material komposit
TRANSCRIPT
Material kompositDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Belum Diperiksa
Halaman ini belum atau baru diterjemahkan sebagian dari bahasa Inggris.Bantulah Wikipedia untuk melanjutkannya. Lihat panduan penerjemahan Wikipedia.
Material komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal.
Daftar isi
[sembunyikan] 1 Bahan komposit 2 Keunggulan bahan komposit
3 Aplikasi bahan komposit
4 Contoh material komposit
5 Referensi
6 Lihat pula
7 Pranala luar
[sunting] Bahan komposit
Bahan komposit (atau komposit) adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit).
[sunting] Keunggulan bahan komposit
Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan dan kekuatan yang lebih tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah karena berkurangnya jumlah komponen dan baut-baut penyambung. Kekuatan tarik dari komposit serat karbon lebih tinggi daripada semua paduan logam. Semua itu menghasilkan berat pesawat yang lebih ringan, daya angkut yang lebih besar, hemat bahan bakar dan jarak tempuh yang lebih jauh.
[sunting] Aplikasi bahan komposit
Militer Amerika Serikat adalah pihak yang pertama kali mengembangkan dan memakai bahan komposit. Pesawat AV-8D mempunyai kandungan bahan komposit 27% dalam struktur rangka pesawat pawa awal tahu 1980-an. Penggunaan bahan komposit dalam skala besar pertama kali terjadi pada tahun 1985. Ketika itu Airbus A320 pertama kali terbang dengan stabiliser horisontal dan vertikal yang terbuat dari bahan komposit. Airbus telah menggunakan komposit sampai dengan 15% dari berat total rangka pesawat untuk seri A320, A330 dan A340.[1]
[sunting] Contoh material komposit
Plastik diperkuat fiber : o Diklasifikasikan oleh jenis fiber:
Wood (cellulose fibers in a lignin and hemicellulose matrix)
Carbon-fibre reinforced plastic atau CRP
Glass-fibre reinforced plastic atau GRP (informally, "fiberglass")
o Diklasifikasikan oleh matriks:
Komposit Thermoplastik
long fiber thermoplastics or long fiber reinforced thermoplastics
glass mat thermoplastics
Thermoset Composites
Metal matrix composite MMC:
o Cast iron putih
o Hardmetal (carbide in metal matrix)
o Metal-intermetallic laminate
Ceramic matrix composites:
o Cermet (ceramic and metal)
o concrete
o Reinforced carbon-carbon (carbon fibre in a graphite matrix)
o Bone (hydroxyapatite reinforced with collagen fibers)
Organic matrix/ceramic aggregate composites
o Mother of Pearl
o Syntactic foam
o Asphalt concrete
Chobham armour (lihat composite armour)
Engineered wood
o Plywood
o Oriented strand board
o Wood plastic composite (recycled wood fiber in polyethylene matrix)
o Pykrete (sawdust in ice matrix)
Plastic-impregnated or laminated paper or textiles
o Arborite
o Formica (plastic)
PANDUAN UNTUK KOMPOSITSeptember 27th, 2008 · 38 Comments
Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal dimana merupakan
susunan dari paling tidak terdapat dua unsur yang bekerja bersama untuk
menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda terhadap sifat-sifat unsur bahan
penyusunnya. Dalam prakteknya komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik –
matrix) dan suatu jenis penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk
meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk
serat (fibre, fiber).
Sekarang, pada umumnya komposit yang dibuat manusia dapat dibagi kedalam tiga
kelompok utama:
1. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC)
2. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC)
3. Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC)
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.
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.
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 nitrida
Komposit Matrik Polimer
Sistem resin seperti epoksi dan poliester mempunyai batasan penggunaan dalam
manufaktur strukturnya, dikarenakan sifat-sifat mekanik tidak terlalu tinggi
dibandingkan sebagai contoh sebagian besar logam. Bagaimanapun, bahan tersebut
mempunyai sifat-sifat yang diinginkan, sebagian besar khususnya kemampuan untuk
dibentuk dengan mudah kedalam bentuk yang rumit.
Bahan seperti kaca, aramid dan boron mempunyai kekuatan tarik dan kekuatan tekan
yang luar biasa tinggi tetapi dalam ‘bentuk padat’ sifat-sifat ini tidak muncul. Hal ini
berkenaan dengan kenyataan ketika ditegangkan, serabut retak permukaan setiap
bahan menjadi retak dan gagal dibawah titik tegangan patah teoritisnya. Untuk
mengatasi permasalahan ini, bahan diproduksi dalam bentuk serat, sehingga,
meskipun dengan jumlah serabut retak yang terjadi sama, serabut retak tersebut
terbatasi dalam sejumlah kecil serat dengan memperlihatkan sisa kekuatan teoritis
bahan. Oleh karena itu seikat serat akan mencerminkan lebih akurat kinerja optimum
bahan. Bagaimanapun juga satu serat dapat hanya memperlihatkan sifat-sifat kekuatan
tarik sesuai panjang serat, seperti halnya serat dalam suatu tali.
Jika sistem resin dikombinasikan dengan serat penguat seperti kaca, karbon dan
aramid, sifat-sifat yang luarbiasa dapat diperoleh. Matrik resin menyebarkan beban
yang dikenakan terhadap komposit antara setiap individu serat dan juga melindungi
serat dari kerusakan karena abrasi dan benturan. Kekuatan dan kekakuan yang tinggi,
memudahkan pencetakan bentuk yang rumit, ketahanan terhadap lingkungan yang
tinggi dengan berat jenis rendah, membuat kesimpulan komposite lebih superior
terhadap logam dalam banyak aplikasi.
