fabrikasi lotus type material dengan menggunaka proses

6
1 Fabrikasi Lotus Type Material Dengan Menggunaka Proses Slip Casting Dan Proses Metalurgi Serbuk Program Sarjana Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI- Depok Email: [email protected] A B S T R A K Perkembangan teknologi dalam bidang teknologi manufaktur menuntut kemampuan dalam mereplika berbagai bentuk dan karakter dari produk alam untuk berbagai macam fungsi. Batang lotus (neulombo nucifera) memiliki struktur lubang dan rongga yang rapi serta dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang salah satunya fungsi termal. Proses manufaktur serbuk memiliki kemampuan dalam memproduksi berbagai macam produk, dengan menggunakan slip casting sebagai proses pembentukan dan sintering sebagai proses pemadatan material. Dari hasil replikasi dengan metode slip casting dan metalurgi serbuk diperoleh hasil yang serupa dengan batang lotus dalam hal struktur lubang dengan kemampuan daya resap sebesar 0,08 detik/0,06 cc. Kata Kunci: Batang Lotus, Slip Casting, metalurgi serbuk, serbuk tembaga, sintering. ABSTRACT Technological developments in manufacturing technology requires the ability to replicate various forms and character of natural products for a variety of functions. Lotus stem (neulombo nucifera) has a structure of holes and cavities are neat and can be applied in various fields one thermal function. Powder manufacturing process has the capability of producing a wide range of products, using slip casting as the process of forming and sintering the material compaction process. Experimental results to make the lotus-type material with a method of slip casting and powder metallurgy obtained results resemble the lotus stem in the hole structure with good penetrating power capability with a smaller hole size than the size of the lotus stem. Keywords: Lotus Stem, Slip casting, powder metallurgy, copper powder, sintering. 1. Pendahuluan Perkembangan teknologi dengan perkembangan ilmu material merupakan suatu bagian yang tidak terpisahkan dalam cabang ilmu manufaktur. Salah satu jenis material yang akhir-akhir ini menjadi penelitian terbaru yaitu material serbuk, dimana material ini memiliki ukuran dasar yang beraneka ragam sesuai dengan tingkatan ukuran butirannya. Seiring dengan perkembangan penelitian ditemukanlah beberapa produk alam yang memiliki kemiripan dengan batuan karang tersebut, dalam hal ini struktur batang tanaman talas atau lotus (Nelumbo Nucifera) yang memiliki keseragaman dan kelurusan dari rongga-rongga tersebut. Seperti pada batuan karang, struktur pada batang tanaman talas (Nelumbo Nucifera) juga memiliki kemampuan penukar kalor yang baik yang dapat diterapkan pada Loop Heat Pipe pada kondenser. Untuk mengoptimalkan fungsi dari alat penukar kalor pada heat & mass transfer dengan keserupaan produk alam digunakan Material tembaga (copper) sebagai material inti, hal ini dikarenakan material tembaga memiliki konduktivitas termal yang sangat baik. Selain konduktivitas termal, alasan lain dipilihnya tembaga, karena tembaga memiliki titik lebur material yang relatif rendah jika dibandingkan dengan material-material logam lainnya. Semakin halus rongga yang dihasilkan pada material tersebut, maka akan semakin baik pula kemampuan material tersebut, baik untuk pemanfaatan dalam bidang heat & mass transfer maupun sebagai filter. Dengan mengacu pada powder material process, penulis akan melakukan fabrikasi lotus type material, namun dengan sedikit modifikasi pada proses pembentukan material, yaitu dengan metode slip casting, dimana memanfaatkan bahan alam sebagai binder yang telah dicampur dan diproses dengan menggunakan air pada temperatur tertentu yang kemudian dilanjutkan dengan proses sintering guna memadatkan struktur material. 2. Tinjauan Pustaka Tanaman Lotus Tanaman lotus (Nelumbo Nucifera) atau yang biasa disebut tanaman teratai atau lili air merupakan tanaman hijau aquatik yang termasuk dalam rumpun nelumbonceae. Tanaman lotus terbagi atas dua jenis spesies, yaitu Nelumbo Nucifera yang berasal dari india dan Nelumbo Lutae yang berasal dari amerika. Tanaman jenis ini (Nelumbo Species) banyak ditemukan dibeberapa kawasan Asia dan Australia bagian utara dan terakhir kali diemukan di Amerika selatan dan Amerika utara. Fungsi dari tanaman lotus ini selain sebagai fungsi keindahan (dekorasi), yaitu Fabrikasi lotus …, Sunaryo, FT UI, 2014

