## PEMBUATAN BADAN PESAWAT DARI BAHAN KOMPOSIT POLIMER BERONGGA YANG DIPERKUAT SERAT BATANG KELAPA SAWIT DENGAN METODE PENGECORAN GRAVITASI
Adi S. Taniwan 1 , Ikhwansyah Isranuri 2 , Farida Ariani 3 , Tugiman 4 , A. Husein Siregar 5 1,2,3,4,5 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara E-mail : adisuryatan@gmail.com

## ABSTRAK
Pemanfaatan kelapa sawit seperti BKS untuk menjadi komoditi baru sangat diperlukan. Salah satunya ialah dengan membuat material komposit yang menggunakan penguat serat batang kelapa sawit. BKS diolah  untuk  dijadikan  serat  dan  dicampur  dengan  resin  termoset  untuk  selanjutnya  dibuat  bahan polimer  berongga.  Kemudian  bahan  tersebut  digunakan  sebagai  bahan  pembuatan  body  pesawat. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui formulasi campuran yang baik dalam pembuatan body pesawat  tanpa  awak  dengan  bahan  komposit  polimer  berongga  yang  diperkuat  serat  batang  kelapa sawit, mengetahui proses pembuatan cetakan body pesawat, dan mengetahui proses pembuatan body pesawat dengan bahan komposit polimer berongga yang diperkuat serat batang kelapa sawit. Pesawat tanpa awak dibuat dengan menggunakan metode penuangan grafitasi. Dari hasil penelitian diperoleh komposisi  yang  baik  dalam  membuat  badan  pesawat  tanpa  awak  adalah  75%  resin,  20%  blowing agent,  dan  5% serat.  Dalam  pembuatan cetakan  sayap  diperlukan  1  lapis  serat kaca  sedangkan  pada body  pesawat  diperlukan  3  lapis  serat  kaca.  Waktu  yang  diperlukan  agar  campurannya  dapat mengembang sepenuhnya ialah 8 menit.

## Kata kunci: Komposit, Proses Manufaktur, Batang Kelapa Sawit

## 1. PENDAHULUAN
Rata-rata pertambahan luas perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara  tahun 1985-2007 adalah 27.585,55 ha/tahun. Batang kelapa sawit (BKS), sebagai limbah di pabrik kelapa sawit (PKS) jumlahnya  cukup  banyak,  yaitu  mencapai  3.23  juta  batang  per  tahun[1].  Oleh  karena  itu  limbah batang kelapa sawit ini akan digunakan sebagai bahan untuk membuat pesawat tanpa awak.
Sumatera  salah  satu  penghasil  kelapa  sawit  terbesar.  Oleh  karena  itu,  pemanfaatan  limbah kelapa sawit sangat di perlukan. 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[2].
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[3].
Pemanfaatan  kelapa  sawit  seperti  BKS  untuk  menjadi  komoditi  baru  tentu  sangat  diperlukan.  Salah satunya  ialah  dengan  membuat  material  komposit  yang  menggunakan  penguat  serat  batang  kelapa sawit. BKS diolah untuk dijadikan serat dan dicampur dengan resin termoset untuk selanjutnya dibuat bahan polimeric foam. Kemudian bahan tersebut digunakan sebagai bahan pembuatan body pesawat. Dari hasil pengujian tarik, tekan dan perhitungan massa jenisnya maka akan dipilih komposisi yang paling bagus untuk digunakan sebagai bahan dasar pembuatan pesawat tanpa awak (UAV).
.

## Proses-Proses Produksi
Banyak proses dapat dipergunakan untuk menghasilkan sebuah produk yang memiliki bentuk, ukuran  dan  kualitas  permukaan  tertentu.  Proses  manufaktur  tersebut  dapat  dibagi  atas  8  (delapan) kelompok besar yaitu:
1. Proses pengecoran ( Casting Processes )
2. Proses pembentukan ( Forming Processes )
3. Proses pemesinan ( Machining Processes )
4. Proses produksi polimer ( Polymer Processing )
5. Proses metalurgi serbuk ( Powder Metalurgy )
6. Proses penggabungan ( Joining Processes )
7. Proses penyelesaian akhir  seperti heat treatment dan surface treatment ( Finishing Processes ).
8. Proses perakitan ( Assembly Processes )[4].