Bila Komposit Matrik Polimer mengabungkan sistem resin dan serat penguat, sifat-
sifat yang dihasilkan bahan komposit akan memadukan beberapa hal sifat-sifat yang
dimiliki oleh resin dan yang dimiliki oleh serat.
Secara umum, sifat-sifat komposit ditentukan oleh:
1. Sifat-sifat serat
2. Sifat-sifat resin
3. Rasio serat terhadap resin dalam komposit (Fraksi Volume Serat – Fibre Volume
Fraction)
4. Geometri dan orientasi serat pada komposit
Bahan komposit dibentuk pada saat yang sama ketika struktur tersebut dibuat. Hal ini
berarti bahwa orang yang membuat struktur menciptakan sifat-sifat bahan komposit
yang dihasilkan, dan juga proses manufaktur yang digunakan biadanya merupakan
bagian yang kritikal yang berperanan menentukan kinerja struktur yang dihasilkan.
Pembebanan
Terdapat empat beban langsung utama dimana setiap bahan dalam suatu struktur
harus menahannya: tarik, tekan, geser/lintang dan lentur
Tarik
Gambar dibawah memperlihatkan beban tarik yang diterapkan pada suatu komposit.
Reaksi komposit terhadap beban tarik sangat tergantung pada sifat kekakuan dan
kekuatan tarik dari serat penguat, dimana jauh lebih tinggi dibandingkan dengan
resinnya.
Tekan
Gambar dibawah ini memperlihatkan suatu komposit dibawah beban tekan. Disini sifat
daya rekat dan kekakuan dari sistem resin adalah penting, sebagaimana resin menjaga
serat sebagai kolom lurus dan menjaganya dari tekukan (buckling)
Geser/Lintang
Gambar dibawah ini memperlihatkan suatu komposit dikenakan beban geser. Beban ini
mencoba untuk meluncurkan setiap lapisan seratnya. Dibawah beban geser resin
memainkan peranan utama, memindahkan tegangan melintang komposit. Untuk
membuat komposit tahan terhadap beban geser, unsur resin harus tidak hanya
mempunyai sifat-sifat mekanis yang baik tetapi juga daya rekat yang tinggi terhadap
serat penguat.
Lenturan
Beban lentursebetulnya merupakan kombinasi beban tarik, tekan dan geser. Ketika
beban seperti diperlihatkan, bagian atas terjadi tekan, bagian bawah terjadi tarik dan
bagian tengah lapisan terjadi geser.
Sistem-sistem Resin
Apapun sistem resin yang digunakan dalam bahan komposit akan memerlukan sifat-
sifat berikut:
1. Sifat-sifat mekanis yang bagus
2. Sifat-sifat daya rekat yang bagus
3. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus
4. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus
Sifat-sifat Mekanis Sistem Resin
Gambar dibawah memperlihatkan kurva tegangan/regangan untuk suatu sistem resin
ideal. Kurva untuk resin menunjukkan kekuatan puncak tinggi, kekakuan tinggi
(ditunjukkan dengan kemiringan awal) dan regangan tinggi terhadap kegagalan. Hal
ini berarti bahwa resin pada awalnya kaku tetapi pada waktu yang sama tidak akan
mengalami kegagalan getas.
Seharusnya dicatat dimana ketika suatu komposit di bebani tarik, untuk mencapai
sifat-sifat mekanis yang optimal dari komponen serat, resin harus mampu berubah
panjang paling tidak sama dengan serat. Gambar dibawah ini memberikan regangan
terhadap kegagalan yang dimiliki untuk serat kaca-E, serat kaca-S, serat aramid, dan
serat karbon berkekuatan tinggi (yaitu bukan dalam bentuk komposit). Disini terlihat,
sebagai contoh, serat kaca-S dengan perpanjangan 5,3%, akan membutuhkan resin
dengan perpanjangan paling tidak sama dengan nilai tersebut untuk mencapai sifat
tarik yang maksimum.
Sifat-sifat Daya rekat Sistem Resin
Daya rekat yang tinggi antara resin dan serat penguat diperlukan untuk apapun jenis
sistem resin. Hal ini akan menjamin bahwa beban dipindahkan secara efisiensi dan
akan menjaga pecahnya atau lepasnya ikatan serat dan resin ketika ditegangkan.
Sifat Ketangguhan Sistem Resin
Ketangguhan adalah suatu ukuran dari ketahanan bahan terhadap propaganda retak,
tetapi dalam komposit hal ini akan susah untuk diukur secara akurat. Bagaimanapun
juga, kurva tegangan dan regangan yang dimiliki sistem resin menyediakan beberapa
indikasi ketangguhan bahan. Sistem resin dengan regangan terhadap kegagalan yang
rendah akan cenderung menciptakan komposit yang getas, dimana retak dapat mudah
terjadi.
Sifat terhadap Lingkungan Sistem Resin
Ketahanan terhadap lingkungan, air dan substansi agresif lain yang bagus, bersama-
sama dengan kemampuan untuk bertahan terhadap siklus tegangan konstan, adalah
sifat yang paling esensi untuk apapun jenis sistem resin. Sifat-sifat ini secara khusus
penting untuk penggunaan pada lingkungan laut.
