## MATERIAL BIOKOMPOSIT SEBAGAI MATERIAL ALTERNATIF SUNGKUP HELM
Boy Rollastin 1 1, Jurusan Teknik Mesin - Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung Kawasan Industri Airkantung Sungailiat, Telp.0717-93586, Fax.0717-93585, b.rollastin@gmail.com

## Abstract
A  Helmet  is  an    equipment  that  should  be  used  by  motorcycle  riders.  The  correct  function  of helmets is to protect motorcycle riders from  head injuries during accident and head collision.  Most of helmets  existing  in  markets  are  produced  by  helmet  factories.  Those  helmets  have  to  meet  certain standards,  including  the  use  of  materials  to  construct  the  helmet  lid  and  the  testing  processes  on  the helmet  itself.  The price of used materials is quite high because  those materials are  still imported from overseas. It causes the increasing of helmet production cost and the helmet prices in the market become quite expensive. This research aims to find how a biocomposite material (consisting of 85% PP, 10% rice husk and 5% MAPP) can be used as an alternative replacement material for helmet lid preparation. The process  is  conducted  by  using    finite  element  software.  The  result  of  the  testing  shows  that  the  test penetration  model  with  4  mm  thickness  is  not  penetrated  by  indenters.  Whereas  the  result  of  impact simulation testing of 146.84 g is still classified as a safe limit in accordance with the requirements of SNI 1811-2007 of 300 g.
Keywords : Biocomposite, lid model, finite element software, SNI 181-2007

## Abstrak
Helm  merupakan  kelengkapan  yang  harus  digunakan  pengendara  kendaran  roda  dua,  Fungsi helm  yang  benar  adalah  sebagai  pelindung  untuk  keselamatan  pengendara  sepeda  motor  dari  cedera kepala saat terjadi kecelakaan dan mengalami benturan kepala. Kebanyakan helm yang ada dipasaran buatan dari pabrik yang sudah berstandar, mulai dari penggunaan material pembuatan sungkup helm hingga  proses  pengujian  pada  helm  itu  sendiri.  Harga  material  yang  digunakan  cukup  tinggi  karena masih didatangkan dari luar (impor) sehingga menaikan biaya produksi  dan mengakibatkan harga jual dari  helm  yang  ada  di  pasaran  menjadi  cukup  mahal.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui bagaimana  suatu  material  biokomposit  (terdiri  dari  85%  PP,  10%  sekam  padi  dan  5%  MAPP  )  dapat dijadikan sebagai material pengganti alternatif pembutan sungkup helm. Proses pengujian simulasi yang dilakukan dengan mengunakan software finite element, dengan hasil pada pengujian tersebut yaitu uji penetrasi model dengan ketebalan 4 mm tidak tertembus oleh indoentor. Sedangkan HASIL uji serapan kejut  sebesar 146,84  g  masih  masuk  batas  aman sesuai  dengan  syarat  SNI  1811-2007  sebesar  300  g. Sehingga didapatkan hasil simulasi  bisa dijadikan acuan untuk material alternatif pembuatan sungkup helm yang berstandar.
Kata kunci : Biokomposit, model sungkup, software finite element, SNI 181-2007

## 1. PENDAHULUAN
Sungkup helm yang ada  di pasaran yang berstandar biasanya  mengunakan bahan yang sudah memenuhi  persyaratan  berstandar  internasional.  Adapun  jenis  bahan  yang  biasa  digunakan  seperti material Thermoplastik, seperti Polycarbonate  (PC),  Acrylonitrile  butadiene  styrene  (ABS) ,  Paduan ABS dan PC , serta dari material Polypropylene (PP) dan High Impact Polystyrene (HIPS).
Sebagai  langkah  untuk  pembuatan  material  alternatif  dengan  mengunakan  Serat  alam merupakan  filler  dari  biokomposit  yang  berasal  dari  tumbuh-  tumbuhan  misalnya  serat  dari  tanaman kapas, sekam, jerami, kayu daur ulang, limbah kertas dan serat selulosa [1]. Studi eksperimental material biokomposit, yaitu melakukan penelitian material terbarukan dengan pembuatan spesimen uji tarik dan
impak  dari  material  campuran  PP,  Sekam  padi  dan  MAPP  [2].  Sedangkan  untuk  pengujian  tentang kekuatan  dan  ketahanan  helm  industri  terhadap  beban  transversal  dilakukan  pengujian  terhadap kekuatan dan ketahanan helm dengan impak terpusat dan penetrasi [3]. Sedangkan pengujian terhadap kualitas  dan  kekuatan  helm  dengan  beberapa  aspek  yang  berbeda,  antara  lain:  uji  standar  keparahan rusak  helm  yang  memungkinkan  merusak  lapisan  kulit  kepala  lewat  penetrasi  [4].  Faktor  yang berpengaruh dari pengujian penetrasi. Simulasi pengujian penetrasi untuk  spesimen di pengaruhi oleh ketebalan,  Semakin  tebal  benda  uji,  maka  material  tersebut  semakin    baik  dalam  menerimak  gaya penetrasi.  biokomposit  dengan  kandungan  85%  PP,  10%  sekam  padi  dan  5%  MAPP  mempunyai  titik leleh sama dengan titik leleh PP, dan setelah diuji tarik dan impak mempunyai kekuatan berturut-turut 29,77 – 30,77Mpa dan 3,74 – 5,33 kJ/ 𝑚 2 [5]
Gambar 1. Kurva Thermogravimetric Analysis (TGA)

