Pembuatan dan Pengujian Panel Honeycomb Sandwich dengan Inti Berbentuk Gelombang Berbahan Komposit Serat Bambu
Marsono, Sarah Fauziyyah Hanifa, Faizal Akbar
Teknik Mesin, Fakultas Teknik Industri, Institut Teknologi Nasional Bandung, Indonesia Email: marsono@itenas.ac.id
Received 2 Februari 2021 | Revised 15 Juli 2021 | Accepted 22 Juli 2021

## ABSTRAK
Dalam penelitian ini, komposit serat bambu dibuat menjadi panel struktur honeycomb sandwich dan diuji untuk mengukur kemungkinan pemanfaatannya sebagai bahan untuk membuat sudu turbin angin sumbu vertical. Honeycomb sanwich serat bambu yang dibuat memiliki inti (core) yang berbentuk gelombang sinus pada arah memanjang panel. Sebagai pengikat pada komposit ini digunakan resin polyester. Panel honeycomb  sandwich  yang  dibuat  memiliki  panjang  500mm  dan  lebar  200mm,  sedangkan  tebal  panel dibuat  dengan    dua  variasi,  yaitu  dengan  tinggi  inti  honeycomb  12mm  dan    17mm.  Panel  honeycomb sandwich ini diuji dengan uji bending untuk mendapatkan angka kekuatan lentur (flexural strength) dan angka  kekakuan  (stiffness).  Dari  tiga  panel  yang  dibuat  identik  untuk  masih-masing  ketinggian  inti honeycomb, diperoleh angka kekuatan lentur dan kekakuan terbesar pada panel dengan ketinggian inti honeycomb17mm, yaitu dengan angka kekuatan lentur 0,91kg/mm 2 dan angka kekakuan 11,35kg/mm
Kata kunci : honeycomb sandwich, komposit serat bambu,gelombang sinus,kekuatan lentur, kekakuan.

## ABSTRACT
In this research, bamboo fiber composite are made into honeycomb sandwich structure panel and to be tested for its ability as a material for vertical axis wind turbine blades. Bamboo fiber honeycomb sandwich had a sinusoidal-shaped core in the longitudinal direction of the panel. Polyester resin was used as a binder on this composite. The honeycomb panels that have been made have a length of 500mm and a width of 200mm. The thickness of the panels was made of two variations, which was has 12mm and 17mm honeycomb core-height.  The  honeycomb  sandwich  panel  was  tested  by  bending  test  to  obtain  flexural  strength  and stiffness.  From  the  three  panels  that  have  been  made  in  identical  dimension  for  each  honeycomb  core- height, the highest flexural strength and stiffness was obtained in the specimen with the honeycomb core- height of 17mm, with a flexural strength of 0,91kg/mm 2 and astiffness of 11,35kg/mm.
Keywords : honeycomb sandwich, bamboo fiber composite, sinusoidal wave,  flexurall strength, stiffness.

## 1. PENDAHULUAN
Angin adalah sumber daya yang sangat mudah untuk didapatkan dengan biaya yang murah dan tidak akan  pernah  habis.  Pemanfaatan  energi  angin  yang  dikonversikan  menjadi  energi  listrik  dengan memamfaatkan  turbin  angin  akan  menjadi  salah  satu  solusi  dari  permasalahan  krisis  energi  saat  ini. Pemanfaatan  energi  angin  sebagai  sumber  energi  alternatif  akan  sangat  membantu  mengurangi ketergantungan  terhadap  sumber  energi  fosil  dan  tentunya  akan  membantu  mengurangi  emisi karbondioksida, karbonmonoksida serta pencemar udara lainnya sebagai produk dari pembakaran bahan bakar fosil yang tidak sempurna yang akan berdampak terhadap perubahan iklim global [1].
Salah satu tantangan besar dari pengembangan turbin angin adalah pemanfaatan material alternatif untuk mendapatkan sudu yang memiliki kekuatan dan kekakuan yang cukup  tinggi namun memiliki bobot yang ringan. Kekakuan sudu yang rendah akan berdampak terhadap perubahan bentuk dan dimensi sudu. Hal  ini  akan  mengakibatkan  penurunan  kinerja  turbin  angin.  Salah  satu  inovasi  yang  telah dikembangkan di beberapa negara seperti Jepang dan China terkait dengan material untuk membuat sudu turbin angin adalah pemanfaatan serat bambu sebagai alternatif dari penggunaan serat kaca dan serat karbon [2].
Bambu adalah salah satu alternatif  bahan baku serat alami lignoselulosa yang memiliki potensi paling besar karena tanaman in paling cepat tumbuh. Bambu banyak ditemukan di daerah tropis dan sub-tropis [3]. Dengan ketersediaan yang melimpah, bambu memiliki kelebihan dalam hal harganya yang murah. Bambu juga memiliki sifat ramah lingkungan karena mudah terurai serta tidak memiliki dampak buruk terhadap kesehatan manusia [4]. Bambu yang merupakan serat alami memiliki sifat dapat diperbaharui ( renewable ) serta memiliki sustainabilitas yang lebih baik dibandingkan serat sintetik seperti serta kaca dan serat karbon [5].
Aplikasi serat bambu pada komposit berpenguat serat (FRC = Fiber Reinforce Composite ) memberikan dampak yang signifikan karena memiliki kekuatan dan kekakuan yang tinggi. Dibandingkan dengan serat alami yang lain, serat bambu memiliki ketangguhan dan kekuatan yang lebih tinggi, densitas yang rendah  serta  kekuatan  spesifik  ( specific  strength )  yang  cukup  baik.  Hal  ini  membuat  bambu  setara dengan  serat  kaca  dalam  hal  kekuatan  spesifiknya.  Jika  dibandingkan  dengan  baja  lunak,  kekuatan spesifik dari bambu bisa mencapai 3 sampai 4 kali dari kekuatan spesifik baja lunak [5].