Tags: Komposit38 RESPONSES SO FAR ↓
1 joe // Oct 19, 2008 at 8:40 pm
makasi banget mas,butuh bangetr buat presentasi
2 Kus Hardoyo // Nov 19, 2008 at 2:04 pm
Pada diagram Teg. dan Reg. diatas, komposit mengalami deformasi plastis yang begitu
panjangnya ( regangan ). Diagram diatas untuk resin dan fiber jenis apa? karena
sejauh pengalaman saya di UPR & Fiberglass, setelah tercapai beban puncak,
langsung drop dan putus.
Makasih.
Salam, 3 ellyawan // Nov 21, 2008 at 10:11 am
Betul itu mas, diagram teg-reg yang saya postkan disitu perbandingannya tidak sesuai
hanya untuk menunjukkan adanya deformasi plastik saja. Saya pernah menguji untuk
serat nilon continuous dengan fraksi berat resin yang lebih kecil bisa didapat
deformasi plastik yang cukup besar, kemudian serat nabati semisal kelapa juga
menghasilkan deformasi plastik cukup (walaupun lebih rendah dari nilon). Mungkin
pemilihan serat dan perbandingan fraksi beratnya yang harus dicermati.
4 kipson // Nov 23, 2008 at 10:24 am
aku mahasiswa semerter akhir di universitas lampung lagi bingung nih tentang
sikripsi. sikripsi sayq tentang komposit kaca. memang masih baru tapi saya lagi
mencoba.. buat yang ada referensi tentang komposit kaca tolong di kirim ke email saya
terimakasih 5 Muh. Risal Mallombasi // Nov 25, 2008 at 11:33 am
Mas, sy mau tanya tentang contoh gambar alat Hidrolik Kompaksi (Mechanical
Hydraulic Pressing) yang dipakai untuk menge-press bahan MMC Al-TiO2…
Terima kasih…
^_^
PENGENDALIAN BAHAN KOMPOSIT
M. HENDRA S. GINTING, ST
Fakultas Teknik
Jurusan Teknik Kimia
Universitas Sumatera Utara
1. Pengenalan
Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk manciptakan berbagai produk yang
terdiri dari gabungan lebih dari satu bahan untuk menghasilkan suatu bahan yang lebih
kuat, contohnya penggunaan jerami pendek untuk menguatkan batu bata di Mesir,
panah orang Mongolia yang menggabungkan kayu, otot binatang, sutera, dan pedang
samurai Jepang yang terdiri dari banyak lapisan oksida besi yang berat dan liat.
Kebanyakan teknologi modern memerlukan bahan dengan kombinasi sifat-sifat yang
luar biasa yang tidak boleh dicapai oleh bahan-bahan lazim seperti logam besi,
keramik, dan bahan polimer. Kenyataan ini adalah benar bagi bahan yang diperlukan
untuk penggunaan dalam bidang angkasa lepas, perumahan, perkapalan, kendaraan
dan industri pengangkutan. Karena bidang-bidang tersebut membutuhkan density yang
rendah, flexural, dan tensile yang tinggi, viskosity yang baik dan hentaman yang baik.
2. Definisi Bahan Komposit
Perkataan komposit memberikan suatu pengertian yang sangat luas dan berbeda-beda
mengikut situasi dan perkembangan bahan itu sendiri. Gabungan dua atau lebih bahan
merupakan suatu konsep yang diperkenalkan untuk menerangkan definisinkomposit.
Walaupun demikian defenisi ini terlalu umum karena komposit ini merangkumi semua
bahan termasuk plastik yang diperkuat dengan serat, logam alloy, keramik, kopolimer,
plastik berpengisi atau apa saja campuran dua bahan atau lebih untuk mendapatkan
suatu bahan yang baru.
Kita bisa melihat definisi komposit ini dari beberapa tahap seperti yang telah digariskan
oleh Schwartz :
1. Tahap/Peringkat Atas
Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda bolehlah dikatakan
sebagai bahan komposit. Ini termasuk alloyr polimer dan keramik. Bahan-bahan
yang terdiri dari unsur asal saja yang tidak termasuk dalam peringkat ini.
2. Tahap/Peringkat Mikrostruktur
Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih struktur molekul atau fasa merupakan
suatu komposit. Mengikuti definisi ini banyak bahan yang secara tradisional dikenal
sebagai komposit seperti kebanyakan bahan logam. Contoh besi keluli yang
merupakan alloy multifusi yang terdiri dari karbon dan besi.
3. Tahap/Peringkat Makrostruktur
Merupakan gabungan bahan yang berbeda komposisi atau bentuk bagi mendapatkan
suatu sifat atau ciri tertentu. Dimana konstituen gabungan masih tetap dalam bentuk
2002 digitized by USU digital library 1 asal, dimana dapat ditandai secara fisik dan melihatkan kesan antara muka antara
satu sama lain.
Kroschwitz dan rekan telah menyatakan bahwa komposit adalah bahan yang terbentuk
apabila dua atau lebih komponen yang berlainan digabungkan. Rosato dan Di Matitia
pula menyatakan bahwa plastik dan bahan-bahan penguat yang biasanya dalam
bentuk serat, dimana ada serat pendek, panjang, anyaman pabrik atau lainnya. Selain
itu ada juga yang menyatakan bahwa bahan komposit adalah kombinasi bahan tambah
yang berbentuk serat, butiran atau cuhisker seperti pengisi serbuk logam, serat kaca,
karbon, aramid (kevlar), keramik, dan serat logam dalam julat panjang yang berbedabeda didalam matriks.
