sesuai  dengan  standar  yang  sudah  ditentukan.  Dan  material dibuat  dengan  mencampurkan  antara  monomer  dan  liquid,. Sebelum  dituangkan  kedalam  cetakan  harus  dipastikan terlebih  dahulu  bahwa  campuran  monomer  dengan  liquid tadi  mencapai  posisi dough  stage selama  1  hingga  2  menit. Kemudian  material  uji  ditunggu  hingga  kering  selama  30 menit.  Yang  membedakan  antara  material  denga  tambahan serat berpola acak dan teratur adalah cara pencampuran dan peletakan material.

## B. Pengujian Bending
Gigi manusia berfungsi untuk mengunyah atau mencabik- cabik makanan, sehingga makanan lebih mudah dicerna oleh tubuh.  Dan  mekanisme  pada  saat  manusia  mengunyah  atau menggigit  makanan  dapat  diumpamakan  seperti  dikenai beban  pada  gigi  tersebut  sehingga  menimbulkan  bending. Makanan  yang  digigit  atau  dikunyah  akan  memberikan tekanan  pada  gigi.  Oleh  sebab  itu  dilakukan  pengujian bending  karena  pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengukur kekuatan  material  karena  pembebanan  yang  diberikan, sehingga  dapat  diketahui  kekuatan  dari  material  gigi  tiruan. Pengujian  bending  ini  menggunakan  metode three  point bending ,  caranya  adalah  spesimen  uji  ditumpu  pada  kedua ujungnya  dan  diberikan  beban  diantara  kedua  penumpu tersebut hingga spesimen uji tersebut rusak atau patah. [4].
Gambar 3. Pengujian bending metode three point bending [5]
Dari  pengujian  bending  yang  dilakukan  akan  didapatkan nilai beban yang mampu diterima material gigi tiruan hingga patah.  Pengujian  dilakukan  dengan  menggunakan  alat  uji bending autograph tipe AG 10 TE Shimadzu. Pada gambar 4 juga  dapat  diketahui  skema  dari  pengujian  bending  yang dilakukan pada material uji gigi tiruan.
Gambar 4. Mesin uji bending autograph AG 10 TE, Shimadzu

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan standar ASTM D790 untuk mengetahui nilai tegangan bending maksimal pada material gigi tiruan seperti berikut :