## Proses Pembuatan Produk Komposit Matriks Polymer
Bahan polymer memiliki keunggulan daripada bahan logam dan ceramic yakni lebih liat juga lebih  murah  tetapi  juga  memiliki  kekurangan  antara  lain  kurang  kuat,  kurang  baik  terhadap  suhu tinggi  juga  kurang  sesuai  digunakan  untuk  menanggung  beban  tinggi[5].  Oleh  sebab  itu  sifat  bahan polymer ini  harus  diperbaiki lagi.  Salah  satu metode yang  digunakan  adalah  dengan mencampurkan bahan serat kedalamnya, yaitu dengan menjadikannya komposit. Berbagai macam proses pembuatan produk komposit matriks polymer:
1. Cara Hand Lay-Up
2. Cara Semprot/Semburan
3. Cara Kantong Vakum (V acum Bag )
4. Cara Kantong Tekanan (P ressure Bag )
5. Cetakan Autoklaf
6. Cara Cetakan Suntikan (I njection Moulding )
7. Proses Pultrusi (P ultrusion )[6].

## Komposit
Komposit adalah bahan yang dicampurkan dua atau lebih tahap yang berbeda. Oleh karena itu komposit  bersifat  heterogen.  Komposit  adalah  material  yang  satu  tahap  berlaku  sebagai  sebuah penguatan terhadap tahap kedua. Tahap kedua disebut matriks[7].
Umumnya  dalam  komposit  terdapat  bahan  yang  disebut  sebagai  “matriks”  dan  bahan “penguat”.  Bahan  matriks umumnya dapat  berupa  logam, polimer, keramik,  karbon. Matriks  dalam komposit berfungsi untuk mendistribusikan beban kedalam seluruh material penguat komposit. Sifat matriks  biasanya  “ulet”  (ductile).  Bahan  penguat  dalam  komposit  berperan  untuk  menahan  beban yang diterima oleh material komposit. Sifat bahan penguat biasanya kaku dan tangguh. Bahan penguat yang umum digunakan selama ini adalah serat karbon, serat gelas, keramik. Serat alam sebagai jenis serat yang memiliki kelebihan-kelebihan mulai diaplikasikan sebagai bahan penguat dalam komposit polimer[8].
Pada  umumnya  konsep  material  komposit  yang  dibuat  dapat  dibagi  kedalam  tiga  kelompok utama :
1. Komposit  Matrik  Polimer  (Polymer  Matrix  Composites  –  PMC).  Bahan  ini  merupakan  bahan komposit yang sering digunakan disebut, Polimer Berpenguatan Serat (FRP  – Fibre Reinforced Polymers or Plastics) – bahan ini menggunakan suatu polimer-berdasar resin sebagai matriknya, dan suatu jenis serat seperti kaca, karbon dan aramid (Kevlar) sebagai penguatannya.
2. Komposit  Matrik  Logam  (Metal  Matrix  Composites  –  MMC).  Ditemukan  berkembang  pada industri  otomotif,  bahan  ini  menggunakan  suatu  logam  seperti  aluminium  sebagai  matrik  dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida.
3. Komposit  Matrik  Keramik  (Ceramic  Matrix  Composites  –  CMC).  Digunakan  pada  lingkungan bertemperatur  sangat  tinggi,  bahan  ini  menggunakan  keramik  sebagai  matrik  dan  diperkuat dengan  serat  pendek,  atau  serabut-serabut  (whiskers)dimana  terbuat  dari  silikon  karbida  atau boron nitride[9].
Material Komposit Resin Casting
1. Acrylic  -  Ada  beberapa  jenis  resin  akrilik.  Sebagai  contoh,  jenis  metakrilat  metal  dari  resin sintetis  yang  digunakan  untuk  memproduksi  kaca  akrilik  seperti  Plexi  glass,  yang  lebih  dari polimer plastic bukan kaca. Resin ini sangat ideal untuk embedding objek.
2. Epoxy  -  resin  Epoxy  memiliki  viskositas  rendah  dari  pada  resin  poliuretan.  Ini  adalah  resin polieter  yang  mengandung  lebih  dari  satu  kelompok  epoxy.  Mereka  mampu  diubah  menjadi bentuk termoset.
3. Polyester - resin polyester tak jenuh yang diproduksi oleh reaksi kondensasi antara asam seperti anhidrida  ftalat,  anhidrida  maleat,  asam  isoftalat,  dan  glikol  (  propilen  glikol,  di-etilena  glikol, mono-etilena glikol ). Umumnya digunakan untuk aplikasi plastik yang diperkuat[10].