Definisi yang lebih bermakna yaitu menurut Agarwal dan Broutman, yaitu menyartakan
bahwa bahan komposit mempunyai ciri-ciri yang berbeda untuk dan komposisi untuk
menghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat dan ciri tertentu yang berbeda dari
sifat dan ciri konstituen asalnya. Disamping itu konstituen asal masih kekal dan
dihubungkan melalui suatu antara muka. Konstituen-konstituen ini dapat dikenal pasti
secara fisikal.
Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen yang terdiri dari dari
fasa tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar selalunya terdiri dari serat atau
bahan pengukuh, manakala yang berterusannya terdiri dari matriks.
3. Kepentingan Bahan Komposit
Kemajuan kini telah mendorong peningkatan dalam permintaan terhadap bahan
komposit. Perkembangan bidang sciences dan teknologi mulai menyulitkan bahan
konvensional seperti logam untuk memenuhi keperluan aplikasi baru. Bidang angkasa
lepas, perkapalan, automobile dan industri pengangkutan merupakan contoh aplikasi
yang memerlukan bahan-bahan yang berdensity rendah, tahan karat, kuat, kokoh dan
tegar (5,10). Dalam kebanyakan bahan konvensional seperti keluli,walaupun kuat
ianya mempunyai density yang tinggi dan rapuh.
Oleh sebab itu bahan komposit yang mempunyai gabungan sifat yang diperlukan
seperti yang tertera pada tabel di bawah ini yang mulai mendapatkan perhatian untuk
menggantikan bahan konvensional.
Tabel 1.
Perbandingan sifat-sifat mekanikal antara bahan konvensional dan komposit
Bahan Spesifik Kekuatan Kekuatan Modulus Modulus
Grafity Tensile Spesifik Tensile Spesifik
(Mpa) (MNm/kg) (Gpa) (MNm/kg)
Keluli 7,2 103,4-206,8 14,4-28,7 82,7 11,5
Allumenium 2,7 55,2-179,3 20,4 68,9 25,5
Epoksi 1,2 41,0 34,2 4,5 3,8
Epoksi/Kevlor
46(60%)
1,4 650,0 646,3 40,0 28,6
Nylon 1,1 70,0 61,4 2,0 1,8
Nylon/Serat Kaca
(25%)
1,5 207,0 138,0 14,0 9,3
2002 digitized by USU digital library 2 4. Kelebihan Bahan Komposit
Bahan komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan bahan
konvensional seperti logam. Kelebihan tersebut pada umumnya dapat dilihat dari
beberapa sudut yang penting seperti sifat-sifat mekanikal dan fisikal, keupayaan
(reliability), kebolehprosesan dan biaya. Seperti yang diuraikan dibawah ini :
a. Sifat-sifat mekanikal dan fisikal
Pada umumnya pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan penting
dalam menentukan sifat-sifat mekanik dan sifat komposit.
Gabungan matriks dan serta dapat menghasilkan komposit yang mempunyai
kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi dari bahan konvensional seperti keluli.
- Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah berbanding dengan
bahan konvensional. Ini memberikan implikasi yang penting dalam konteks
penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan spesifik
yang lebih tinggi dari bahan konvensional. Implikasi kedua ialah produk komposit
yang dihasilkan akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari logam. Pengurangan
berat adalah satu aspek yang penting dalam industri pembuatan seperti automobile
dan angkasa lepas. Ini karena berhubungan dengan penghematan bahan bakar.
- Dalam industri angkasa lepas terdapat kecendrungan untuk menggantikan
komponen yang diperbuat dari logam dengan komposit karena telah terbukti
komposit mempunyai rintangan terhadap fatigue yang baik terutamanya komposit
yang menggunakan serat karbon.
- Kelemahan logam yang agak terlihat jelas ialah rintangan terhadap kakisa yang
lemah terutama produk yang kebutuhan sehari-hari. Kecendrungan komponen
logam untuk mengalami kakisan menyebabkan biaya pembuatan yang tinggi.
Bahan komposit sebaiknya mempunyai rintangan terhadap kakisan yang baik.
- Bahan komposit juga mempunyai kelebihan dari segi versatility (berdaya guna)
yaitu produk yang mempunyai gabungan sifat-sifat yang menarik yang dapat
dihasilkan dengan mengubah sesuai jenis matriks dan serat yang digunakan.
Contoh dengan menggabungkan lebih dari satu serat dengan matriks untuk
menghasilkan komposit hibrid.
-
b. Sifat-sifat mekanikal dan fisikal
Kebolehprosesan merupakan suatu kriteria yang penting dalam penggunaan suatu
bahan untuk menghasilkan produk. Ini karena dikaitkan dengan produktivitas dan
mutu suatu produk. Perbandingan antara produktiviti dan kualiti adalah penting
dalam konteks pemasaran produk yang dipabrikasi. Selain dari itu kebolehprosesan
juga dikaitkan dengan keberbagai teknik fabrikasi yang dapat digunakan untuk
memproses suatu produk.
Adalah jelas bahwa bahan komposit dibolehprosesan dengan berbagai teknik
fabrikasi yang merupakan daya tarik yang dapat membuka ruang luas bagi
penggunaan bahan komposit. Contohnya untuk komposit termoplastik yang
mempunyai kelebihan dari segi pemrosesan yaitu ianya dapat diproses dengan
berbagai teknik fabrikasi yang umum yang biasadigunakan untuk memproses
termoplastik tanpa serat.