## (1)
Tegangan bending maksimal atau   dihitung berdasarkan persamaan (1) dalam satuan Mpa, P adalah beban maksimal yang  mampu  diterima oleh material uji dalam satuan kgf. L adalah jarak antar penumpu, b adalah lebar dari material uji dan d merupakan ketebalan material uji (dalam satuan mm). Kemudian  akan  didapatkan  nillai  beban  yang  mampu diterima  material  uji  dan  dari  pengujian  yang  telah dilakukan.  Setelah  itu  dilakukan  perhitungan  nilai  tegangan bending  maksimal  pada  material  uji  gigi  tiruan  berdasarkan persamaan  (1).  Berikut  ini  adalah  tabel  yang  menunjukkan nilai tegangan bending pada tiap material :
Tabel 1 nilai tegang bnding maksimal material gigi tiruan.
Selain  itu, nilai tegangan bending juga dapat dilihat pada gambar  5.  Perbedaan  nilai  yang  dimiliki  antara  material dengan  tambahan  serat  berpola  acak  dan  material  dengan tambahan  serat  berpola  teratur  adalah  jumlah  serat  pada penampang  yang  patah  untuk  material  dengan  tambahan serat  berpola  teratur  lebih  banyak.  Pada  material  dengan tambahan  serat  berpola  acak,  posisi  seratnya  yang  tumpang tindih  tidak  beraturan  menyebabkan  jumlah  serat  yang mampu  menyerap  beban  tidak  banyak.  Dan  pada  material dengan  tambahan  serat  berpola  teratur,  jumlah  seratnya cukup  untuk  menerima  beban  yang  besar  karena  posisinya yang  teratur  sehingga  serat  yang  terdistribusi  ke  seluruh material  mampu  menerima  beban  secara  maksimal.  Namun nilai  yang  diperoleh  kurang  seragam  jika  dibandingkan dengan material dengan tambahan serat berpola acak.
Gambar 5. Grafik tegangan bending tiap material uji.
Untuk melengkapi analisis dan pembahasan pada material gigi  tiruan,  maka  analisis  juga  dilakukan  dengan menggunakan  foto  material  uji  untuk  mengatahui  pola patahan  yang  terjadi  pada  material  uji  pada  masing-masing variasi pola susunan serat penguat .
Gambar 6. Material tanpa tambahan serat penguat.
Pada  gambar  6  menunjukkan  gambar  material  uji  tanpa adanya tambahan serat penguat.  Melalui pola patahan yang terlihat  juga  dapat  diketahui  bahwa  bagian permukaan yang patah  tidak  memiliki  serabut  dan  cenderung  halus.  Hal tersebut menunjukkan bahwa material tersebut adalah getas. Mekanisme  patah  yang  terjadi  pada  material  ada  dua,  yaitu material yang langsung mengalami patah ketika diberi beban dan  material  yang  patah  dengan  diawali  adanya  delaminasi atau  regangan  terlebih dahulu. Untuk material tanpa adanya tambahan  serat  tersebut  langsung  patah  tanpa  mengalami proses  penyerapan  beban  oleh  serat  karena  tidak  ada hadirnya serat penguat pada material tersebut.
Gambar 7. Material dengan tambahan serat berpola  acak .
Pada  gambar  7  tersebut  menunjukan  gambar  material  uji dengan  adanya  tambahan  serat  berpola  acak.  Melalui  pola patahan  pada  material  juga  dapat  diketahui  bahwa  pada bagian permukaan material yang patah tersebut permukaanya  kasar.  Dan  itu  menunujukan  bahwa  material gigi  tiruan  dengan  hadirnya  serat  penguat  memiliki  sifat yang ulet. Kemudian dilakukan analisis pada semua material uji  dengan  tambahan  serat  berpola  acak  dimana  serat  patah bersamaan  dengan  patahnya  material  karena  serat  dengan resin  yang  terdapat  pada  material  tersebut  dapat  menyatu dengan baik. Sehingga material tidak mengalami delaminasi terlebih  dahulu.  Namun,  karena  posisi  serat  yang  acak  atau saling  tumpang tindih menyebabkan serat rawan patah yang mengakibatkan beban yang diserap juga kurang maksimal.
Pada  gambar  8  di  atas  menunjukan  gambar  material  uji dengan  adanya  tambahan  serat  berpola  teratur.  Melalui permukaan  patahan  pada  material  dapat  diketahui    bahwa dengan  hadirnya serat penguat, material akan memiliki sifat yang  ulet.  Pada  material  yang  pertama  memiliki  nilai tegangan  bending  yang  paling  tinggi  karena  dalam  proses pembuatannya  antara  resin  akrilik  dengan  serat  penguatnya dapat  menyatu  dengan  baik.  Hal  ini  dapat  diketahui  dari permukaan  patahnya  bahwa  serat  pada  material  pertama turut patah bersama dengan resin tanpa meninggalkan lubang pada sisi material yang lainnya. Pada material kedua bagian permukaan  patahnya  terlihat  bahwa  seratnya  tidak  turut patah bersamaan dengan patahnya material. Ini dapat terjadi karena  antara  serat  dengan  resin  kurang  dapat  menyatu dengan  baik,  sehingga  serat  mengalami  delaminasi.  Jadi ketika  diberi  beban  material  tersebut  mampu  menyerap beban secara maksimal dan memiliki nilai tegangan bending yang paling tinggi.
Gambar  9  di  bawah  ini  menunjukkan  bahwa  material  uji yang terdiri atas resin dan serat yang diberikan pembebanan daei  bagian  atas.  Dengan  posisi  beban  terhadap  material dapat  terlihat  seperti  gambar  9  dan  orientasi  serat  yang disusun secara teratur.
Gambar 9. Posisi serat pada material uji.
Pada  gambar  10,  terlihat  bahwa  material  berpola  serat teratur  yang  kedua,  mengalami  patah  yang  diawali  dengan adanya  delaminasi.  Delaminasi  adalah  terlepasnya  ikatan antar lamina khusus pada komposit dengan penguat. Karena adanya  delaminasi  pada  material  kedua  tersebut  serat  yang semakin  lama  diberi  beban  akan  membuat  serat  tersebut terlepas  dengan  resinnya,  dan  pada  gambar  10  ditunjukan dengan  bagian  yang  berwarna  kuning.  Karena  beban  yang diberikan,  material  patah  secara  cepat  dari  bagian  atas lapisan  serat  dan  berlanjut  pada  bagian  bawah  serat. Sehingga  menimbulkan  permukaan  patah  yang  yang  tidak rata pada material.