Pengembangan material dengan struktur sandwich bertujuan untuk mendapatkan material dengan bobot yang ringan ( light weight ) dengan kekuatan ( strength ) dan kekakuan ( stiffness ) yang tinggi. Material dengan struktur sandwich akan memiliki kekuatan spesifik (rasio kekuatan persatuan berat) yang lebih tinggi  daripada  material  dalam  bentuk  padat  (pejal).  Bahan  polimer  berpenguat  serat  (FRP  = Fiber Reinforce Polymer ) telah digunakan untuk membuat material dengan struktur sandwich sejak akhir abad 20,  dimana  sebelumnya  material  dengan  struktur sandwich dibuat  hanya  dengan  bahan  logam. Penggunaan  FRP  akan  membuat  material  dengan  struktur sandwich menjadi  semakin  ringan  jika dibandingkan  penggunaan  bahan  logam.  Material  FRP  juga  mudah  dibentuk  untuk  mendapatkan geometri yang kompleks [6].
Material  dengan  struktur sandwich secara  umum  memiliki  tiga  bagian  utama,  yaitu  satu  bagian  inti ( core ) dan dua bagian kulit ( face/skin ). Bagian kulit yang terletak dibagian luar dibuat dengan material yang  relatif  tipis,  kaku  dan  kuat.  Kedua  kulit  dipisahkan  oleh  material  inti  yang  tebal.  Material  inti struktur sandwich umumnya memiliki bentuk berongga yang berupa bentuk sarang lebah ( honeycomb ), bentuk sel ( cellular ) ataupun busa ( foam ) [7], [8]. Inti dengan bentuk bergelombang ( corrugated core ) mulai dikenal sejak awal abad 20 dengan beberapa variasi bentuk. Bentuk inti gelombang yang paling sering digunakan adalah bentuk sinusoidal dan trapezoidal [6]. Struktur sandwich dengan inti berbentuk gelombang memiliki kelebihan untuk menahan beban tekan dan beban geser. Inti berbentuk gelombang memiliki kekuatan 3 sampai 7 kali lebih tinggi dibandingkan dengan inti berbentuk selular [9].
Sampai  saat  ini,  belum  banyak  penelitian  tentang  pemanfaatan  serat  bambu  yang  panjang  untuk pembuatan komposit berpenguat serat bambu (BFRC = Bamboo Fiber Reinforce Composite ) maupun untuk pembuatan material dengan stuktur sandwich berbahan BFRC. Penelitian tentang material dengan struktur sandwich dan honeycomb  sandwich dengan  bahan  komposit  serat  bambu  lebih  banyak menggunakan bahan baku serat bambu berupa serat-serat pendek, serbuk ( particle ) dan stick bambu, seperti yang dilakukan antara lain oleh  Yang, et. al.[9], Roslan, et. al [10] dan Hassan, et. al.[11]. Pada tingkat industri, BFRC lebih banyak dibuat dengan bahan baku bambu berupa serat-serat pendek dan serbuk bambu karena penanganannya lebih mudah.
Penelitian ini bertujuan terutama untuk mengetahui sifat mekanik dari komposit berpenguat serat bambu dalam bentuk material dengan struktur honeycombsandwich . Bagian inti dan bagian kulit dari struktur honeycomb  sandwich dalam  penelitian  ini  dibuat  dengan  menggunakan  serat  bambu  yang  panjang, berbeda dengan umumnya penelitian yang telah dilakukan sampai saat ini. Material dengan struktur honeycombsandwich berbahan komposit serat bambu ini diharapkan nantinya dapat dimanfaatkan dalam pembuatan sudu turbin Savonius. Inti ( core ) dari struktur honeycomb sandwich yang dibuat memiliki bentuk  gelombang  sinus.  Material  dengan  stuktur honeycomb  sandwich yang  dibuat  masih  berupa spesimen  panel  papan  segiempat,  belum  dalam  bentuk  sudu  turbin  Savonius  yang  berbentuk  profil setengah lingkaran. Di sisi lain, penelitian ini juga bertujuan untuk menemukan metoda yang sederhana dan mudah diterapkan untuk membuat honeycomb sandwich dengan inti berbentuk gelombang sinus dari  bahan  komposit  serat  bambu.  Hal  ini  penting  untuk  dilakukan  mengingat  belum  banyak  yang mengembangkan komposit bermatriks polimer dengan penguat serat bambu yang panjang dalam bentuk material dengan struktur honeycomb sandwich . Penelitianini pun masih berada pada tahap awal dalam skala percobaan laboratorium, belum sampai pada tingkat produksi dalam skala industri.

## 2. METODOLOGI
2.1. Pemanfaatan honeycomb sandwich untuk sudu turbin angin
Indonesia  adalah  negara  kepulauan  yang  memiliki  garis  pantai  yang  sangat  panjang.  Daerah  pantai memiliki potensi sumber daya angin yang cukup besar dan dapat dimanfaatkan sebagai penggerak turbin angin. Dengan kondisi geografis seperti ini, Indonesia tentu saja memiliki kesempatan yang sangat besar untuk  mengurangi  ketergantungan  terhadap  energi  fosil  sebagai  sumber  energi  untuk  instalasi pembangkit listrik dan menggantikannya dengan energi angin.
Rancangan sebuah turbin angin harus disesuaikan dengan kondisi dan potensi sumber daya angin yang tersedia  di  suatu  tempat.  Hal  ini  bertujuan  agar  diperoleh  efisiensi  energi  yang  maksimal  dari pemanfaatan turbin angin. Dengan kecepatan rata-rata angin di perairan Indonesiayang relatif rendah, yaitu berada di kisaran 4m/s – 5m/s[12], maka turbin angin yang cocok untuk digunakan di Indonesia adalah turbin angin jenis Savonius yang memiliki sumbu putar vertikal.
Rancangan  sebuah  turbin  harus  kuat  menahan  beban  akibat  dorongan  angin  ( drag  force )  dalam  arti beban tersebut tidak mengubah bentuk dan dimensi sudu turbin secara berlebihan. Perubahan bentuk dan dimensi yang berlebihan pada sudu turbin angin akan menurunkan kinerja turbin angin tersebut. Salah satu upaya untuk mencegah terjadinya perubahan bentuk dan dimensi sudu akibat gaya dorong angin adalah dengan meningkatkan kekuatan dan kekakuan sudu turbin. Sudu turbin angin juga harus ringan agar dapat mereduksi kehilangan energi akibat melawan gaya inersia yang timbul karena faktor berat sudu [13] .