2002 digitized by USU digital library 3 c. Biaya
Faktur biaya juga memainkan peranan yang sangat penting dalam membantu
perkembangan industri komposit. Biaya yang berkaitan erat dengan penghasilan
suatu produk yang seharusnya memperhitungkan beberapa aspek seperti biaya
bahan mentah, pemrosesan, tenaga manusia, dan sebagainya.
5. Kegunaan Bahan Komposit
Penggunaan bahan komposit sangat luas, yaitu untu :
a. Angkasa luar
- Komponen kapal terbang
- Komponen Helikopter
- Komponen satelit
- Dan lain-lain
b. Automobile
- Komponen mesin
- Komponen kereta
- Dan lain-lain
c. Olah raga dan rekreasi
- Sepeda
- Stick golf
- Raket tenis
- Sepatu olah raga
- Dan lain-lain
d. Industri Pertahanan
- Komponen jet tempur
- Peluru
- Komponen kapal selam
- Dan lain-lain
e. Industri Pembinaan
- Jembatan
- Terowongan
- Rumah
- Dan lain-lain
f. Kesehatan
- Kaki palsu
- Sambungan sendi pada pinggang
- Dan lain-lain
g. Marine / Kelautan
- Kapal layar
- Kayak
- Dan lain-lain
h. Dan lain-lain
2002 digitized by USU digital library 4 DAFTAR PUSTAKA
1. Hull,D, “An Introduction to Composite Material”, Cambridge University Press,
Cambridge, 1985
2. Reinhard, T.J, Linda, L.C,”Engineer Materials Handbook Composite” Vol.1 ASM
International, Ohio.1987.
3. Kroschwitz, J.I, Grestle< F.P, “Encyclopedia of Polymer Science and Engineering”,
2
nd
ed ., John Wiley and Sons Inc., New York, 1987.
4. Richardson, T.L., “Composite A design Guide”, Industrial Technology
Departemant, Northen State College, South Dakota, Industrial Press Int, 1987.
5. Schwartz, M.M, ”Composite Materials Handbook:, 2
nd
ed., Mc. Graw – Hill Inc.,
1992.
6. Rosato, D.V, Di Matitia, D.P, “Disigning with Plastic and Composite : A Handbook”,
Van Nostrand Reinhold, New York, 1991.
7. Agarwal, B.D, Broutman. L,J, “Analysis and Performance of Fubre Composite”,
Wiley – Interscience, New York, 1990.
Apa Itu Komposit Posted on Februari 4, 2010 by Arumaarifu
Pengertian Komposit
Kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Komposit berasal dari kata
kerja “to compose” yang berarti menyusun atau menggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan
gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Dalam hal ini gabungan bahan ada dua macam :
a. Gabungan makro :
· Bisa dibedakan secara visual
· Penggabungan lebih secara fisis dan mekanis
· Bisa dipisahkan secara fisis dan mekanis
b. Gabungan mikro :
· Tidak bisa dibedakan secara visual
· Penggabungan ini lebih secara kimia
· Sulit dipisahkan, tetapi dapat dilakukan secara kimia
Karena bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro, maka bahan komposit dapat didefinisikan
sebagai suatu sistem material yang tersusun dari campuran / kombinasi dua atau lebih unsur-unsur utamanya yang
secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau komposisi material pada dasarnya tidak dapat
dipisahkan. (Schwartz, 1984)
Material komposit terdiri dari dua buah penyusun yaitu filler (bahan pengisi) dan matrik. Adapun definisi dari
keduanya adalah sebagai berikut:
· filler adalah bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit, biasanya berupa serat atau
serbuk. serat yang sering digunakan dalam pembuatan komposit antara lain serat E-Glass, Boron, Carbon
dan lain sebagainya. Bisa juga dari serat alam antara lain serat kenaf, jute, rami, cantula dan lain
sebagainya.o · matrik, menurut Gibson R.F, (1994) mengatakan bahwa matrik dalam struktur komposit bisa
berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik. Matrik secara umum berfungsi untuk
mengikat serat menjadi satu struktur komposit. Matrik memiliki fungsi :
Ø Mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur
Ø Melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan
Ø Mentransfer dan mendistribusikan beban ke serat
Ø Menyumbangkan beberapa sifat seperti, kekakuan, ketangguhan dan tahanan listrik.
Penggunaan material komposit telah dikenal selama ribuan tahun pada alam sekitar kita. Pada jaman mesir kuno,
jerami digunakan pada dinding untuk meningkatkan performa struktur. Kayu merupakan komposit alami yang sering
digunakan selama ini. Para pekerja kuno telah mengenal istilah komposit dengan menggunakan ter untuk mengikat
alang2 untuk membuat kapal komposit 7000 tahun yang lalu.
Perkembangan dari material komposit tidak terbatas hanya pada material bangunan dan hal ini dapat dilihat pada
abad pertengahan. Di Asia tengah, busur dibuat dari otot binatang, getah kayu dan benang sutera dengan bahan
perekat sebagai pengikat. Hasil dari komposit yang berlapis2 (laminated) mimiliki daktilitas dan kekerasan (hardness)
dari unsur pokoknya namun kekuatan merupakan efek sinergi dari gabungan sifat material.
Beton, material yang digunakan oleh seluruh dunia dan juga material berbasis semen lainnya juga merupakan suatu
komposit. Perilaku dan sifat dari beton dapat dimengerti dan direncanakan, diprediksi dengan lebih baik bila dilihat
sebagai komposit dan begitu pula dengan beton bertulang.