Upload: others

Post on 15-Oct-2021

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Fabrikasi Lotus Type Material Dengan Menggunaka Proses

1    

Fabrikasi Lotus Type Material Dengan Menggunaka Proses Slip Casting Dan Proses Metalurgi Serbuk

Program Sarjana Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI- Depok Email: [email protected]

A B S T R A K

Perkembangan teknologi dalam bidang teknologi manufaktur menuntut kemampuan dalam mereplika berbagai bentuk dan karakter dari produk alam untuk berbagai macam fungsi. Batang lotus (neulombo nucifera) memiliki struktur lubang dan rongga yang rapi serta dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang salah satunya fungsi termal. Proses manufaktur serbuk memiliki kemampuan dalam memproduksi berbagai macam produk, dengan menggunakan slip casting sebagai proses pembentukan dan sintering sebagai proses pemadatan material. Dari hasil replikasi dengan metode slip casting dan metalurgi serbuk diperoleh hasil yang serupa dengan batang lotus dalam hal struktur lubang dengan kemampuan daya resap sebesar 0,08 detik/0,06 cc. Kata Kunci: Batang Lotus, Slip Casting, metalurgi serbuk, serbuk tembaga, sintering.  

ABSTRACT

Technological developments in manufacturing technology requires the ability to replicate various forms and character of natural products for a variety of functions. Lotus stem (neulombo nucifera) has a structure of holes and cavities are neat and can be applied in various fields one thermal function. Powder manufacturing process has the capability of producing a wide range of products, using slip casting as the process of forming and sintering the material compaction process. Experimental results to make the lotus-type material with a method of slip casting and powder metallurgy obtained results resemble the lotus stem in the hole structure with good penetrating power capability with a smaller hole size than the size of the lotus stem.

Keywords: Lotus Stem, Slip casting, powder metallurgy, copper powder, sintering.

1. Pendahuluan

Perkembangan teknologi dengan perkembangan ilmu material merupakan suatu bagian yang tidak terpisahkan dalam cabang ilmu manufaktur. Salah satu jenis material yang akhir-akhir ini menjadi penelitian terbaru yaitu material serbuk, dimana material ini memiliki ukuran dasar yang beraneka ragam sesuai dengan tingkatan ukuran butirannya. Seiring dengan perkembangan penelitian ditemukanlah beberapa produk alam yang memiliki kemiripan dengan batuan karang tersebut, dalam hal ini struktur batang tanaman talas atau lotus (Nelumbo Nucifera) yang memiliki keseragaman dan kelurusan dari rongga-rongga tersebut.

Seperti pada batuan karang, struktur pada batang tanaman talas (Nelumbo Nucifera) juga memiliki kemampuan penukar kalor yang baik yang dapat diterapkan pada Loop Heat Pipe pada kondenser. Untuk mengoptimalkan fungsi dari alat penukar kalor pada heat & mass transfer dengan keserupaan produk alam digunakan Material tembaga (copper) sebagai material inti, hal ini dikarenakan material tembaga memiliki konduktivitas termal yang sangat baik. Selain konduktivitas termal, alasan lain dipilihnya tembaga, karena tembaga memiliki titik lebur material yang relatif rendah jika dibandingkan dengan material-material logam lainnya.

Semakin halus rongga yang dihasilkan pada material tersebut, maka akan semakin baik pula kemampuan material tersebut, baik untuk pemanfaatan dalam bidang heat & mass transfer maupun sebagai filter. Dengan mengacu pada powder material process, penulis akan melakukan fabrikasi lotus type material, namun dengan sedikit modifikasi pada proses pembentukan material, yaitu dengan metode slip casting, dimana memanfaatkan bahan alam sebagai binder yang telah dicampur dan diproses dengan menggunakan air pada temperatur tertentu yang kemudian dilanjutkan dengan proses sintering guna memadatkan struktur material.