Kekuatan  dan  kekakuan  dari  sebuah  struktur  dapat  ditingkatkan  dengan  cara  memperbesar  momen inersia penampang. Cara yang paling umum dilakukan untuk mendapatkan momen inersia penampang yang  besar  adalah  dengan  cara  menambah  luas  penampang  dari  suatu  batang,  namun  cara  ini  akan berdampak kepada penambahan berat. Peningkatan momen inersia penampang tanpa efek penambangan berat yang signifikan pada suatu batang adalah ide dasar pengembangan struktur honeycomb sandwich . Tujuan  pengembangan  material  dengan  struktur honeycomb  sandwich ini  sejalan  dengan  kebutuhan
material yang diperlukan untuk sudu turbin angin, yaitu material yang kuat dan kaku namun tetap ringan. Penggunaan serat bambu sebagai penguat ( reinforced agent ) dalam pengembangan komposit bermatriks polimer  sangat  cocok  dikembangkan  di  Indonesia  karena  ketersediaan  bambu  di  Indonesia  sangat melimpah.  Data  survai  Biro  Pusat  Statistik  Jakarta  tahun  2004  mencatat  jumlah  tanaman  bambu sebanyak 29,14 juta rumpun (76,83%) di pulau Jawa dan 8,79 juta rumpun (23,17%) di luar pulau Jawa [14].
2.2. Rancangan panel honeycomb sandwich berbahan komposit serat bambu Dalam penelitian ini, honeycomb sandwich yang dibuat memiliki inti yang berbentuk gelombang sinus. Satuan  lembaran  yang  berbentuk  gelombang  sinus  ini  disusun  berjajar  ke  arah  samping  (arah  lebar panel). Satuan lembaran gelombang yang berbentuk gelombang sinus ini memiliki perbedaan setengah gelombang  dengan  lembaran  gelombang  yang  ada  disampingnya,  sebagaimana  yang  terlihat  pada gambar 1.

## Gambar 1.  Susunan lembaran gelombang
Satuan  lebaran  gelombang  itu  disusun  hingga  membentuk  inti honeycomb  sandwich dengan  ukuran panjang 500mm, lebar 200mm. Tinggi inti honeycomb sandwich dibuat dua macam, yaitu 12mm dan 17 mm. Variasi ketinggian inti honeycomb sandwich ini bertujuan untuk melihat perbedaan kekuatan lentur  dan  kekakuan  dari  kedua  panel honeycomb  sandwich tersebut  sebagai  akibat  dari  perbedaan ketingian inti honeycomb . Nomenklatur yang memperlihatkan panjang, lebar dan tinggi inti honeycomb sandwich terdapat  pada  gambar  2.  Inti honeycomb  ini selanjutnya  akan  ditutup  bagian  atas  dan bawahnya dengan lapisan kulit . Inti dan kulit honeycomb dibuat seluruhnya dari serat bambu yang diikat dengan bahan resin polyester.
Gambar 2. Nomenklatur inti honeycomb sandwich
Honeycomb sandwich yang dibuat masih berbentuk panel persegi, belum dibentuk menjadi sudu turbin savonius  yang  berbentuk  setengah  lingkaran,  karena  dalam  penelitian  ini  masih  dilakukan  kajian kekuatan lentur dan kekakuan honeycomb sandwich dalam bentuk panel. Disamping itu, penelitian ini juga masih berada dalam tataran awal, yaitu masih mengkaji teknik pembuatan honeycomb dengan inti berbentuk gelombang sinus dengan cara yang paling mudah.
Pembuatan dan Pengujian Panel Honeycomb Sandwich dengan Inti Berbentuk Gelombang Berbahan Komposit Serat Bambu
2.2. Pembuatan panel honeycomb sandwich berbahan komposit serat bambu Bahan  serat  yang  digunakan  dalam  pembuatan honeycomb  sandwich ini  berasal  dari  bambu  jenis Gigantochloa Apus atau sering disebut dengan bambu tali. Bambu ini memiliki kelebihan dalam hal sifatnya yang ulet dan tidak mudah putus pada saat ditekuk. Oleh karena sifatnya ini, bambu tali sering digunakan  sebagai  bahan  baku  untuk  produk  anyaman.  Sebagai  pengikat  serat  bambu  pada  struktur honeycomb  sandwich ini  digunakan  resin  Polyester  Yukalac  157  BTQN-EX  yang  umum  digunakan pada produk FRP ( Fiber-Reinforce Plastic ) dengan proses handlay-up dan spray-up molding .
Bambu  yang  akan  dibuat  menjadi  inti  dan  kulit honeycomb harus  dibentuk  menjadi  lembaran  serat bambu terlebih dahulu dengan cara dibelah-belah dan diserut secara manual. Dari percobaan-percobaan yang dlakukan dalam penelitian ini diketahui bahwa ketebalan serat bambu kira-kira sebesar 0,7mm cukup baik untuk dapat dianyam dengan mudah tanpa menimbulkan kerusahan atau patah pada serat bambu tersebut. Serat bambu yang telah memiliki ketebalan yang relatif sama kemudian diolah lebih lanjut  untuk  mendapatkan  serat  dengan  dua  ukuran  lebar  yang  berbeda.  Untuk  membentuk  inti honeycomb sandwich disiapkan serat bambu dengan lebar sebesar 5mm, sedangkan untuk membentuk kulit honeycomb sandwich disiapkan serat bambu dengan lebar 15mm.
Inti honeycomb sandwich yang berbentuk gelombang sinus dibuat dengan menggunakan cetakan inti honeycomb yang  berbentuk  jajaran  batang-batang  silinder.  Jajaran  batang  silinder  dari  cetakan  itu dipasang pada lubang-lubang yang tersusun pada rangka cetakan bagian sisi yang berbentuk batang. Cetrakan inti honeycomb sengaja disusun dari beberapa bagian agar inti honeycomb yang terbuat dari bahan  serat  bambu  dan  telah  mengeras  bersama  resin  dapat  dilepaskan  dari  cetakan  dengan  mudah. Pelepasan inti honeycomb yang telah jadi dilakukan dengan cara melepaskan cetakan bagian sisi terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan dengan melepaskan silinder-silinder cetakan dari inti honeycomb serat bambu yang telah membentuk gelombang. Susunan jajaran batang silinder yang terpasang pada rangka cetakan bagian sisi terlihat pada gambar 3.