Material komposit akan bersinergi bila memiliki sebuah “sistem” yang mempersatukan material2 penunjang untuk
mencapai sebuah sifat material baru tertentu.
Seperti yang dikatakan oleh Aristotle pada 350SM “The Whole is more than just the sum of components”. Aristotle
berkeyakinan bahwa skema konseptual secara keseluruhan dari alam perlu untuk dipersatukan dan tidak dapat
ditinjau dari segi komponen yang terpisah-pisah. Hal ini yang penting untuk diperhatikan dalam perencanaan struktur
oleh seorang engineer.
Material komposit mempunyai beberapa keuntungan diantaranya (Schwartz, 1997) :
1. Bobot ringan
2. Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang baik
3. Biaya produksi murah
4. Tahan korosi
2. Klasifikasi komposit
Secara garis besar komposit dapat diklasifikasikan menjadi 4 macam (Jones, 1999 : 2), yaitu:
Fibrous composites materials
Laminated composites materials
Particulate composites materials
Kombinasi dari ketiga tipe di atas
2.1 Fibrous composite material
Terdiri dari dua komponen penyusun yaitu matriks dan serat. Skema penyusunan serat dapat dibagi menjadi 3.
fibrous composit material
Gambar Skema penyusunan serat. (a) continous fibres, (b) discontinous fibres, ( c) random discontinous fibres.
2.2 Laminated composites material
Terdiri sekurang-kurangnya dua lapis material yang berbeda dan digabun g secara bersama-sama. Laminated
composite dibentuk dari dari berbagai lapisan-lapisan dengan berbagai macam arah penyusunan serat yang
ditentukan yang disebut laminat.
Yang termasuk Laminated composites (komposit berlapis) yaitu :
Bimetals
Cladmetals
Laminated Glass
Plastic-Based Laminates
2.3 Particulate composite material
Particulate composite material (material komposit partikel) terdiri dari satu atau lebih partikel yang tersuspensi di
dalam matriks dari matriks lainnya. Partikel logam dan
non-logam dapat digunakan sebagai matriks. Empat kombinasi yang dapat digunakan sebagai matriks komposit
partikel:
Material komposit partikel non-logam di dalam matriks non-logam
Material komposit partikel logam di dalam matriks non-logam
Material komposit partikel non-logam di dalam matriks logam
Material komposit partikel logam di dalam matriks logam
Contoh Komposit
Komposit Kayu
Komposit kayu merupakan istilah untuk menggambarkan setiap produk yang terbuat dari lembaran atau potongan–
potongan kecil kayu yang direkat bersama-sama (Maloney,1996). Mengacu pada pengertian di atas, komposit
serbuk kayu plastik adalah komposit yang terbuat dari plastik sebagai matriks dan serbuk kayu sebagai pengisi
(filler), yang mempunyai sifat gabungan keduanya. Penambahan filler ke dalam matriks bertujuan mengurangi
densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya per unit volume. Dari segi kayu, dengan adanya matrik
polimer didalamnya maka kekuatan dan sifat fisiknya juga akan meningkat (Febrianto, 1999).
Pembuatan komposit dengan menggunakan matriks dari plastik yang telah didaur ulang, selain dapat meningkatkan
efisiensi pemanfaatan kayu, juga dapat mengurangi pembebanan lingkungan terhadap limbah plastik disamping
menghasilkan produk inovatif sebagai bahan bangunan pengganti kayu. Keunggulan produk ini antara lain : biaya
produksi lebih murah, bahan bakunya melimpah, fleksibel dalam proses pembuatannya, kerapatannya rendah, lebih
bersifat biodegradable (dibanding plastik), memiliki sifat-sifat yang lebih baik dibandingkan bahan baku asalnya,
dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluan, serta bersifat dapat didaur ulang (recycleable). Beberapa contoh
penggunaan produk ini antara lain sebagai komponen interior kendaraan (mobil, kereta api, pesawat terbang),
perabot rumah tangga, maupun komponen bangunan (jendela, pintu, dinding, lantai dan jembatan) (Febrianto, 1999:
Youngquist, 1995).
Aluminium Matrix Composites
Salah satu dari jenis komposit yang dipakai luas dalam berbagai aplikasi adalah komposit Al/Al203. Komposit ini
adalah pengembangan dari komposit bermatriks logam yaitu aluminium, biasa disebut Aluminium Matrix
Composites (AMCs) dengan alumina (Al203) sebagai fasa penguat.
Bertitik tolak dari pengertian komposit, maka komposit Al-Al203 diharapkan dapat menggabungkan sifat terbaik dari
matriks aluminium (Al) sebagai material yang ringan, konduktivitas panas dan listrik baik, serta ketahanan korosi
tinggi (mudah membentuk lapisan oksida yang kuat dan tahan terhadap korosi) dengan penguat alumina (Al2O3)
yang memiliki kekerasan tinggi (hard) sehingga tahan terhadapwear, kekuatan (strength) dan kekakuan (stiffness)
tinggi, sifat dielektrik yang excellentdari DC ke frekuensi GHz, konduktivitas termal baik, kapabilitas ukuran dan
bentuk yang baik, serta resisten terhadap serangan asam kuat dan alkali pada temperatur tinggi.
Aluminium sebagai matriks pada komposit Al/Al2O3, merupakan logam dengan kelimpahan terbesar di kerak bumi.