2. Tinjauan Pustaka

Tanaman Lotus Tanaman lotus (Nelumbo Nucifera) atau yang biasa

disebut tanaman teratai atau lili air merupakan tanaman hijau aquatik yang termasuk dalam rumpun nelumbonceae. Tanaman lotus terbagi atas dua jenis spesies, yaitu Nelumbo Nucifera yang berasal dari india dan Nelumbo Lutae yang berasal dari amerika. Tanaman jenis ini (Nelumbo Species) banyak ditemukan dibeberapa kawasan Asia dan Australia bagian utara dan terakhir kali diemukan di Amerika selatan dan Amerika utara. Fungsi dari tanaman lotus ini selain sebagai fungsi keindahan (dekorasi), yaitu

Fabrikasi lotus …, Sunaryo, FT UI, 2014

Page 2: Fabrikasi Lotus Type Material Dengan Menggunaka Proses

2    

sebagai tanaman pangan dan kesehatan yang umum dimanfaatkan di kawasan Asia.

Lotus merupakan jenis tanaman air yang memiliki struktur morfologi yang cocok untuk menyimpan dan mengalirkan udara yang besar, selain itu tanaman ini memiliki kemampuan beradaptasi terhadap air, tetapi memerlukan kedalaman air dan arus debit air. Setiap varietas dari tanaman lotus memiliki kebutuhan yang berbeda terhadap air, tetapi tidak terlalu berpengaruh terhadap kualitas air, bagaimanapun pelepasan kimia beracun dari beberapa industri kimia dapat berdampak negatif pada tanaman lotus. Berdasarkan penelitian sebelumnya yang telah dilakukan, didapati bahwa tanaman lotus ini memiliki kemampuan yang baik dalam meredam dan memindahkan logam berat (Hussein, and Andrea, 1994). Lotus dapat tumbuh dan beradaptasi pada air dengan kondisi pH 5,6 – 7,5, tetapi optimum di pH air 6,5. Temperatur lingkungan yang optimal dalam pertumbuhan lotus antara 20 ºC – 30 ºC, dengan temperatur air 21 ºC – 25 ºC. Pertumbuhan dari tanaman akan melambat jika temperatur udara lebih dari 40 ºC. Tanaman lotus tumbuh dari akar yang terendam, dan mengarah ke arah horizontal dengan sangat cepat pada masa pertumbuhan tanaman seperti pada kondisi di atas [4].

Metalurgi Serbuk Metalurgi serbuk (Powder Metalurgy) merupakan

salah satu proses fabrikasi tanpa adanya proses pencairan material. Metalurgi serbuk adalah suatu kegiatan yang mencakup pembuatan benda komersial, baik yang jadi atau masih setengah jadi, dengan proses pembentukan (Kompaksi, Injection, atau slip casting ). Proses ini dapat disertai pemanasan akan tetapi suhu harus berada dibawah titik cair serbuk. Pemanasan selama proses pembentukan atau sesudah pembentukan lebih dikenal dengan istilah sintering yang menghasilkan penggabungan partikel-partikel halus. Dengan demikian kekuatan dan sifat-sifat fisis lainnya meningkat.

Produk hasil metalurgi serbuk dapat terdiri dari produk campuran serbuk berbagai logam atau dapat pula terdiri dari campuran bahan bukan logam untuk meningkatkan ikatan partikel dan mutu benda jadi secara keseluruhan. Seiring dengan kemajuan teknologi dan tuntutan akan kecepatan serta ketepatan produksi, metalurgi serbuk telah menjadi pesaing dalam berbagai macam proses fabrikasi seperti forging, casting, dan machining untuk berbagai macam bentuk yang rumit dari material yang memiliki kekuatan tinggi dan paduan yang keras. Berbagai macam produk yang dihasilkan dari metalurgi serbuk saat ini antara lain adalah komponen-komponen otomotif, impeller, dan mounting engine [5].

Proses Pencampuran (Mixing) Proses pencampuran ini dilakukan apabila adanya

bahan lain yang digunakan pada proses metalurgi serbuk. Pencampuran serbuk dapat dilakukan dengan mencampurkan logam yang berbeda dan material-material lain untuk memberikan sifat fisik dan mekanik yang lebih baik. Selain untuk menghasilkan sifat fisik maupun mekanik dari produk yang dihasilkan pada proses metalurgi serbuk, terdapat fungsi lain dari material lain yang

digunakan, baik sebagai material pengikat (binder material) maupun sebagai pembentuk sifat mekanik dan karakteristik material baru.

