PERBANDINGAN KARAKTERISTIK SERAT KARBON ANTARA METODE MANUAL LAY- UP DAN VACUUM INFUSION DENGAN PENGGUNAAN FRAKSI BERAT SERAT 60%
Gatot Eka Pramono 1 , Setya Permana Sutisna 2
1,2 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Ibn Khaldun Bogor Jl.K.H.Soleh Iskandar km 2, Kedung Badak Tanah Sareal, Bogor  16162
1 gatot@ft.uika-bogor.ac.id, 2 setperna@gmail.com

## ABSTRAK
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  menentukan  perbedaan  karakteristik  material  komposit  serat  karbon dengan  dua  metode  laminasi  antara manual  lay-up dan vacuum  infusion .  Penelitian  terbagi  dalam beberapa tahapan. Tahap  pertama  pembuatan  specimen  komposit  dengan  fraksi berat  serat  60%  dengan lapisan  serat  sebanyak  10  layer  untuk  uji  tarik  dan  40  layer  untuk  uji  impak.  Matriks  yang  digunakan yaitu  resin  epoksi.  Tahap  kedua  adalah  pengujian  bajan  komposit.  Pengujian  yang  dilakukan  yaitu  uji tarik  dan  uji  impak.  Uji  tarik  dilakukan  dengan  menggunakan  standar  ASTM  D3039  dan  uji  impak menggunakan  standar  ASTM  6110.  Tahap  terakhir  yaitu  hasil  Analisa  data  dan  pembahasan.  Hasil pengujian  kekuatan  tarik  komposit  dengan  metode vacuum  infusion memiliki  kekuatan  tarik  dan  harga impak paling baik dengan kekuatan tarik sebesar 595.63 MPa dan modulus elastisitas sebesar 6976 MPa sedangkan energi yang diserap 2433.65 J dengan harga impaknya 33.25 J/cm 2 . Pengujian pada specimen metode manual  lay-up memiliki  kekuatan  tarik  sebesar  581.93  MPa  dan  modulus  elastisitas  sebesar 10.241 MPa sedangkan energi yang diserap 2212.59 J dengan harga impak 29.41 J/cm 2 . Berdasarkan hasil tersebut  dapat  dikatakan  metode vacuum  infusion memiliki  karakteristik  yang  lebih  baik  dibandingkan metode manual lay-up .
Kata kunci : karakteristik komposit, kompsit serat karbon, manual lay-up , vacuum infusion

## PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  dan  industri  di dunia  saat  ini  berkembang  sangat  pesat,  tidak terkecuali  halnya  dengan  teknologi  di  bidang ilmu  material.  seiring  meningkatnya  kebutuhan dunia industri terhadap material dengan karakteristik  yang  sepadan  dengan  logam. Kebutuhan akan penggunaan material yang baik mendorong sebagian orang untuk mengembangkan ilmu-ilmu material salah satunya  adalah  komposit.  Komposit  memiliki keunggulan dari logam yaitu dari segi kekuatan, mudah  di  atur  memiliki  kekuatan  lelah  yang lebih  baik,  memiliki  kekuatan  yang  tinggi  dan lebih  ringan  serta  tahan  korosi.  Salah  satu material  komposit  yang  saat  ini  banyak  di gunakan adalah serat karbon.
Serat  karbon  (karbon  fiber)  sebagai alternative serat grafit, grafit karbon atau karbon fiber  adalah  bahan  yang  terdiri  dari  serat  yang sangat  tipis  sekitar  0.005-0.010  mm  dan sebagian  besar  terdiri  dari  atom  karbon.  Atom
karbon  yang  terikat  bersama  dalam  kristal mikroskopis  yang  lebih  atau  kurang  sesuai sejajar dengan sumbu panjang serat. kesesuaiankeristal  membuat  serat  yang  sangat kuat  dan  ringan.  Serat  karbon  memiliki  banyak pola  menenun  yang  berbeda  dan  dapat  di kombinasikan  dengan  resin  atau  di  cetak  untuk membentuk  material  komposit  seperti  platik yang  di  perkuat  serat  karbon.  Kepadatan  serat karbon juga lebih rendah daripada baja, sehingga ideal  untuk  aplikasi  yang  memerlukan  berat benda  yang  rendah.  Sifat  dari  serat  karbon seperti kekuatan tarik tinggi, berat badan rendah, dan  ekspansi  termal  rendah  membuatnya  sangat populer  di  gunakan  dalam  berbagai  macam  hal seperti  industri  otomotif,  pesawar  terbang peralatan olahraga dan yang lain nya.[4]

## METODOLOGI PENELITIAN
Metode  penelitian  ini  menganalisa  dan membandingkan  benda  uji  material  komposit serat  karbon  antara  metode manual  lay-up dengan  metode vacuum  infusion. Diagram  alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.