## 3 METODOLOGI PENELITIAN

## Bahan
1. Serat Batang Kelapa Sawit.
2. Polyester / Resin Tak Jenuh
3. Katalis MEKP ( Methyl Ethyl Keton Peroksida) 4. Polyuretan

## Alat
1.Kertas Pasir
2.Serat Kaca
3.Ember
4.Polyester Putty
5.Selotip Kertas
6.Baut Dan Mur
7.Air
8.NaOH 1M
9.Timbangan Digital
10.Mirror Glaze
11.Lilin Tanah
12.Penghalus Serat

## 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pemilihan Variasi
Dalam  pembuatan  pesawat  tanpa  awak  yang  diperkuat  serat  batang  kelapa  sawit,terdapat  3 variasi yang akan diuji kekuatannya berdasarkan pengujian tekan dan tarik dan dicari massa jenisnya, adapun ketiga variasi tersebuat antara lain:
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%.
Berdasarkan hasil pengujian tarik dan tekan yang telah dilampirkan pada bab II dan hasil massa jenisnya, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
• Variasi  pertama  mempunyai  nilai  pengujian  yang  paling  bagus  diantara  ketiga  variasi  tersebut namun massa jenis variasi pertama terlalu besar sehingga tidak cocok digunakan sebagai bahan untuk membuat pesawat tanpa awak.
• Variasi  ketiga  mempunyai  nilai  massa  jenis  yang  sangat  ringan  yaitu  sebesar  236.38  namun berdasarkan hasil pengujian tekan dan tarik nilai yang dihasilkan pada variasi ketiga sangat buruk sehingga tidak cocok digunakan sebagai bahan untuk membuat pesawat tanpa awak.
• Variasi kedua mempunyai nilai pengujian tarik dan tekan yang cukup bagus dan massa jenis nya tidak terlalu berat yaitu sebesar 539.56, oleh karena itu variasi kedua dijadikan sebagai bahan untuk membuat pesawat tanpa awak.

## Proses Pembuatan Serat Batang Kelapa Sawit
Untuk  membuat  pesawat  tanpa  awak  dengan  komposit  polimer  berongga  (  polymeric composite  foam  ),  diperlukan  bahan  dasar  sebagai  penguatnya,  yaitu  serat  batang  kelapa  sawit,  dan proses pembuatan serat batang kelapa sawit dibagi berdasarkan tahapan berikut ini:
1. Siapkan batang kelapa sawit dan hancurkan agar ukurannya menjadi kecil dan rendam kedalam air bersih selama 24 jam.

## Gambar 1 Batang Kelapa Sawit Setelah Dihancurkan
2. Batang kelapa sawit yang sudah dihancurkan dan direndam dalam air selanjutnya air rendaman dibuang dan direndam kembali dengan larutan NaOH 1M selama 24 jam.

## Gambar 2 Batang Kelapa Sawit Direndam NaOH
3. Setelah direndam selama 24 jam dengan NaOH selanjutnya air nya dibuang dan dibilas dengan air bersih, lalu dikeringkan pada ruang terbuka selama 24 jam.

## Gambar 3 Proses Penjemuran
4. Setelah  dikeringkan  selama  24  jam  selanjutnya  dilakukan  proses  pengguntingan  hingga ukurannya berkisar antara 1 – 3 cm

## Gambar 4 Hasil Proses Pengguntingan
5. Setelah dilakukan proses pengguntingan maka dilakukan proses penggilingan, hasil yang didapat pada  proses  penggilingan  akan  digunakan  sebagai  bahan  dasar  pesawat  tanpa  awak  yang diperkuat serat batang kelapa sawit
Gambar 5 (a) Proses Penggilingan (b) Hasil Akhir Serat Batang Kelapa Sawit

## Proses Pembuatan Cetakan/Mal Pesawat
Dalam  pembuatan  pesawat  tanpa  awak  diperlukan  cetakan  agar  dapat  di  cor,  proses pembuatan cetakan terbagi atas beberapa tahapan berikut ini:
1. Langkah  awal  dalam  pembuatan  cetakan  pesawat  tanpa  awak  ialah  menyiapkan  bahan-bahan yang diperlukan dalam pembuatan cetakan sayap pesawat, siapkan juga pola pesawatnya.