## 2. METODE PENELITIAN
Tahapan penelitian dilakukan sesuai dengan diagram alir penelitian. Dimana  pada  penelitian ini akan dilakuakan langkah-langkah berdasarkan seperti yang dijelasakan pada gambar 1 dengan tahapan – tahapan  sebagai berikut :
Mulai Melakukan Meshing & Memberikan boundry conditions Melakukan Meshing & Memberikan boundry conditions Pengumpulan data  Geometri Sungkup Helm
 Propertis Material
 Standar SNI 1811-2007 Pengumpulan data
 Geometri Sungkup Helm
 Propertis Material  Standar SNI 1811-2007
Pembuatan Model Sungkup Helm material Biokomposit tebal 3,5 mm, 4 mm, dan 5 mm
Pembuatan Model Sungkup Helm material Biokomposit tebal 3,5 mm, 4 mm, dan 5 mm
Pembuatan Model Alat Uji Penetrasi & Serapan Kejut Pembuatan Model Alat Uji Penetrasi & Serapan Kejut A A
Selesai Selesai Kesimpulan Kesimpulan Analisa Hasil Simulasi Analisa Hasil Simulasi Running Simulasi Running Simulasi Model Uji Aman (tidak pecah & tertembus indentor) ? Model Uji Aman (tidak pecah & tertembus indentor) ? Ya Ya Tidak Tidak A A
Gambar 2. Diagram alir simulasi pengujian penetrasi dan penyerapan beban kejut terhadap sungkup helm biokomposit pada software finite element.

## 2.1. Pembuatan Model Sungkup Helm & Model Uji Penetrasi, Serapan Kejut
Untuk pembuatan model sungkup helm dan alat uji, mengunakan bantuan software CAD. Jenis model  yang  dibuat  adalah  3  Dimensi  dan  disimpan  dalam  format  *sldasm  untuk  disimulasikan  pada software finite element.