Selain itu, logam ini memiliki melting point yang relatif rendah yaitu 6580C, sehingga dengan penambahan unsur
seperti tembaga (Cu), silikon (Si), atau magnesium (Mg) akan menghasilkan paduan aluminium yang memiliki
kekuatan yang besar. Namun, jika dibandingkan dengan kekuatan baja paduan, maka paduan aluminium masih
berada jauh di bawahnya. Sementara itu, beberapa kekurangan dari logam ini seperti: stiffness yang rendah,
koefisien ekspansi termal yang sulit dikontrol, tidak memilki resisten yang baik terhadap abrasi dan wear, serta sifat
“miskin”nya pada temperatur tinggi. Kombinasi dari keunggulan dan kelemahan di atas, menjadikan aluminium
sebagai logam yang paling banyak dijadikan obyek riset pada komposit yang bermatrik logam.
Tentu saja, berbeda antara aluminium dengan alumina (Al2O3), walaupun unsur utama penyusun kedua material ini
sama. Alumina (Al2O3) banyak digunakan dalam fabrikasi material keramik, karena merupakan bahan baku yang
menghasilkan keramik dengan performa tinggi dan hemat biaya (cost effective). Beberapa aplikasi khusus dari
alumina (Al2O3) yaitu Gas laser tubes (tabung laser gas), wear pads(Baju anti peluru), seal rings, isolator lisrik
temperatur dan voltase tinggi, Furnace liner tubes, Thread and wire guides, electronic substrates, Senjata
balistik, abrasion resistant tube and elbow liners, thermometry sensors, laboratory instrument tubes and sample
holders, instrumentation parts for thermal property test machines, dan media gerinda.
Ikatan antar atom pada alumina merupakan ionic bonding yang kuat, tidak heran jika memiliki karakteristik yang
diinginkan. Artinya, ia tetap stabil walaupun pada temperatur yang sangat tinggi, karena membentuk fasa kristal
heksagonal alpha (α-hexagonal) yang sangat stabil. Pada oksida keramik, fasa ini merupakan yang paling kuat dan
kaku. Lebih lanjut, fasa ini memiliki kekerasan tinggi dan sifat dielektrik yangexcellent. Dengan demikian, banyak
digunakan dalam cakupan aplikasi yang sangat luas.
Alumina murni, memiliki fungsi ganda baik sebagai atmosfer pengoksidasi maupun pereduksi sampai 19250C.
Sedangkan kehilangan berat material ini dalam ruang vakum berkisar dari 10-7 sampai 10-6 g/cm2.det di atas
temperatur 17000C sampai 20000C. Kemudian dari pada itu, alumina sangat resisten terhadap serangan segala gas
kecuali fluorine, dan tahan terhadap semua reagen terkecuali asam hydrofluoricdan phosphosric. Adapun serangan
pada suhu tinggi, alumina dengan kemurnian rendah, mudah diserang oleh partikulat gas logam alkali.
Komposit Al/Al2O3
Telah dijelaskan, sifat-sifat dari komponen penyusun komposit Al/Al2O3 yang terdiri dari aluminium sebagai matriks
dan alumina sebagai fasa penguat. Dalam hal ini, banyak keunggulan dari AMCs jika dibandingkan dengan
aluminium maupun paduan aluminium yang tidak dikuatkan, yaitu:
Greater strength (kekuatan lebih besar)
Improved stiffness (kekakuan diperbaiki)
Reduced density/weight (mengurangi densitas/berat)
Improved high temperature properties (memperbaiki sifat temperatur tinggi)
Controlled thermal expansion coefficient (koefisien ekspansi termal terkontrol)
Thermal/heat management
Enhanced and tailored electrical performance (peningkatan performa dan kinerja elektrik)
o · Improved abrasion and wear resistance (memperbaiki ketahanan abrasi dan aus)
o · Control of mass (especially in reciprocating applications) (control massa (terutama dalam aplikasi
khusus), dan
· Improved damping capabilities (memperbaiki kapabilitas damping)
Keunggulan-keunggulan di atas, terlihat dari apresiasi yang lebih baik pada alumunium murni yang semula memiliki
modulus elastic 70 GPa meningkat menjadi 240 GPa dengan diberi penguat 60% volume serat alumina yang kontinu.
Sebaliknya, pemberian 60% volume penguat dalam aluminium murni justru menurunkan koefisien ekspansi dari 24
ppm/0C menjadi 7 ppm/0C. Hal ini, menunjukkan bahwa sesuatu hal yang mungkin mengadakan perubahan
terhadap properties aluminium sampai 2 atau 3 tingkat dengan penambahan variasi volume penguat yang sesuai.
Sistem komposit AMCs menawarkan kombinasi dari properties yang sedemikian rupa, yang dari tahun ke tahun telah
dicoba dan digunakan di dalam banyak aplikasi-aplikas structural, fungsional dan bukan structural di dalam
bidang engineering yang bermacam-macam. Kekuatan yang menggerakkan untuk penggunaan AMCs ini meliputi
keunggulan dalam aspek performa, ekonomi dan lingkungan. Penggunaan utama dari AMCs ini di dalam sector
transportasi yang memberikan keuntungan seperti pemakaian bahan bakar yang lebih sedikit, suara yang kecil, dan
menurunkan emisi di udara. Dengan melihat kecenderungan perubahan peraturan yang semakin ketat di bidang
lingkungan dan penekanan pada perbaikan aspek keekonomian bahan bakar, penggunaan AMCs pada sektor
transportasi akan diutamakan dan tidak bisa terelakkan untuk tahun mendatang.