Gambar 3. Cetakan untuk membuat anyaman inti honeycomb dari serat bambu
Serat-serat  bambu  dibentuk  menjadi  inti honeycomb yang  berbentuk  gelombang  dengan  cara menganyamkan  lembaran  serat  bambu  pada  jajaran  batang-batang  silinder  yang  sebelumnya  telah dilumuri dengan mirror glaze. Penggunaan mirror glaze ini bertujuan agar resin tidak menempel pada cetakan sehingga inti honeycomb yang telah jadi dapat dilepaskan dari cetakan dengan lebih mudah. Serat bambu yang telah dianyamkan pada cetakan inti honeycomb selanjutnya dilumuri dengan resin agar lembaran serat bambu dapat membentuk gelombang serta membentuk ikatan di antara lembaran gelombang serat bambu yang bersebelahan. Pemberian resin pada anyaman bambu terlihat pada gambar 4. Setelah resin mengeras, inti honeycomb dilepaskan dari cetakan kearah samping dengan melepaskan rangka cetakan bagian sisi terlebih dahulu.
Kulit  ( skin ) honeycomb dibuat  dengan  menggunakan  cetakan  yang  berupa  2  lembar  kaca  tebal. Penggunaan kaca tebal sebagai cetakan ini bertujuan untuk mendapatkan permukaan kulit honeycomb yang  rata.  Kulit honeycomb dibuat  dengan  cara  menyusun  lembaran-lembaran  serat  bambu  di  atas lembaran kaca pertama yang telah dilapisi mirror glaze. Penggunaan mirror glaze ini bertujuan agar resin  pengikat  tidak  menempal  pada  kaca.  Bersamaan  dengan  penyusunan  lembaran-lembaran  serat bambu di atas lembaran kaca, diterapkan juga resin pada susunan lembaran serat bambu yang disusun
tersebut. Penyusunan lembaran serat bambu dilakukan pada arah menyamping, atau berjajar ke arah lebar panel honeycomb .  Kulit honeycomb ini dibuat hanya dengan 1 lapis serat bambu, tidak ditumpuk ataupun dianyam silang. Setelah tersusun dengan baik, susunan lembaran serat bambu yang telah diberi resin  tersebut  selanjutnya  ditutup  lagi  dengan  lembaran  kaca  kedua  yang  juga  telah  dilapisi  dengan mirror glaze . Kedua lembaran kaca tersebut selanjutnya dijepit dengan klem C di beberapa titik dan dibiarkan hingga resin mengeras.

## Gambar 4. Pemberian resin pada anyaman serat bambu
Susunan lembaran bergelombang yang telah membentuk inti honeycomb selanjutnya disatukan dengan dua lembar kulit, yang menutup bagian atas dan bagian bawah dari inti honeycomb . Penggabungan kulit atas dan kulit bawah dengan inti honeycomb dilakukan dengan menggunakan resin. Untuk memastikan bahwa sambungan antara kulit dan inti honeycomb terjadi secara sempurna, panel honeycomb yang telah disatukan itu dijepit dengan klem C di beberapa titik. Proses penggabungan inti honeycomb dengan kulit terlihat pada gambar 5. Bentuk akhir dari panel honeycomb sandwich berbahan serat bambu terlihat pada gambar 6.
Gambar 5.  Pebuatan kulit honeycomb dari serat bambu
Gambar 6. Honeycomb sandwich berbahan serat bambu yang telah jadi
Pembuatan dan Pengujian Panel Honeycomb Sandwich dengan Inti Berbentuk Gelombang Berbahan Komposit Serat Bambu
Dalam penelitin ini, dibuat specimen panel dengan 2 variasi ketinggian inti honeycomb , yaitu 12mm dan 17mm.  Untuk  masing-masing  ketinggian  inti honeycomb dibuat  tiga  buah  specimen  panel.  Variasi ketinggian inti honeycomb ini dilakukan untuk melihat perbedaan kekuatan lentur dan kekakuan dari kedua ukuran inti honeycomb tersebut.
Pembuatan honeycomb  sandwich dengan  bahan  serat  bambu  ini  cukup  sulit  dilakukan  karena membutuhkan  ketelitian  dan  kesabaran.  Terlebih  lagi,  semua  tahapan  proses  pembuatan,  mulai  dari tahap  persiapan  serat  bambu,  tahap  pembuatan  inti  dan  kulit honeycomb  sandwich sampai  kepada penggabungan inti dan kulit honeycomb dilakukan secara manual. Tantangan terbesar dalam pembuatan honeycomb sandwich berbahan serat bambu ini adalah pada tahapan persiapan serat bambu, yaitu pada saat proses penyerutan serat bambu untuk mendapatkan serat bambu yang relatif tipis dan ketebalan yang seragam pada semua serat bambu. Serat bambu dengan ketebalan yang seragam sangat penting untuk disiapkan karena hal ini akan berdampak kepada keseragaman dimensi dan berat dari panel-panel honeycomb  sandwich yang  memiliki  dimensi  yang  identik.  Keseragaman  dimensi  dari  panel-panel honeycomb sandwich yang identik menjadi penting untuk dicapai agar variabilitas dari kekuatan dan kekakuan dari panel-panel honeycomb sandwich yang identik ini dapat ditekan sekecil mungkin.

## 2.3. Pengujian panel honeycomb sandwich
Spesimen  panel Honeycomb  sandwich yang  dibuat  dari  bahan  komposit  serat  bambu ini  diuji  untuk mengetahui karakteristik mekaniknya, yaitu kekuatan lentur ( flexural strength ) dan kekakuan ( stiffness ). Spesimen  panel honeycomb  sandwich ini  diuji  dengan  metoda  uji  bending,  yaitu  mengacu  kepada standar ASTM C393-00 Standard Test Method for Flexural Properties of Sandwich Constructions [15]. Pengujian bending dilakukan dengan sistem pembebanan satu titik, yaitu tepat di tengah-tengah jarak antara  dua  tumpuan,  sebagaimana  yang  terlihat  pada  Gambar  7.  Jarak  antara  tumpuan  (L 1 )  pada pengujian  ini  adalah  420mm.  Pembebanan  (P 1 )  diberikan  secara  bertahap  sampai  panel honeycomb sandwich patah
Gambar 7.   Pembebanan satu titik [15]

## 3. HASIL DAN PEMBAHSAN

## 3.1. Perbandingan berat serat dan berat resin
Perbandingan berat serat dan berat resin (matriks) pada material komposit penting untuk diukur untuk melihat kecenderungan sifat komposit. Komposisi dari material pembentuk komposit yang lebih besar akan lebih mendominasi sifat dari komposit yang akan terbentuk. Perbandingan berat serat bambu dan berat resin terlihat pada Tabel 1.