## Gambar 1 diagram alir proses penelitian
Desain standar pengujian dan perhitungan  material  komposit  berpenguat  serat karbon  dengan  matriks  resin  epoksi.  Parameter yang  mendasar  untukm  endapatkan  material properties di setiap komposisi meliputi
 Pengujian tarik
 Pengujian impak
Parameter desain benda uji ( spesimen ) dan standar pengujian dapat dilihat pada tabel 1 Tabel 1 Hasil pengujian tarik
Proses pembuatan komposit ini
menggunakan dua metode yaitu metode Metode Mnual  Lay-up dan  metode vacuum  impusion. komposisi  pencampuran  komposit  dari  dua metode tersebut. Untuk ui tarik menggunakan 10 layer  serat  dengan  fraksi  berat  60%  serat  dan 40% matrix. Untuk pengujian impak
menggunakan 40 layer serat dengan berat fraksi berat berat 60% serat dan 40% matrix.
Pengujian material komposit pada karbon bertujuan untuk mengetahui karakterisasi yang  dimiliki  pada  setiap  spesimen  material komposit.  Tempat  pelaksanaan  pengujian  di Laboratorium  Proses  Produksi  Universitas  Ibn Khaldun  Bogor.  Adapun  parameter  pengujian meliputi:
Pengujian  uji  tarik  digunakan  untuk mengukur  ketahanan  suatu  material  terhadap gaya  statis  yang  diberikan  secara  lambat. Sebelum  pengujian  material  komposit  dibentuk sesauai  standar  pengujian  Tarik  ASTM  3039 seperti  pada  Gambar  2. Material  komposit  yang sudah  dibentuk  ke  spesimen  uji  tarik  apabila mendapat  gaya  tarik,  maka  spesimen  akan bertambah panjang. Pertambahan panjang benda apabila  dibagi  dengan  panjang  semula  maka dinamakan  regangan,  sedangkan  spesimen bekerja  suatu  gaya  dan  dibagi  dengan  luas penampang dari spesimen dinamakan tegangan.

## Gambar 2 bentuk spesimen uji tarik
Pengujian Impak
Pengujian impak dilakukan untuk mengetahui kerapuhan, keuletan, dan
ketangguhan  bahan.  Dasar  pengujian  impak adalah  penyerapan  energi  potensial  dari  beban yang  berayun  menumbuk  benda  uji  sehingga benda  uji  mengalami  deformasi  plastis.  Energi yang  diserap  lebih  besar,  maka  akan  terjadi perpatahan  pada  benda  uji.  Sebelum  pengujian impak komposit dibentuk sesuai standar pengujian  impak  ASTM  D6110  yang  dapat dilhat pada Gambar 3.
Gambar 3 bentuk spesimen uji impak Mulai Identifikasi masalah dan solusi Persiapan bahan dan alat Pabrikasi komposit Pengujian Pengolahan dan analisis data Selesai

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  pembuatan  sampel  komposit  serat karbon  dengan  menggunakan  dua  metode  yaitu metode  vacuum  infusion dan manual  lay-up di buat  3  spesimen  uji  tarik  dari  masing-masing metode,  hasil  dari  dua  metode  tersebut  akan  di bandingkan  satu  sama  lainnya.  Adapun  fraksi berat yang di gunakan dalam penelitian ini ialah 60%,  serat  karbon  dengan  10  layer  serat  dan 40% resin. Hasil pembutatan komposit berpenguat  serat  karbonn  dapat  kita  lihat  pada Gambar 4

## Gambar 4 spesimen sebelum uji Tarik
Setelah  komposit  serat  karbon  di  cetak dan  di  bentuk  sesuai  spesimen  uji  tarik berdasarkan  standar  ASTM  D3039  kemudian  di lakukan  pengujian  uji  tarik  pada  komposit tersebut, gambar 5 menunjukan gambar komposit setelah di uji tarik.

## Gambar 5 spesimen setelah uji tarik
Berikut ini pada tabel 2 ditampilkan data hasil  pengujian  tarik  dan  analisa  komposit  serat karbon  antara  metode manual  lay-up dan vacuum  infusion sesuai  dengan  alat  uji  tarik yang  di  gunakan  pada  proses  uji  tarik  komposit tersebut .