Pencampuran dapat dilakukan dengan proses kering (dry mixing) dan proses basah (wet mixing). Pelumas (lubricant) mungkin ditambahkan untuk meningkatkan sifat powders flow. Secondary materials ditambahkan untuk meningkatkan green strenghtnya seperti wax atau polimer termoplastik.  

Proses Penuangan (Slip Casting) Metode ini merupakan metode pembentukan yang

umum digunakan pada proses pembentukan keramik. Proses pembentukan dari metode ini adalah memanfaatkan cairan yang digunakan sebagai perekat pada material utama. Kandungan dari slip antara lain adalah pengatur PH, deflokulan dan material pengikat sebagai perekat. Dalam proses ini terdapat dua prinsip utama yaitu penuangan komposisi ke dalam cetakan dan proses pemadatan komposisi. Fungsi larutan pada proses ini menarik komposisi ke dalam cetakan dan membentuk lapisan tipis dinding material, proses ini berlangsung terus menerus hingga kondisi material menjadi padat. Faktor-faktor yang berhubungan dengan proses ini antara lain;

Material Binder

Ada banyak material binder yang dapat dipilih, seperti lilin, alginate, getah alam, Starch (tapioka) dan bahan sintetis seperti PolyVinyl Alcohol (PVA), Polyethylene Glycol (PEG), Methylcellulose dan Acrylic Emulsion. Fungsi dari material Binder berbeda dari penggunaan dengan cara tekan (kompaksi), pada metode kompaksi fungsi dari material binder ini adalah sebagai pemadat material utama, sedangkan pada metode slip casting binder material berfungsi untu meningkatkan kekuatan dari semi produk untuk perlakuan proses berikutnya.

Viskositas

Viskositas adalah hambatan komposisi fluida untuk mengalir atau berpindah, untuk mendapatkan nilai viskositas dapat mengunakan alat viskometer.

Deflokulan

Deflokulan merupakan usaha untuk menjaga kondisi material serbuk agar tidak terjadi pengendapan (sedimentasi) pada cetakan. Proses ini berlangsung secara alami berdasarkan perlakuan yang diberikan pada saat komposisi, yaitu dengan membuat komposisi yang memiliki viskositas yang optimum terhadapa PH komposisi.  

Proses Sintering Pemanasan sampai temperatur tinggi disebut

dengan proses sintering. Pada proses sinter, benda padat terjadi karena terbentuk ikatan-ikatan. Panas menyebabkan bersatunya partikel dan efektivitas reaksi tegangan permukaan meningkat. Dengan perkataan lain, proses sinter menyebabkan bersatunya partikel

Fabrikasi lotus …, Sunaryo, FT UI, 2014

Page 3: Fabrikasi Lotus Type Material Dengan Menggunaka Proses

3    

sedemikian rupa sehingga kepadatan bertambah.Selama proses ini terbentuklah batas-batas butir, yang merupakan tahap rekristalisasi.Disamping itu gas yang ada menguap. Temperatur sinter umumnya berada pada 0.7 -0.9 dari temperatur cair serbuk utama. Waktu pemanasan berbeda untuk jenis logam berlainan dan tidak diperoleh manfaat tambahan dengan diperpanjangnya waktu pemanasan.

Proses Finishing Tahap finishing merupakan tahap akhir dari proses

metalurgi serbuk, mtode ini hampir sama dengan proses akhir pada setiap proses lainnya. Tujuan dari proses finishing adalah mendapatkan hasil akhir produk yang sesuai dengan spesifikasi tertentu, baik dalam hal sifat mekanik maupun faktor keamanan. Beberapa proses finishing yang umum dilakukan pada proses material serbuk.

3. Hasil dan Pembahasan

Persiapan Lotus Type Material

 

Gambar 1 Proses Fabrikasi Lotus Type Material

Binder Composition Persiapan ini dilakukan untuk mendapatkan bahan

pengikat pada proses fabrikasi lotus type material, yaitu dengan membuat bahan bubur lem (kanji), dengan paduan antara tapioka dengan air pada komposisi tertentu untuk mendapatkan viskositas yang diinginkan. Untuk mendapatkan kehomogenan paduan, kedua paduan harus selalu diaduk hingga rata sebelum dan sampai proses memasak berlangsung, hingga campuran antara tapioka dan air berubah warna serta kekentalannya.