L 1 /2 L 1 /2 P 1 L 1
Tabel 1. Berat serat bambu, berat resin, berat total , serta persentase berat serat bambu dan berat resin setiap panel honeycomb Sandwich . No Specimen Berat Serat (gr) Berat Resin (gr) Berat Panel (gr) Perbandingan Serat dan Resin Serat Resin ketinggian inti (core) 12mm Specimen 1 250 449 699 36% 64% Spesimen 2 239 550 789 30% 70% Specimen 3 241 422 663 36% 64% ketinggian inti (core) 17mm Specimen 1 235 444 679 35% 65% Specimen 2 234 421 655 36% 64% Specimen 3 241 457 698 35% 65%
Perbandingan  berat  serat  bambu  dan  berat  resin  yang  terlihat  pada  tabel  1  menunjukkan  bahwa komposisi fraksi resin lebih banyak dibandingkan fraksi serat bambu. Hal ini bisa terjadi karena untuk mengikat  lembaran-lembaran  serat  bambu,  yaitu  pada  bagian  sambungan  serat  dengan  serat  di sebelahnya dibutuhkan resin yang cukup banyak. Resin juga harus menutupi seluruh permukaan serat bambu agar serat tersebut dapat membentuk gelombang. Pada saat pembuatan kulit juga dibutuhkan resin yang cukup banyak agar lembaran-lembaran serat bambu dapat tersambung dengan sempurna dan membentuk lembaran yang rata. Penumpukan resin juga terjadi pada sambungan inti honeycomb yang berbentuk  gelombang  dengan  kulit,  yaitu  di  bagian  sudut  yang  terbentuk  pada  pertemuan  puncak gelombang inti honeycomb dengan kulit.
Berat serat bambu yang dipakai pada semua panel tidak banyak berbeda, walaupun panel yang memiliki tinggi inti honeycomb 17mm seharusnya menggunakan serat bambu yang lebih banyak dari panel yang memiliki tinggi inti honeycomb 12mm. Hal ini bisa terjadi karena serat bambu yang digunakan pada panel dengan tinggi inti honeycomb 12mm kemungkinan memiliki ketebalan yang relatif lebih besar daripada serat bambu yang digunakan pada panel dengan tinggi inti honeycomb 17mm. Ketebalan serat bambu yang tidak seragam sangat mungkin terjadi karena proses persiapan (penyerutan) serat bambu dilakukan secara manual.

## 3.2. Massa jenis panel
Massa jenis panel dihitung dari berat panel dibagi dengan volumenya. Berat spesimen panel ditimbang dengan menggunakan neraca digital yang memiliki kecermatan 0,001gram. Dimensi spesimen panel dan dimensi detail dari inti honeycomb diukur dengan jangka sorong yang memiliki kecermatan 0,05mm. Dari hasil penimbangan berat dan penghitungan volume spesimen panel honeycomb sandwich diperoleh massa jenis masing-masing panel honeycomb sandwich seperti yang terlihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Perhitungan massa jenis panel honeycomb No specimen Berat total panel (gram) Dimensi panel (Panjang xLebar xTebal) Volume panel (m 3 ) Massa jenis panel (kg/m 3 ) P (mm)  L (mm)  T (mm) ketinggian inti honeycomb 12mm Specimen 1 699 500 200 16 0.0016 437 Specimen 2 789 500 200 18 0.0018 438 Specimen 3 663 500 200 16 0.0016 414 Rata-rata 717 0.0017 430 ketinggian inti honeycomb 17mm Specimen 1 679 500 200 21 0.0021 323 Specimen 2 655 500 200 21 0.0021 312 Specimen 3 698 500 200 22 0.0022 317 Rata-rata 677 0.0021 318
Pembuatan dan Pengujian Panel Honeycomb Sandwich dengan Inti Berbentuk Gelombang Berbahan Komposit Serat Bambu
Panel honeycomb sandwich dengan tinggi inti honeycomb yang sama memiliki berat yang bervariasi, baik untuk honeycomb sandwich dengan tinggi inti 17mm dan 12mm. Padahal seharusnya untuk tinggi inti honeycomb yang sama, berat panel seharusnya relatif sama. Setidaknya ada dua hal yang menjadi penyebab hal tersebut, yaitu tebal serat bambu yang tidak seragam serta banyaknya pemakaian resin yang tidak proporsional untuk setiap panel.
Berat panel honeycomb sandwich yang memiliki tinggi inti17mm tidak banyak berbeda dengan berat panel honeycomb sandwich yang memiliki tinggi inti 12mm. Dengan perbedaan berat tidak signifikan, tetapi dengan volume yang berbeda, maka massa jenis panel honeycomb sandwich yang memiliki tinggi inti 12mm tentunya memiliki massa jenis yang lebih besar.
Kecenderungan berat dan massa jenis panel yang tidak seragam untuk dimensi yang sama menunjukkan bahwa konsistensi pembuatan panel honeycomb sandwich ini masih belum cukup baik. Ketebalan serat bambu yang tidak seragam merupakan salah satu penyebab variabilitas berat dan massa jenis panel. Oleh karena itu, tahap persiapan serat juga menjadi hal yang penting untuk diperhatikan. Ketidakseragaman berat  dan  massa  jenis  panel honeycomb  sandwich komposit  serat  bambu  juga  akan  menjadi  masalah tersendiri pada saat material komposit ini digunakan untuk membuat sudu turbin angin, yaitu permasalahan dalam hal keseimbangan turbin.