## Gambar 6 Pola Pesawat
2. Langkah kedua ialah haluskan permukaan pola dengan menggunakan kertas pasir tujuannya ialah agar permukaan menjadi rata sehingga didapatkan hasil cetakan yang bagus.

## Gambar 7 Penggunaan Kertas Pasir
3. Langkah  ketiga  ialah  mendempul  permukaan  pola  agar  permukaannya  menjadi  rata,  tujuan pendempulan ialah agar dapat menutupi lubang-lubang yang terdapat pada pola.

## Gambar 8 Proses Pendempulan
4. Lalu lakukan langkah kedua dan ketiga secara berulang sehingga dipastikan permukaan menjadi rata dan halus agar dihasilakn cetakan yang sesuai dengan yang diinginkan.
5. Setelah  dipastikan  permukaan  halus  dan  rata,  langkah  selanjutnya  ialah  mengoleskan  seluruh permukaan pola dengan menggunakan wax, tujuannya untuk memudahkan memisahkan pola dan cetakan yang dihasilkan dengan serat kaca.

## Gamabr 9 Pemberian Wax Pada Pola
6. Langkah selanjutnya adalah memotong serat kaca sehingga ukurannya menyerupai dengan pola, dan letakan serat kaca tersebut diatas pola tersebut agar dapat dibentuk cetakannya.

## Gambar 10 Pemotongan Serat Kaca
7. Selanjutnya  oleskan  resin  yang  telah  dicampurkan  dengan  katalis  pada  serat  kaca  tersebut sehingga serat kacanya akan mengeras dan dihasilkanlah cetakan yang diinginkan.

## Gambar 11 Pemberian Resin
8. Tunggulah  30  menit  agar  resin  dan  serat  kaca  nya  menyatu  dan  menjadi  keras,  maka  akan dihasilkan cetakan yang diingkan

## Gambar 12 Cetakan
9. Langkah  selanjutnya  ialah  merapikan  sisi-sisinya  dengan  memotongnya  menggunakan  gunting sehingga cetakan menjadi bagus dan dapat disatukan dengan sisi cetakan yang lainnya.
10. Untuk membuat cetakan pada bagian pesawat lainnya dapat diulangi mulai dari langkah pertama dan  seterusnya  sehingga  dihasilkan  cetakan  untuk  seluruh  bagian  pesawat  tanpa  awak.  Namun dalam pembuatan cetakan body pesawat diperlukan 3 lapis serat kaca disebabkan karena dalam pengecoran body pesawat diperlukan campuran yang massanya lebih besar daripada pengecoran sayap, dimana dalam pembuatan cetakan sayap pesawat hanya diperlukan 1 lapis serat kaca.
Gambar 13 Cetakan Sayap Pesawat Tanpa Awak

## Gambar 14 Cetakan Badan Pesawat Tanpa Awak

## Pengecoran Body Pesawat
Dalam mengecor pesawat tanpa awak dapat dilakukan berdasarkan beberapa tahapan berikut ini:
1. Pertama-tama siapkan bahan-bahan yang diperlukan dalam mengecor sayap pesawat tanpa awak yaitu berupa cetakan pesawat, resin, serat batang kelapa sawit, polyuretan.
2. Selanjutnya  oleskan  permukaan  dalam  cetakan  dengan  menggunakan  wax  agar  memudahkan dalam  pembongkaran  cetakan  nantinya  lalu  satukan  sisi  cetakan  dengan  sisi  lainnya  dan  lapisi dengan menggunakan selotip kertas agar tidak ada celah.
3. Langkah selanjutnya ialah menimbang bahan-bahan yang akan digunakan untuk mengecor sayap pesawat tersebut, dalam pembuatan sayap pesawat dibutuhkan 2kg massa total yang terdiri dari 1,5 kg resin; 0,1 kg serat batang kelapa sawit; 0,2 kg poliol; 0,2 kg isosianat dan katalis 20gram.

## Gambar 16 Bahan-Bahan Dasar Pengecoran
4. Lalu  campurkan  resin  dan  serat  batang  kelapa  sawit  terlebih  dahulu,  dan  aduk  hingga  merata, setelah  larutan  resin  dan  serat  batang  kelapa  sawit  merata  lalu  campurkan  poliol  dan  isosianat dan  aduk  hingga  merata,  lalu  campurkan  larutan  poliol  dan  isosianat  pada  campuran  resin  dan serat batang kelapa sawit dan aduk hingga merata.