Dari hasil eksperimen didapati viskositas yang optimal untuk proses fabrikasi lous type material yaitu dengan viskositas 138.000 CP dengan komposisi pati sagu sebesar 93 % dan & 7 % air.

Slurry Composition Pada bagian ini merupakan tahapan inti dari proses

fabrikasi lotus type material. Setelah bahan perekat telah jadi, langkah selanjutnya adalah mencampur bahan perekat tersebut dengan tembaga pada komposisi tertentu. Sebelum komposisi dituang pada cetakan, terlebih dahulu dipastikan mengenai kehomogenan dari campuran tembaga dengan binder material tersebut untuk meminimalisir adanya

gelembung akibat udara yang terjebak pada komposisi tersebut.

Penetapan Parameter Parameter yang digunakan dalam proses fabrikasi

lotus type material adalah komposisi, baik untuk binder material maupun untuk komposisi tembaga pada campuran slurry, temperatur sintering dan waktu sintering.

Komposisi

Komposisi yang digunakan untuk binder material adalah 91% tapioka: 9% air untuk viskositas yang rendah, 95% tapioka: 5% air untuk viskositas yang sedang, dan 97% tapioka: 3% air untuk viskositas yang tinggi. Komposisi pada setiap percobaan penelitian ini menggunakan perbandingan antara binder material dan serbuk tembaga adalah 40% :60%, 50%:50%, 60%:40%. komposisi ini diperoleh dari hasil pengujian secara eksperimental dan beberapa jurnal penelitian mengenai porositas material.

 

Gambar 2 Viskositas 138.000 CP dengan komposisi (a) 40 % (b) 50 % (c) 60 % serbuk tembaga.

 

Gambar 3 Grafik Pengaruh Viskositas tapioka terhadap berat

Pada komposisi binder tapioka dengan viskositas yang rendah memiliki kemampuan alir yang baik, sehingga dalam proses penuangan (Pouring) komposisi dapat menempati setiap bagian dari cetakan akan tetapi hal ini memiliki pengaruh yang besar terhadap hasil penyusutan yang terjadi dan gaya adhesi disaat komposisi basah terhadap serbuk tembaga. Pada komposisi dengan viskositas rendah dan komposisi serbuk tembaga yang rendah, berakibat pada hasil penyusutan yang terarah yang dapat membentuk rongga – rongga kosong. Hal ini dapat disebabkan pula karena adanya partikel serbik tembaga yang memiliki gaya adhesi yang lebih kuat pada bagian pore former akibat material yang digunakan pada material

10  

12  

14  

16  

18  

20  

1   2   3  

Ber

at K

ompo

sisi

gr

Pa+  Sagu  

Pengaruh  Binder  Pa-  Sagu  terhadap  berat  

a   b   c  

Fabrikasi lotus …, Sunaryo, FT UI, 2014

Page 4: Fabrikasi Lotus Type Material Dengan Menggunaka Proses

4    

pore former dan porsi sebaran dari pore former tersebut. Semakin rendah sebaran dari pore former, maka potensi terjadinya susut yang tidak terarah akan semakin besar, dan hal ini berakibat pada kualitas dari green product.

Sampel dengan viskositas yang rendah memiliki kemampuan alir yang baik akan tetapi penyusutan yang tinggi akibat dari kandungan cairan yang tinggi. Untuk mengatasi penyusutan ini maka ditambahkan komposisi tembaga dengan komposisi yang lebih tinggi. Hal ini dimaksudkan untuk meminimalkan terjadinya penyusutan yang berdampak pada timbulnya ronga – rongga kosong, dengan harapan akan serbuk tembaga yang ditambahkan dapat mengisi ruang kosong tersebut. Semakin besar penambahan komposisi tembaga pada komposisi dengan viskositas rendah maka akan semakin kecil terjadinya penyusutan, akan tetapi dalam proses pengeringan memiliki waktu yang lebih panjang dan memiliki mechanical properties green product yang rendah, hal ini berakibat dari rendahnya ikatan antara partikel serbuk tembaga yang diakomodir oleh komposisi dengan viskositas rendah tersebut.