## Tabel 2 Hasil pengujian tarik
Hasil  pengujian  tarik  sampel  komposit berpenguat karbon antara metode manual lay-up dan vacuum  infusion ,  kemudian  diperoleh  data yang selanjutnya diolah untuk mendapatkan data kekuatan tarik, regangan, dan modulus elastisitas. Data yang diperoleh dapat ditunjukkan pada tabel 4
Tabel  4  Karakteristik  kekuatan  Tarik, regangan,  dan  modulus  elastisitas  komposit serat karbon
Dari  hasil  pengujian  uji  tarik  di  dapat kekuatan  tarik  maksimum  dengan  nilai tertinggi pada  spesimen  3  dengan  metode vacuum infusion yaitu  sebesar  616,17  MPa.  Gambar  3.3 menunjukan  diagram  perbedaan  kekuatan  hasil pengujian uji tarik dan kekuatan maksimal untuk setiap  spesimen.  Gambar  6  menunjukkan perbandingan  kekuatan  tarik  komposit  karbon metode manual lay-up dan vacuum infusion.

## Gambar 6 perbandingan karakteristik kekuatan tarik serat karbon
Suatu  bahan  yang  memiliki  kekakuan tinggi  bila  mendapat  bebaan  (dalam  batas elastisnya)  akan  mengalami  deformasi  elastis tetapi  hanya  sedikit  saja.  Kekakuan  bahan biasanya  ditunjukkan  oleh  modulus  elastisitas. Makin besar modulus elastisitas komposit, maka semakin kaku bahan komposit tersebut. Penelitian  ini  diperoleh  bahan  komposit  yang memiliki modulus elastisitas rata-rata 6.976 MPa untuk metode vacuum infusion dan 10.241 MPa untuk metode manual lay-up.
Pada  pada  ganbar  grafik  7  diperoleh komposit  dengan  modulus  elastisitas  tertinggi dari  metode manual  lay-up yaitu  sekitar  10.241 MPa  sedangkan  nilai  modulus  elastisitas terendah  di  dapat  dari  komposit  dengan  metode vacuum infusion yaitu sektar 6.976 MPa.

## Gambar 7 modulus elastisitas komposit serat karbon
Data  hasil  pengujian  impak  komposit serat  karbon  antar  metode manual  lay-up dan vacuum  infusion dan  dengan  fraksi  berat  serat
60%  dengan  40  layer  serat,  di  tunjukan  pada Tabel 3.3 di dalam Tabel 5 ini di tunjukan energi yang  di  serap  dan  besarnya  nilai  H2  pada masing-masing  specimen.  Pada  Gambar  3.5 dapat  kita  lihat  specimen  uji  impak  sebelum  di lakukan pengujian impak.

## Gambar 3.5 spesimen uji impak

## Tabel 5 hasil pengujian impak
Data hasil pengujian impak serat karbon antara  metode manual  lay-up  dan  vacuum infusion dapat kita lihat pada tabel 3.4 Pada tabel 6  dapat  kita  lihat  nilai  energy  serap  dan  harga impak  yang  di  dapatkan  dari  hasil  pengujian tersebut.
Tabel 6 Hasil analisa pengujian impak
Dari  hasil  pengujian  impak  antara metode manual  lay-up dan vacuum  infusion kemudian  di  buat  grafik  perbandingan  antara
kedua  metode  tersebut,  pada  Gambar  7  berikut disajikan  grafik  perbandingan  antara metode manual lay-up dan vacuum infusion.
Gambar 7 Perbedaan kekuatan impak metode manual lay-up dengan vacuum infusion
Gambar 8 Perbedaan penyerapan energi metode manual lay-up dengan vacuum infusion
Energi  serap  dan  kekuatann  impak dengan metode vacuum infusion cenderung lebih tinggi di bandingkan dengan metode manual lay- up,  hal  ini  di  sebabkan  pada  spesimen  uji  dari metode vacuum  infusion jarak  antara  lapisan serat  dengan  serat  yang  lain  nya  lebih  rapat  hal ini disebabkan dalam proses pembuatan specimen  untuk  metode vacuum  infusion ada tekanan  dari vacuum  mesh terhadap  serat sehingga serat tersebut lebih rapet dan distribusi matrik rebih merata pada setiap lapisan serat hal ini  lah  yang  membuat  specimen  uji  impak  dari metode vacuum  infusion lebih  kuat  menerima beban kejut dari pendulum. Dalam penelitian ini
energi  serap  rata-rata  dari  metode vacuum infusion ialah  sebesar  2.433,65  J  dan  harga impak  rata-rata  33,25  J/cm 2 sedangkan  energi serap yang di hasilkan dari peruses manual lay- up adalah  2.212.59  J  dan  harga  impak  rata-rata 29,41 J/cm 2 .

## KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  dan  pengamatan komposit dengan berpenguat serat karbon antara metode manual  lay-up dan vacuum  infusion dengan  fraksi  berat  serat  60%.  Dan  selanjutnya di  lakukan  pengujian  karakteristik  dari  masing- masing  spesimen  komposit  tersebut  adapun pengujian  yang  di  lakukan  ialah  pengujian  tarik dan  pengujian  impak.  Dari  hasil  pngujian tersebut  maka  di  peroleh  beberapa  kesimpulan sebagai berikut.
1. Kekuatan komposit serat karbon dengan menggunakan  metode vacuum  infusion lebih  kuat  di  bandinggkan  metode manual  lay-up dengan  kekuatan  tarik rata-rata  595,63  MPa  dengan  modelus elastisitas  6.976  MPa  dengan  kekuatan impak  rata-rata  33,25  J/cm2  dan  energi yang  di  serap  2.433,65  J.  sedangkan hasil dari kekuatan tarik dengan metode manual  lay-up  ialah  581,93  MPa  dan modulus  elastisitas  sebesar  10.241MPa dan  kekuatan  impak  rata-rata  29,41 J/cm²  dan  besar  energi  yang  di  serap ialah  2.212,59  J  hal  ini  membuktikan bahwa dalam peruses pembuatan sebuah komposit  harus  di  perhatikan  pula distribusi  matik  dengan  serat  agar merata pada saat pelaminasian serat. 2. Dalam metode vacuum infusion pendistribusian  matrik  (resin)  bisa merata  karena  adanya  tekanan  dari vacuum yang  mendorong  lapisan  paling atas  serat  dan  sisa-sisa  udara  yang terjebak  di  antara  anyaman  serat  dapat terbawa  oleh vacuum hal  ini  membuat distribusi penguat (resin) menjadi merata  dan  meminimalisir  adanya void pada lapisan serat.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Suwanto, Bodja.
2010. Pengaruh Temperatur Post-Curing Terhadap Kekuatan  Tarik  Komposit  Epoksi  Resin Yang  Diperkuat  Woven  Serat  Pisang, Jurusan  Teknik  Sipil  Politeknik  Negeri Semarang. [2]  Salahudin, Xander. 2012, Kaji Pengembangan  Serat  Daun  Pandan  Di Kabupaten Magelang Sebagai Bahan
Komposit Interior Mobil. Universitas Tidar
Magelang.
[3]  Irfansyah,  M  nur  Analisa  Perbandingan Karakteristik  Komposit  Serat  Abaka  Dan
Serat E - Glass Dengan Orientasi searah Dan Anyaman  Dua  Arah  Pada  Penggunaan Fraksi  Berat  Serat  5%,  10%,  Dan  15%. Universitas Ibn khaldun Bogor.
[4]  Sutrisno,  2002,  Analisa  sifat  Mekanik  dan
KeuataN bakar Nano Komposit Geothermal-  Serat  karbon.  Universitas Brawijaya Malang
[5]  Mallick,  P.K.  2008. Fiber  Reinforced
Composite : Materials , Manufacturing , and Design ,  Third  edition,  Taylor  and  Francis, LLC., New York.
[6] Setyawan,  Paryanto  Dwi,  Nasmi  Herlina Sari,  Dewa  Gede  Pertama  Puta,  2012.
Pengaruh  Orientasi  dan  Fraksi  Volume Serat Daun Nanas (ANANAS COMOSUS) Terhadap Kekuatan Tarik Komposit
Polyester  Tak  Jenuh  (UP),  Universitas
Mataram, Nusa Tenggara Barat.
[7]  Pramono,  Agus  Karakteristik  Kompopsit Karbon-Karbon  Berbasis  Limbah  Organik Hasil  proses  Tekanan  Panas.  Universitas Indonesia 2012
[8]  Harnulus,  Rendi.  2015.  Analisa  Kekuatan Plat  Stopper  Pada  Mesin  Uji  Tarik Hidrolik.  Labotratorium  Metalurgi  Fisik Universitas IBN khaldun Bogor
[9]   Aris Purwanto N Optimasi Tata Letak area produksi galangan kapal fiber.
[10]  Calister,  D  wiliam.1999.  Fundimental  of Materials Science And Engginering