## Gambar 17 Proses Pengadukan
5. Setelah  itu  tuang  campuran  tersebut  kedalam  cetakan  yang  telah  disiapkan.  Dalam  proses pengadukan  dan  penuangan  harus  dilakukan  secepat  mungkin  dikarenakan  campuran  akan mengembang sekitar 8 menit setelah semua bahan-bahan dasar dicampurkan.

## Gambar 18 Proses Penuangan
6. Lalu tunggu hingga campuran tersebut mengembang dan mengering sehingga menjadi kuat lalu lepaskan cetakannya sehingga dihasilkan sayap pesawat tanpa awak.

## Gambar 19 Proses Pembongkaran
7. Untuk membuat bagian pesawat lainnya dapat diulangi mulai dari tahap pertama sampai selesai, namun dalam membuatan body pesawat diperlukan campuran total 15 kg, yang terdiri dari 11,25 kg resin; 0,75 kg serat batang kelapa sawit; 1,5 kg poliol; 1,5 kg isosianat dan katalis 150gram.

## Gambar 20 Body Dan Sayap Pesawat
8. Setelah  seluruh  bagian  pesawat  telah  dihasilkan  maka  tahap  selanjutnya  ialah  menyatukannya. Dan  selanjutnya  dilakukan  proses  pendempulan  agar  tidak  terdapat  lubang  –  lubang  pada
permukaan  pesawat,  setelah  proses  pendempulan  selesai  tahap  selanjutnya  ialah  proses pengecatan. Sehingga terbentuklah badan pesawat tanpa awak.

## Gambar 21 Pesawat Tanpa Awak

## 5 KESIMPULAN
Dari hasil proses pembuatan diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Formulasi  campuran  yang  bagus  untuk  pembuatan  pesawat  tanpa  awak  adalah  Resin  75%, Blowing Agent 20%, Serat Batang Kelapa Sawit 5%.
2. Dalam  proses  pembuatan  cetakan  sayap  pesawat  hanya  diperlukan  1  lapis  serat  kaca sedangkan dalam pembuatan cetakan body pesawat diperlukan 3 lapis serat kaca.
3. Dalam  proses  pembuatan  pesawat  tanpa  awak  dengan  bahan  composite  polymeric  foam dengan  blowing  agent  polyurethane,  waktu  yang  diperlukan  campuran  agar  dapat mengembang ialah 8 menit.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Guritno, Purboyo. Wirjosentono, Basuki. Sifat Fisik dan Mekanis batang Kelapa Sawit, Jurnal Rispa. Medan, 1997.
[2] Felix  Asade,  (2012).  Perancangan  Tabung  Impedansi  Dan  Kajian  Eksperimental  Koefisien Serap Bunyi. Universitas Sumatera Utara
[3] Rahmadhani Banurea, (2011). Pemanfaatan Serbuk Batang Kelapa Sawit Sebagai Pengisi Pada Pembuatan Lembaran Plafon Gipsum Dengan Bahan Pengikat Poliuretan. Universitas Sumatera Utara
[4] Hahim,  Jasmi,  Pemprosesan  Bahan,Universiti  Teknologi  Malaysia,  Skudai,  Johor  Darul Ta’zim, 2003.
[5] Chawla, K.K., Composite Materials , First Ed., Berlin: Springer-Verlag New York Inc, 1987
[6] Siswo  Pranoto,  (2010).  Desain  Dan  Pembuatan  Kerucut  Lalu  Lintas  Dari  Bahan  Polimeric Foam Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit(TKKS). Universitas Sumatera Utara
[7] Herman, Sinaga. “Definisi Komposit”. 24 February 2010. http://material- teknik.blogspot.com/2010/02/defenisi-komposit.html
[8] Phillips  N,  Leslie,  Design  with  Advance  Composite  Materials,  First  Published  ,  Springer- Verlag, Berlin heidelberg New York, the united kingdom London SWIY 4SU. 1989
[9] Surdia,  Tata,  dan  Saito,  S.,  , Pengetahuan  Bahan  Teknik ,  Cetakan  Keenam,  Jakarta:  Pradnya Paramita, 2005
[10]  Azom,
“Composite Casting Resin”. 6 Agustus 2013.
http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=9773