Untuk komposisi binder dengan viskositas sedang memiliki keterikatan yang tinggi dengan material sejenis (kohesi). Dalam hal ini besaran gaya kohesi dan adhesi memiliki pengaruh yang besar dalam proses pembentukan, hal ini akan berakibat pada proses pembentukan dan penyusutan yang terjadi. Pada komposisi tembaga yang rendah, karena tembaga memiliki berat jenis yang lebih tinggi dari dari material binder maka serbuk tembaga akan bertumpuk di dasar cetakan (sedimentasi). Dalam hal ini karena proses sedimentasi yang terjadi, maka proses penyusutan akan lebih mudah untuk diprediksi, selain itu pada viskositas yang sedang proses penuangan masih dapat dilakukan dengan mudah.

Dengan ditambahkannya komposisi serbuk tembaga maka akan semakin kecil penyusutan yang terjadi pada proses pembentukan dengan viskositas material yang sedang. Akan tetapi sebaran atau distribusi dari pore former memiliki pengaruh yang cukup besar terhadap hasil penysutan yang terjadi. Untuk mengatasi hal ini distribusi dari sebaran pore former di ratakan semaksimal mungkin pada bagian tengah atau inti cetakan. Dengan memperbesar komposisi tapioka, maka didapat viskosita yang lebih tinggi. Pada viskositas ini proses penuangan lebih sulit, dikarenakan kemampuan alir yang kurang baik, namun pada viskositas ini proses pembentukan lebih kuat walaupun tetap rapuh. Hal ini diakibatkan karena gaya adhesi yang lebih tinggi pada komposisi material binder, sehingga ikatan antara partikel serbuk tembaga dapat menjadi lebih kuat.

Hasil

Penentuan komposisi tembaga merupakan tahap selanjutnya dari proses fabrikasi lotus type material. Tahap ini bertujuan untuk mengoptimalkan dari tahap yang sebelumnya telah dilakukan, yaitu tahap penentuan binder material. Komposisi yang digunakan pada tahap ini yaitu sebesar 40 %, 50 %, dan 60 % serbuk tembaga berdasarkan volume komposisi.

 

Gambar  4  Viskositas 242.000 CP dengan komposisi (a) 40 % (b) 50 % (c) 60 % serbuk tembaga.

Proses Sintering Proses sintering ini dilakukan guna mendapatkan hasil yang optimal dari proses fabrikasi lotus type material. Variabel yang berubah – ubah adalah waktu dan temperatur sintering, sedangkan untuk heat rate yang digunakan sebesar 20 ºC. Sebelum proses sintering dilakukan, sampel terlebih dahulu dilepaskan dari cetakan kemudian diletakkan ke dalam furnace.

Berdasarkan eksperimental parameter sintering yang optimal untuk pembentukan sampel, yaitu dengan temperatur 900 ºC dengan waktu sintering selama 60 menit dan heat rate 20 ºC/Min. Dalam proses sintering ini selain dari parameter yang berdampak pada hasil, yaitu komposisi dan penempatan dari pore former. Apabila penempatan pore former menyentuh dinding cetakan maka hasil yang didapat kurang optimum dan banyaknya pore former mengakibatkan kurang kuatnya komposisi karena perbedaan yang signifikan antara pore former dengan material serbuk tembaga.

 

Gambar 5 Hasil Proses Sintering dengan suhu 900 ºC selama 1 jam

Untuk melihat hasil pembentukan dari pore former yang lebih detail, sampel terlebih dahulu dipotong, kemudian dibersihkan dengan menggunakan ultrasonic processor. Tujuan dari ultrasonic Processor ini adalah sebagai pembersih dari partikel – partikel yang menutupi lubang - lubang akibat pemotongan, proses ultrasonic dilakukan selama 10 menit untuk setiap sampel.

a   b   c  

Fabrikasi lotus …, Sunaryo, FT UI, 2014

Page 5: Fabrikasi Lotus Type Material Dengan Menggunaka Proses

5    

 

Gambar 6 Hasil Pembentukan Pore Former

Keragaman dari ukuran rongga tersebut terjadi akibat beberapa hal, salah satunya adalah akibat dari sebaran pore former. Sebaran yang tidak merata dari pore former ini mengakibatkan beberapa ukuran dari rongga lebih besar jika dibandingkan dengan ukuran dari pore former itu sendiri, jika sebaran dari pore former telah merata secara maksimal, maka kecenderungan hasil ukuran rongga akan lebih kesil dari ukuran pore former tersebut. Hal ini dapat terjadi karena efek dari penyusutan material akibat dari proses sintering.