## Gambar 10. Mekanisme patahan pada material.
Gambar  11  di  bawah  ini  adalah  gambar  material  setelah patah.    Karena  diawali  oleh    delaminasi  pada  serat    ketika beban  mulai  diberikan  lalu    material  patah  secara  cepat  di lapisan  yang  bebeda.  Terlihat  bahwa  patahan  material  uji tersebut pada permukaan patah diatas lapisan  serat berbeda dengan  pada  bagian  bawahnya.  Selain  itu  terdapat  lubang bekas  menempelnya  serat  pada  salah  satu  bagian  material. Sehingga  beban  yang  mampu  diterima  oleh  material tambahan  serat  berpola  teratur  yang  kedua  tidak  dapat maksimal seperti halnya material yang pertama.
Gambar 11. Patahan material hasil pengujian.

## IV. KESIMPULAN
Tegangan  bending  maksimal  yang  mampu  diterima material  gigi  tiruan  untuk  material  tanpa  tambahan  serat penguat  sebesar  42,43  N/mm².  Material  dengan  tambahan serat  penguat  berpola  acak  sebesar  51,35  N/mm².  Dan material  dengan  tambahan  serat  penguat  berpola  teratur antara  47,08  N/mm²  sampai  64,62  N/mm².  Hal  ini  karena komposit  material  gigi  tiruan  dengan  susunan  serat  penguat berpola  teratur  lebih  mudah  mengalami  delaminasi.  Oleh sebab  itu,  kekuatan  bending  material  komposit  dengan tambahan serat teratur memiliki harga yang bervariasi.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  Ika  W.S  ingin  mengucapkan  terima  kasih kepada Laboratorium Fakultas Kedokteran  Gigi  Universitas Airlangga  yang  telah  membantu  dalam  pembuatan  material uji.  Dan  kepada  Laboratorium  Dasar  Bersama  Universitas Airlangga  yang  telah  membantu  dalam  pelaksanaan pengujian bending untuk pengambilan data.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Widianingrum,  Dwi  Tarina, Studi  Eksperimental  Laju  Keausan (Spesific  Wear  Rate)  Resin  Akrilik  dengan  Penambahan  Serat Penguat  pada  Dental  Prosthesis, Jurnal  Teknik  ITS  Vol.1,  ISSN: 2301-9271,(2012).
[2] Zuriah  Sitorus,  Awan  Maghfirah,  Yosephin  Romania,  Syahrul Humaidi.  2014. Sifat  Mekanik  Gigi  Tiruan  Akrilik  dengan  Penguat Serat  Gelas. Departemen  Fisika,  FMIPA,  Universitas  Sumatera Utara, Medan.
[3] Kaelani,Yusuf  , Laju  Keausan (Spesific Wear Rate) Material Resin Akrilik Dengan Penambahan Serat Penguat Pada Dental Prosthesis , Proceding SNTTM Teknik Mesin XI dan Thermofluid IV,(2012).
[4] Annur,  Hikmah, Pengujian  Bending  Biomaterial  Hidroksiapatit Dari  Tulang  Sapi  sebagai  Prosthesys  Sendi  Rahang(TMJ)  pada manusia, Jurnal Teknik ITS Vol 4., ISSN : 2337-3539, (2015).
[5] Annual  Book  of  ASTM  Standards, D790. Standard Test Method for
Flexural and Reinforced Plastics AND Electrical Insulating Material (Metric). American Society for Testing and Material (1984).