AMCs diharapkan dapat mengganti bahan-bahan monolitik seperti paduan aluminium, paduan besi, paduan titanium,
dan polimer berbasis komposit dalam aplikasi tertentu. Sekarang, dengan penggantian bahan monolitik dengan
AMCs dalam system rekayasa semakin bertambah luas. Seakan ada yang memaksa kepada keperluan untuk
merancang ulang keseluruhan system untuk mendapatkan keuntungan dari penambahan berat dan volume.
Beberapa jenis dari komposit AMCs berdasarkan bentuk reinforce, adalah sebagai berikut (komposit Al/Al2O3,
termasuk dalam no. 1, 2, dan 3):
1. Particle-reinforced AMCs (PAMCs)
2. Whisker-or short fibre-reinforced AMCs (SFAMCs)
3. Continuous fibre-reinforced AMCs (CFAMCs)
4. Mono filament-reinforced AMCs (MFAMCs)
APA ITU COMPOSITEWritten by nando Tuesday, 26 January 2010 04:52
Komposit merupakan perpaduan dari dua material atau lebih yang memiliki fasa yang berbeda menjadi suatu material baru yang memiliki propertis lebih baik dari keduanya. Jika perpaduan ini terjadi dalam skala makroskopis maka disebut sebagai
komposit
Kevlar Komposit
Salah satu yang paling dikenal menggunakan Kevlar adalah pakaian tahan peluru dalam tubuh. Kevlar Pertama kali diperkenalkan pada tahun 1970-an dan kini digunakan di berbagai macam produk. Serat Kevlar itu sendiri yang memiliki gaya tarik tinggi, sehingga sangat diperlukan sekali untuk material komposit.
Macam-macam dari nilai Kevlar Komposit
Kevlar kini digunakan di berbagai macam produk Serat itu sendiri yang memiliki gaya tarik tinggi, sehingga sangat diperlukan sekali untuk material komposit
Ada tiga macam Kevlar yang digunakan dalam bahan komposit. Kevlar 29 memiliki kekuatan untuk serupa serat kaca dengan berat yang lebih rendah, Kevlar 49 dan Kevlar 149 dapat digunakan untuk mengurangi berat bahkan lebih. Mengapa Kevlar tidak digunakan di seluruh bahan komposit? Karna penggunaan serat Kevlar dalam komposit adalah bahan yang lebih mahal dibandingkan dengan serat lainnya seperti kaca.
Perbedaan antara 3 Macam nilai Kevlar
Penggunaan komposit Kevlar pasti sangat memperhitungkan dari segi karakter Bahan Kevlar yang ringan, tidak berat dan kuat. Tapi perlu memperhitungkan dalam segi biaya dan harga dalam penggunaan bahan Kevlar dikarenakan untuk penggunaan komposit Kevlar lebih mahal dibandingkan penggunaan bahan komposit lainnya.
Berdasarkan matrik yang digunakkan Kevlar termasuk dari bagian Polymer Matrix Composite
Polymer Matrix Composite (PMC):
Jenis fiber yang biasa digunakan• Glass fiber – fiber glass• Carbon fiber – graphitic dan amorphous C• Aramid fiber – kevlar, highly linear polimer chain
Jenis matriks yang biasa digunakan• Polyester dan vinyl esters – fiberglass• Epoxies – aerospace application, stronger, resistance to moisture• Polimides – high temperature• High temperature thermoplastic – PEEK<>
Keuntungan dari PMC
• Ringan• Specific stiffness tinggi• Specific strength tinggi• Anisotropy
Aplikasi dari PMC• Bathroom furniture• Aerospace• Construction material, etc
Keunggulan dan Kelemahan
Keunggulan Kevlar:
1. Kekuatan yang sangat luar biasa (cukup tinggi) tapi ringan, Bahkan Kevlar 5x lebih kuat dari baja (pada bobot ringan yang sama dan dimensi yang sama).2. Bahan Kevlar yang mempunyai gaya tarik tinggi3. Struktur dasarnya stabil4. Konduksi listriknya sangat rendah.5. Ketahanan pada bahan kimia yang cukup tinggi.6. Tahan panas dan tahan bakar serta rendah dalam menghantar panas.
Kelemahan Kevlar:
1. Harga Bahan serat Kevlar yang cukup mahal
Salah Satu contoh Prinsip Kerja Baju Anti Peluru dari serat Kevlar
Prinsip kerjanya adalah dengan mengurangi sebanyak mungkin lontaran energi kinetik peluru, dengan cara menggunakan lapisan-lapisan kevlar untuk menyerap energi laju tersebut dan memecahnya kepenampang baju yang luas, sehingga energi tersebut tidak cukup lagi untuk membuat peluru dapat menembus baju.
Dalam menyerap laju energi peluru, baju (kevlar) mengalami deformasi yang menekan ke arah dalam (shock wave), tekanan kedalam ini akan diteruskan sehingga mengenai tubuh pengguna.Batas maksimal penekanan kedalam tidak boleh lebih dari 4,4 cm (44 mm).Jika batasan tersebut dilewati, maka pengguna baju akan mengalami luka dalam (internal organs injuries), yang tentunya akan membahayakan keselamatan jiwa.
Gambar: Serapan laju energi peluru yang menyebabkan lapisan kevlar mengalami deformasi.