Pada saat proses sintering berlangsung, material pore former akan terdegradasi terlebih dahulu dan hal ini akan membentuk rongga – rongga atau lubang – lubang yang sesuai dengan pore former, setelah lubang – lubang tersebut terbentuk, maka tahap selanjutnya adalah tahap penyatuan material (fusi material), pada tahap ini material akan memperoleh kepadatan untuk mendapatkan kekuatan dari material.

 

Gambar 7 Grafik pengaruh temperatur sintering terhadap ukuran rongga material

Dari grafik di atas tampak bahwa ukuran dari rongga atau lubang pada sampel lebih kecil jika dibandingkan dengan ukuran lubang atau rongga pada struktur batang lotus, hal ini dikarenakan ukuran awal dari pore former lebih kecil, yaitu sebesar 120 µm jika dibandingkan dengan ukuran struktur batang lotus sebesar 470 µm. Pada grafik tampak pula pengaruh proses sintering terhadap ukuran dari rongga atau lubang, semakin lama proses sintering, maka akan semakin rapat hasil sampel, hal ini berakibat pada ukuran rongga yang semakin menyusut.  

4. Kesimpulan

hasil penelitian mengenai proses manufaktur material berongga dengan struktur batang lotus, dapat disimpulkan bahwa;

1. Proses fabrikasi lotus type material dengan menggunakan metode slip casting dan metalurgi serbuk telah berhasil dilakukan dengan keserupaan struktur pembentukan lubang.

2. Bahan perekat yang optimal sebagai Binder Material adalah 93 % tepung tapioka (Metroxylon Sago Rottb) yang dipadukan dengan 7 % air pada kadar viskositas 138.000 CP.

3. Komposisi yang tepat untuk lotus type material adalah 60 % volume serbuk tembaga dengan 40 % volume binder material.

4. Parameter sintering yang optimal pada proses fabrikasi lotus type porous material, yaitu dengan temperatur 900 ºC selama 1 jam dengan laju panas 20 ºC/menit.

5. Semakin lama waktu sintering dan semakin tinggi temperatur sintering, maka kepadatan material akan semakin kuat dan ukuran dari lubang akan semakin kecil.

6. Rata – rata Kemampuan daya resap air dari lotus type material adalah 0,0625 detik/0,06 cc.

Referensi

[1] Jinwang Li., Yong Zou., Lin Cheng., Randeep Singh., Ali akbar., Akbar Zadeh, 2010, “Effect of fabricating parameters of sintered porous wicks for loop heat pipe”, Powder Technology 204, Shandong University, PR China.

[2] Y.M.Z Ahmed., M.I. Riad., A.S. Sayed., M.K. Ahlam., M.E.H.Shalabi., 2007, “Correlation between factors controlling preparation of porous copper via sintering technique using experimental design”, Powder Technology 175, Helwan University Cairo, Egypt.

[3] http://febriantotito.blogspot.com/2013/06/vapor-deposition.html, (26 juni 2014).

[4] Xin-Hua Liu., Xue Feng Liu., Yanbin Jiang., Jian Xin Xie, 2012, “Effect of casting temperature on porous structure of lotus type porous copper”, Procedia Engineering 36, University of Science and Technology Beijing, China.

[5] Weiwei Zhang., Xianping Xia., Cheng Qi., Changseng Xie., Shuizhou Cai., 2012, “A Porous Cu/LDPE Compositefor copper – containing intrauterine contraceptive device”, Acta Biomaterilia 8, University of Science and Technology Beijing, China.

[6] Chan Byon., Sung Jin Kim., 2012, “Capillary performance of bi-porous sintered metal wicks”, Heat and Mass transfer 55, Korea Advanced Institute of Science and Technology, Daejeon, Korea.