Kesulitan dalam mengolah serat bambu yang panjang untuk dijadikan sebagai penguat ( reinforce agent ) pada komposit bermatriks polimer kemungkinan menjadi penyebab langkanya penelitian tentang subjek ini. Serat bambu yang pendek dan serbuk bambu lebih banyak digunakan sebagai reinforce agent pada komposit bermatriks polimer karena lebih mudah diolah dan dapat menghasilkan komposit serat bambu dengan dimensi dan massa jenis yang lebih seragam. Produksi komposit serat bambu bermatriks polimer di tingkat industri juga lebih banyak menggunakan serat bambu yang pendek dan serbuk bambu. Hal ini berdampak kepada sulitnya mendapatkan data sifat fisik yang dapat dijadikan sebagai pembanding yang imbang untuk material komposit berpenguat serat bambu dengan struktur honeycomb sandwich yang dibuat dalam penelitian ini.
Data yang tersedia untuk dijadikan pembanding adalah data dari material komposit bermatriks polimer polyester dengan penguat serat bambu yang pendek ataupun serbuk bambu. Komposit ini pun dibuat dalam  bentuk  padat  ( solid )  dan  bukan  berupa  material  dengans  struktur honeycomb  sandwich .  Dari penelitian  yang  dilakukan  oleh  Biswas  [16]  dan  Martijanti,  et.  al.  [17]  didapatkan  data  bahwa  pada umumnya komposit serat bambu dengan matriks polyester memiliki massa jenis pada kisaran angka 1,15 – 1,25  gram/cm 3 atau 1.150-1.250 kg/m 3 . Jika dibandingkan dengan data ini, maka dapat dilihat bahwa  spesimen  panel  dengan  struktur honeycomb  sandwich yang  dihasilkan  dalam  penelitian  ini memiliki  massa  jenis  yang  lebih  rendah,  yaitu  25%  -  27%  lebih  kecil  daripada  material  yang  sama dengan  bentuk  padat.  Hal  ini  tentu  saja  sangat  logis  karena  material  dengan  struktur honeycomb sandwich memiliki  banyak  ruang  kosong  (rongga)  yang  membuatnya  menjadi  lebih  ringan  daripada maerial padat dengan dimensi dan volume total yang sama.

## 3.3. Kekuatan lentur dan kekakuan
Karakteristik mekanik yang ingin didapatkan dari pengujian bending (lentur) terhadap panel honeycomb sandwich berbahan serat bambu ini adalah kekuatan lentur ( flexural strength ) dan kekakuan ( stiffness ). Karakteritik  mekanik  ini  didapatkan  dari  pengolahan  data  yang  diperoleh  dari  uji bending yang dikombinasikan dengan data dimensi detail dari panel honeycomb sandwich yang telah jadi. Data yang didapatkan dari pengujian bending adalah beban maksimum yang dapat ditahan oleh panel honeycomb sandwich serta besar defleksi maksimum sebelum panel tersebut patah. Data lain yang juga diperoleh dari grafik pengujian bending ini adalah besar gaya maksimum di daerah elastis (daerah proporsional) serta besar defleksi maksimum di daerah elastis. Data dari hasil pengujian bending terlihat pada Tabel 3.
Tabel 3.  Besar gaya (beban) dan defleksi maksimum pada panel Spesimen Gaya (beban) maksimum Defleksi maksimum Beban maks. pada daerah elastis Defleksi maks. pada daerah elastis ketinggian inti honeycomb 12mm Spesimen 1 31.40 kg 47 mm 27 kg 6.5 mm Spesimen 2 48.54 kg 52 mm 43 kg 6,8 mm Spesimen 3 34.37 kg 54 mm 29 kg 6,1 mm ketinggian inti honeycomb 17mm Spesimen 1 54.97 kg 42 mm 51 kg 5,4 mm Spesimen 2 58,32 kg 35 mm 55 kg 5,7 mm Spesimen 3 63,41 kg 34 mm 59 kg 5,2 mm
Kekuatan lentur maksimum ( s maks ) dari masing-masing panel didapatkan dengan persamaan :
(1)
Pada  perhitungan  kekuatan  lentur  maksimum,  momen  inersia  penampang  dari  panel honeycomb sandwich tidak sama pada setiap posisi titik potongan penampang. Momen inersia penampang yang digunakan dalam perhitungan kekuatan lentur maksimum adalah momen inersia penampang yang paling kecil, karena di posisi ini akan terjadi tegangan terbesar dan pada posisi ini pula kemungkinan terbesar terjadinya patah.
Kekakuan (K) dari masing-masing panel diperoleh melalui persamaan :
(2)
Kekakuan panel honeycomb sandwich dihitung pada daerah elastis atau daerah proporsional dari grafik pengujian bending , yaitu daerah dimana kenaikan beban (P) setara dengan penambahan besar defleksi ( d ) pada daerah fungsi linier. Kekuatan lentur maksimum ( s max ) dan kekakuan (K) panel honeycomb sandwich yang didapatkan dari perhitungan ditampilkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Perhitungan kekuatan lentur maksimum dan kekakuan
Spesimen Beban maks. Defleksi maks. Beban maks. di daerah elastis Def. maks. di daerah elastis Momen Inersia penampang kekuatan lentur ( s max ) Kekakuan (K) (kg) (mm) (Kg) (mm) mm 4 (kg/mm 2 ) (kg/mm) Tinggi inti honeycomb 12 mm Spesimen 1 31.40 47 27,00 6.5 39.487,50 0,67 4,15 Spesimen 2 48.54 52 43.00 6,8 39.487,50 0,79 6,32 Spesimen 3 34.37 54 29,00 6,1 51.487,50 0,82 4,75 Rata-Rata 38,10 43.487.50 0,76 5,08 Tinggi inti honeycomb 17 mm Spesimen 1 54.97 42 51,00 5,4 72.487,50 0,84 9,44 Spesimen 2 58,32 35 55.00 5,7 72.487,50 0,89 9,65 Spesimen 3 63,41 34 59,00 5,2 80.267,50 0,91 11,35 Rata-Rata 58,90 75.080,83 0,88 10,15
Pembuatan dan Pengujian Panel Honeycomb Sandwich dengan Inti Berbentuk Gelombang Berbahan Komposit Serat Bambu
Pada tabel 4 terlihat bahwa rata-rata kekuatan lentur dari panel honeycomb sandwich dengan tinggi inti honeycomb 17mm tidak jauh berbeda dengan kekuatan lentur dari panel honeycomb sandwich dengan ketinggian inti honeycomb 12mm. Perbedaannya hanya berada pada kisaran 0,1-0,2 kg/mm 2 . Hal ini menunjukkan bahwa perbedaan ketinggian inti honeycomb sebesar 5mm tidak memberikan efek yang cukup  signuifikan  terhadap  peningkatan  kekuatan  lentur  pada  panel honeycomb  sandwich berbahan komposit serat bambu dengan inti berbentuk gelombang.