## 2.2. Running Simulasi
Untuk  mendapatkan  hasil  yang  baik  dalam  bentuk  data  proses  simulasi  ini,  maka  pada  saat proses running berlangsung  ada  beberapa  faktor  yang  sangat  mempengaruhi  diantaranya  :  kerapatan meshing , jumlah cycle , dimensi geometry model dll.
(1) (2)                                                            (3)
Gambar 3 (1)  Model Helm; (2) Model Uji Penetrasi & Uji Serapan Kejut ;(3) Running Simulasi
Spesifikasi sungkup helm & alat uji :
1. Sungkup helm :
Model sungkup helm model terbuat dari material biokomposit dan PP , dengan tebal 3,5 mm, 4 mm, dan 5 mm.
2. Uji penetrasi (mengacu kepada SNI 1811-2007):
 Indentor
Indentor terbuat dari material steel dengan berat ± 3 kgsudut titik radius pada ujung indentor ± 60º dan kekerasanya 45 s/d 50 HRC.
 Pola kepala uji
Pola  kepala  uji  terbuat  dari  material  baja (steel) berbentuk  setengah  bola,  diletakkan  d  tetap (fix) diatas landasan.
3. Uji Serapan kejut (mengacu kepada syarat SNI 1811-2007) :
 Kepala uji
Kepala uji terbuat dari material steel dengan berat ± 5 kg.
 Paron (Anvil)
Paron terbuat dari material steel dengan berbentuk lingkaran, dengan diameter 130 mm ± 3 mm.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Data dan simulasi
Simulasi  uji  penetrasi  dan  uji  serap  kejut  pada  model  helm  dilakukan  dengan  mengunakan software  finite  element menampilkan  hasil  kedalaman  penetrasi  dan  hasil  tegangan  yang  terjadi  pada saat  proses  simulasi.  Kedua  hasil  ini  berpengaruh  dalam  menentukan  ketebalan  yang  akan  digunakan saat penggunaan material biokomposit yang akan dijadikan  sungkup helm. Simulasi ini dapat dijadikan acuan  untuk  mengukur  kedalam  indentor  yang  menembus  sungkup  helm,  serta  kekuatan  material dalam meneriman beban saat uji penetrasi.
a. Simulasi uji penetrasi
(a) (b)
Gambar 4  (a) Simulasi Uji Penetrasi, (b) tegangan yang terjadi pada saat uji penetrasi  dengan ketebalan sungkup helm 3,5 mm, 4 mm dan 5 mm
Tabel 1. Simulasi Uji Penetrasi Sungkup Helm Material Biokomposit. Solusi  pengujian pada sungkup Helm Ketebalan 3,5 mm 4 mm 5 mm Kedalaman Pentetrasi  (mm) 3,92 3,92 3,92 Jarak Sisa  Penetrasi (mm) 0 0,08 1,08
Gambar 5. Grafik Sisa Kedalaman Pada Proses Uji Penetrasi
b. Simulasi Uji Penyerapan Kejut
Data Hasil pengujian uji serap mengetahui seberapa besar gaya percepatan nilai acceleration pada saat terjadi benturan.
Gambar 6 (a) Simulasi Uji serapan Kejut , (b) bentulan fisik stelah terjadi benturan .
Tabel 2. Simulasi uji penetrasi sungkup helm material biokomposit.
no Jenis Material Tebal Mterial (mm) Total Acceleration (mm/s² ) Percepatan (g) Biokomposit 3,5 1.295,8 132,09 4 1.440,5 146,84 5 1.729,8 176,33
Berdasarkan  tabel  hasil  simulasi  di  atas,  diketahui  bahwa  pada  pengujian  uji  serap  kejut  dengan menggunakan  material  biokomposit  dengan  ketebalan  3,5  mm  didapatkan  nilai acceleration total sebesar    1295,  85  m/s².  Sedangkan  tebal  4  mm  dan  5mm,  masing-masing  mendapatkan  nilai  total acceleration sebesar 1440,5 m/s² dan 1729, 8 m/s². Untuk mendapatkan nilai percepatan pada singkup helm  saat  terjadi  tumbukan,  maka  nilai  dari  total acceleration dibagi  dengan    gravitasi  (g).  Maka besarnya  percepatan  pada  masing-masing  ketebalan  sungkup  helm,  yaitu  pada  sungkup  helm  dengan ketebalan  3,5  mm  maka  didapatkan  nilai  sebesar  132,09  g.  Sedangkan  untuk  sungkup  helm  dengan ketebalan 4 mm dan 5 mm masing-masing nilai percepatannya adalah sebesar 146,84 g dan 176,33 g.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 3 3.5 4 4.5 5 5.5 Sis a k ed alam an ( m m ) Tebal Material (mm) Sisa Kedalaman (setelah penetrasi) 8 10 12 14 16 18 3 3.5 4 4.5 5 5.5 T eg an g an ( Mp a ) Tebal Material (mm) Tegangan Pada Sungkup Helm

## 5. SIMPULAN
1. Dari hasil simulasi uji penetrasi dengan bantuan Software Finite Element menunjukan bahwa material biokomposit dengan ketebalan 3,5 mm tertembus, sedangkan model  dengan ketebalan 4 mm dan 5 mm tidak tertembus oleh indenor. Sedangkan ditinjau  dari tegangan yang terjadi pada saat simulasi pada sungkup helm dengan material biokomposit tebal 3,5 mm, 4 mm, dan 5 mm  yaitu masing-masing sebesar 18,65 Mpa 14,35 Mpa 10, 4 Mpa  dapat dinyatakan aman. Karena batas tegangan ijin dari material biokomposit ini sebesar 30.77 Mpa.
2. Dari hasil simulasi serap kejut dengan bantuan Software Finite Element menunjukan bahwa material biokomposit untuk sungkup helm dengan ketebalan 4 mm memenuhi syarat sebesar 146,84 g, yaitu energi serap pada sungkup helm dengan material biokomposit hasilnya masih di bawah  batas yang telah ditetapkan SNI 1811-2007 yaitu  sebesar 300 g.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Srikanth Pilla; 2011; Handbook of Bioplastics and Biocomposites Engineering Applications; Scrivener Publishing; USA.
[2]. Mutawafiqin R. 2016. “Studi Eksperimental Variasi Komposisi Pelet Biokomposit (Polypropylene, Sekam Padi dan Maleic Anhydride PP) Terhadap Sifat Thermal & Struktur Permukaan Sebagai
Material Alternatif Produk Helm Standar” .Surabaya
[3]. McKeown, James (2002) DOT Complince Testing, Friction Zone , 15-21.
[4]. Standar Nasional Indonesia, (SNI 1811-2007 ) Helm Pengendara Kendaraan Bermotor Roda Duas