[7] Xin-Hua Liu., Xue Feng Liu., Jian Xin Xie, 2012, “The investigation of fabrication processing for lotus type porous magnesium by the in-situ

0.100  0.110  0.120  0.130  0.140  0.150  

700  °C   800  °C   900  °C  

Uku

ran  Ro

ngga    

mm  

Temperatur  Sintering  °C  

Pengaruh  temperatur  sintering  terhadap  ukuran  rongga  

20  Min  

40  Min  

60  Min  

Pore  Former  

Fabrikasi lotus …, Sunaryo, FT UI, 2014

Page 6: Fabrikasi Lotus Type Material Dengan Menggunaka Proses

6    

reaction and unidirectional solidification methode”, Procedia Engineering 36, University of Science and Technology Beijing, China.

[8] Hideo Nakajima., 2007, “Fabrication, Properties, and application of porous metal with directional pores”, Material Science 52, Osaka University, Japan.

[9] Azizah Mat ail.,2010, “Determination of heavy metals uptake by lotus”, Applied Science, University of Technology MARA, Malaysia.

[10] Serope, Kalpakjian.(2001). Manufacturing Engineering Technology, Willey.

[11] Yun-Soo Lee., Soong-Keun Hyun, 2012, “Centrifugal casting for unpressurized fabrication of lotus-type porous copper”, Materials Letters 78, Inha University, South Korea.

[12] http://id.wikipedia.org/wiki/Tembaga., (21 Maret 2014)

[13] Abadi Jading, Eduard Tethool, Paulus Payung, dan Sarman Gultom.,2011, “Karakteristik Fisiokimia Pati Sagu Hasil Pengeringan Secara Fluidisasi Menggunakan Alat Pengering Cross Flow Fluidized Bed Bertenaga Surya dan Biomasa”, Reaktor Vol 13 No. 3, Universitas Negri Papua, Indonesia.

[14] C.A. Finch, PolyVinyl-Alcohol Development, Wiley, New York,1992.

[15] Tidco, Ltd., 2004, PoliVinyl Alcohol. 4hlm. http://www.tidco.com/tidcodocs/tn/Opurtinities/POLYVINYLALCOHOL.doc.,(20 Maret 2014).

[16] DC Chemical Co., Ltd., 2001, PoliVinyl Alcohol: PVA, 10 hlm. http://www.dcchem.co.kr/english/product/p_petr/p_petr8.htm, ( 20 Maret 2014).

[17] Wikipedia, 2006, PolyVinyl Alcohol, 2 hlm. http://en.wikipedia.org/wiki/Polivinyl_alcohol, 20 Maret 2014.

[18] Fred F. Lange, "Powder Processing Science and Technology for Increased Reliability." J. Am. Ceram. Soc. 72 [1], 3-15, 1989.

[19] K. S. Venkataraman, "Predicting the Size Distributions of Fine Powders During Comminution," Advanced Ceramic Materials, 3 [5], 1988.

[20] Hao Du., Guihong Song., Hideo Nakajima, Yanhui Zhao, Jinquan Xiao, Tianying Xiaong, 2013, “Study on lotus - type porous copper electroplated with a Ni coating on inner surface of pores ”, Surface Engineering of Material Science 264, Shenyang University of Technology Shenyang, China.

[21] K. Alvarez., K. Sato., S.K. Hyun., H. Nakajima., 2008, “Fabrication and properties of lotus – type porous nickel-free stainless steel for biomedical applications”, Material Science and Engineering C 28, Osaka University Osaka, Japan.

[22] Xin-Hua Liu., Xue-Feng Liu., Jian-Xin Xie., 2012, “The Investigation of Fabrication Processing for Lotus-type porous Magnesium by the In-situ Reaction and Unidirectional Solidification Method”,Procedia Engineering 36, University of Science and Technology Beijing, China.

[23] M. Kashihara., S.K. Hyun., H. Yonetani., T. Kobi., H. Nakajima., 2006, “Fabrication of lotus – type porous carbon steel by unidirectional solidification in nitrogen atmosphere”, Scripta Materialia 54, Osaka University Osaka, Ibaraki, Japan.

[24] K. Ohashi., K. Ota, S.K. Hyun., H. Nakajima., K. Murakami., 2001, “Fabrication of porous copper by unidirectional solidification under hydrogen and its properties”, Psycochemical and Engineering Aspects 179, Osaka University Osaka, Japan

Fabrikasi lotus …, Sunaryo, FT UI, 2014