Seperti halnya keterbatasan data yang tersedia tentang massa jenis, data tentang kekualan lentur dari material  komposit  polyenster  berpenguat  serat  bambu  yang  panjang  dengan  struktur honeycomb sandwich juga sangat sulit didapatkan. Data yang tersedia untuk bisa dijadikan pembanding adalah data dari komposit polyester dengan reinforce agent berupa serat bambu yang pendek dan serbuk bambu dalam bentuk material komposit yang padat (solid). Dari penelitian Biswas [16] dan Martijanti, et. al. [17] didapatkan data bahwa pada umumnya komposit serat bambu dengan matriks polyester pada klaster rendah memiliki kakuatan lentur pada kisaran 30 – 41 MPa atau 3,06 – 4,18  kg/mm 2 . Jika dibandingkan dengan data ini, maka kekuatan lentur dari material komposit polimer berpenguat serat bambu dengan struktur honeycomb sandwich yang dihasilkan dalam penelitian ini masih belum mencapai kualitas ideal. Angka  kekuatan  lentur  rata-rata  yang  diperoleh  dalam  penelitian  ini,  yaitu  0,76  kg/mm 2 dan  0.88 kg/mm 2 ,  lebih  kecil  18%-29%  daripada  material  komposit  polyester  berpenguat  serat  bambu  dalam bentuk padat. Walaupun masih belum mencapai kekuatan lentur yang cukup baik, namun kemungkinan untuk meningkatkan kekuatan lentur dari komposit polyester berpenguat serat bambu yang panjang ini masih sangat terbuka, terutama melalui rekayasa desain geometri dan dimensi dari inti ( core ) struktur honeycomb sandwich .
Dalam  hal  kekakuan,  Tabel  4  memperlihatkan  bahwa  angka  kekakuan  panel honeycomb  sandwich dengan ketinggian inti 17mm kira-kira 2 kali lebih besar daripada kekakuan panel honeycomb sandwich dengan  ketinggian  inti  12mm.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  penambahan  ketinggian  inti honeycomb memberikan efek yang cukup signifikan terhadap peningkatan kekakuan panel honeycomb sandwich . Dengan  penambahan  ketinggian  inti honeycomb sebesar  42%  didapatkan  peningkatan  kekakuan sebanyak 100%.
Angka kekakuan bukan merupakan parameter sifat mekanik yang umum untuk ditampilkan dalam hasil penelitian karena angka kekakuan bersifat spesifik. Angka kekakuan sangat bergantung dari struktur material atau bentuk penampang dari sebuah batang struktur. Material yang sama dapat saja memiliki kekakuan yang berbeda jika material tersebut memiliki bentuk penampang struktur yang berbeda. Oleh karena itu sangat jarang ditemukan angka kekakuan dalam hasil penelitian yang dipublikasikan.
Defleksi  maksimum  yang  terjadi  pada  panel honeycomb  sandwich sesaat  sebelum  panel  patah mennunjukkan angka yang jauh lebih besar daripada angka defleksi maksimum yang terjadi di daerah elastis. Artinya panel honeycomb sandwich ini mengalami defleksi yang besar setelah melampaui daerah elastis sampai mengalami patah. Hal ini menunjukkan bahwa panel honeycomb sandwich berbahan serat bambu dengan inti berbentuk gelombang sinus ini memiliki sifat ulet dan lentur yang cukup tinggi dan tidak mudah pecah. Walaupun rasio komposisi berat serat bambu hanya sebesar 30% - 36% dari berat total  panel  tapi  ternyata  sifat  serat  bambu  yang  lentur  dan  ulet  memberikan  kontribusi  yang  besar terhadap sifat komposit secara keseluruhan.
Untuk  mengukur  kelayakan  penggunaan  material  dengan  struktur honeycomb  sandwich berbahan komposit polimer dengan penguat serat bambu yang panjang sebagai bahan uutuk membuat sudu turbin angin Savonius, harus dilakukan pengujian material ini dengan bentuk sudu yang sesungguhnya.

## Marsono, dkk.

## 4. KESIMPULAN
Tahapan proses produksi yang telah dilakukan dalam penelitian ini menunjukkan bahwa penggunaan cetakan  berupa  jajaran  silinder  cukup  efektif  untuk  membuat  inti honeycomb  sandwich berbentuk gelombang sinus. Tahap persiapan serat bambu memiliki peran yang penting dalam proses pembuatan honeycomb sandwich berbahan komposit serat bambu, yaitu terutama untuk mendapatkan dimensi dan massa jenis panel yang seragam. Berat panel honeycomb sandwich dengan tinggi inti 12 mm tidak banyak berbeda dengan berat panel honeycomb sandwich dengan tinggi inti 17 mm. Dengan berat yang sama tapi dengan volume yang berbeda, maka panel honeycomb sandwich dengan tinggi inti honeycomb 12 mm tentu akan memiliki massa jenis yang lebih besar. Massa jenis terkecil didapatkan pada panel honeycomb sandwich dengan  ketinggian  inti honeycomb 17  mm,  yaitu  312  kg/mm 3 .  Penelitian  ini  juga memperlihatkan  bahwa  perbedaan  ketinggian  inti honeycomb ,  yaitu  12  mm  dan  17  mm  tidak memberikan efek yang cukup signifikan terhadap peningkatan kekuatan lentur ( flexural strength ) pada honeycomb komposit  serat  bambu  dengan  inti  berbentuk  gelombang,  namun  memberikan  efek  yang cukup  signifikan  terhadap  peningkatan  kekakuan  ( stiffness )  panel.  Hasil  pengujian  terhadap  panel honeycomb  sandwich berbahan  komposit  serat  bambu  dengan  bentuk  inti  gelombang  menunjukkan bahwa kekuatan lentur tertinggi didapatkan pada panel dengan ketinggian inti honeycomb 17 mm, yaitu 0,91 kg/mm 2 . Kekakuan tertinggi juga dicapai oleh panel yang sama yaitu dengan angka kekakuan 11,35 kg/mm. Sifat dasar serat bambu yang lentur dan ulet memberikan kontribusi yang besar terhadap sifat dari panel honeycomb sandwich berbahan serat bambu dengan inti berbentuk gelombang sinus, yaitu memiliki sifat lentur dan ulet dan yang cukup tinggi dan tidak mudah pecah.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Jagadish, S., Venkata Sai, T. Venkateswara Rao (2016), “Design and Analysis of Vertical Axis Savonius Wind Turbine”, International Journal of Engineering and Technology (IJET) , e-ISSN : 0975-4024, p-ISSN : 2319-8613, Vol 8 No 2, pp.1069-1076
[2] Qin, Y., JieXu, Yu Zhang (2009), “Bamboo as a Potential Material Used for Windmill Turbine Blades”, Master thesis from Roskilde University , Denmark.
[3] Yang, F., Benhua Fei, Zhengxin Wu, Liang Peng and Yunshui Yu (2014), “Selected Properties of Corrugated Particleboards Made from bamboo Waste (Phyllostachys Edulis) Laminated with Medium-Density Fiberboard Panels”, Bio-Resources 9 (11) pp.1085-1096
[4] Kaur, N., S. Saxena, H. Gaur, P. Goyal (2017) “A Review on Bamboo Fiber Composites and its Applications”, International Conference on Infocom Technologies and Unmanned Systems (ICTUS'2017) , Dec. 18-20, 2017, ADET, Amity University Dubai, UAE, pp.834-849
[5] Roslan, S. A. H., Z. A. Rasid and M. Z. Hassan(2015) “The Natural Fiber Composites Based on Bamboo Fibers: A Review”, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences Vol. 10, No. 15, pp. 6279-6288.
[6] Tumino, D., Tommaso Ingrassia, Vicenzo Nigrelli, Giuseppe Pitarresi, Vicednzo Urso Miano (2014), “Mechanical Behavior of a Sandwich with Corrugated GRP Core: Numerical Modeling and Experimental Validation”, Frattura ed Integrità Strutturale , 30. pp.317-326; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.30.39.
[7] Rao, K. K., K. Jayathirtha Rao, A.G. Sarwade, M. Sarath Chandra (2012), “Strength Analysis on Honeycomb  Sandwich  Panels  of  different  Materials”, International  Journal  of  Engineering Research and Applications (IJERA) , ISSN: 2248-9622 , Vol. 2, Issue 3, pp.365-374
[8] Zaid , N. Z. M., M.R.M. Rejab and N.A.N Mohamed, (2016), “Sandwich Structure Based On Corrugated-Core: A Review” MATEC Web of Conferences 74, 00029 DOI: 10.1051/matecconf/20167400029
[9] Yang, F., Benhua Fei (2012),” The Research on Bamboo-wood Corrugated Sandwich Panel”, Proceedings of the 55 th International Convention of Society of Wood Science and Technology , Beijing, CHINA
[10] Roslan, S.A.H., M.Z. Hassan, Z.A. Rasid1, S.A. Zaki, Y. Daud, S. Aziz, S. Sarip and Z. Ismail (2015), “ Mechanical Properties of Bamboo Reinforced Epoxy Sandwich Structure Composites”, International Journal of Automotive and Mechanical Engineering (IJAME) , ISSN: 2229-8649 (Print);  ISSN:  2180-1606  (Online)  Volume  12,  pp.  2882-2892,  Universiti  Malaysia  Pahang, DOI: http://dx.doi.org/10.15282/ijame.12.2015.7.0242
[11] Hassan, M. Z., Siti Amni Roslan, S. M. Sapuan, Zainudin A. Rasid, Ariff Farhan Mohd Nor, Mohd  Yusof    Md  Daud,  Rozzeta  Dolah  and  Mohd  Zuhri  Mohamed  Yusoff  (2020), “Mercerization  Optimization  of  Bamboo  (Bambusa  vulgaris)  Fiber-Reinforced  Epoxy Composite  Structures  Using  a  Box–Behnken  Design”, Polymers  2020 ,  12,  1367  ; doi:10.3390/polym12061367
[12] Dida, H. P., Sudjito Suparman, Denny Widhiyanuriyawan (2016), “Pemetaan Potensi Energi Angin di Perairan Indonesia Berdasarkan Data Satelit QuikScat dan WindSat”, Jurnal Rekayasa Mesin , ISSN: 2477-6041, Vol.7, No.2,  pp. 95-101
[13] Ali, M. H. (2013) “Experimental Comparison Study for Savonius Wind Turbine of Two & Three Blades At Low Wind Speed”, International Journal of Modern Engineering Research (IJMER) , ISSN: 2249-6645, Vol. 3, Issue 5, pp. 2978-2986.
[14] Badan Pusat Statistik [BPS] Jakarta, (2004). Pusat Inventarisasi dan Statistik Kehutanan & DirektoratStatistik Pertanian. BPS.
[15] Anonymous (2000), “Standard Test Method for Flexural Properties of Sandwich Constructions”, ASTM C393-00, American Society of Testing Material.
[16] Biswas, S., (2012), “Mechanical Properties of Bamboo-Epoxy Composites a Structural Application”, Advances in Materials Research , Vol. 1, No. 3, pp. 221-231, http://dx.doi.org/10.12989/aer.2012.1.3.221
[17] Martijanti, Sutarno, Ariadne L. Juwono (2020), “Bamboo Fibers, Fabrication of Bamboo Fiber Reinforced Composites, and Their Mechanical Properties - A Review”, International Journal of Emerging Trends in Engineering Research ,  Volume 8. No. 6, pp. 2346-2359 https://doi.org/10.30534/ijeter/2020/24862020
[18] Mott, R. L. and Joseph A. Untener (2017), Applied Strength of Materials , 6 th Edition, Boca Raton, Taylor & Francis, CRC Press.