�Syntax Literate : Jurnal Ilmiah Indonesia
p�ISSN: 2541-0849
��e-ISSN : 2548-1398
Vol.
6, Special Issue, No. 2, Desember 2021
�
SIMULASI MATERIAL KOMPOSIT
BERPENGUAT SERAT BAMBU DALAM PEMBUATAN KOMPONEN FRONT SPLITTER PADA MOBIL
Enrico Herdian Putra
Pratomo, M. Sobron Y. Lubis
Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara, Jakarta, Indonesia
Email: [email protected],
[email protected]
Abstrak
Front splitter merupakan salah satu komponen kendaraan bermotor khususnya kendaraan beroda empat. Front splitter adalah bagian eksterior tambahan pada mobil yang berfungsi untuk mempercantik tampilan dan juga memiliki fungsi utama sebagai pemecah angin dari arah depan agar tidak langsung menabrak bagian body bawah mobil. Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan faktor keamanan, keluluhan, tegangan geser,serta pergeseran dimensi antara front splitter dengan bahan komposit bambu dengan front splitter berbabahan ABS. Penelitian ini menggunakan pembebanan sebesar 300 N, 350 N, dan 400N beban ini didapat berdasarkan sumber jurnal yang ada. Simulasi penelitian ini dilakukan menggunakan aplikasi Fusion Autodesk 360 untuk menggumpulkan data dari hasil pembebanan pada front splitter bambu maupun front splitter dengan bahan ABS. Penelitian ini menghasilkan kesimpulan front splitter komposit bambu memiliki nilai keamanan dan tegangan geser yang lebih besar dibanding ABS, sedangkan nilai keluluhan dari front splitter komposit bambu sedikit lebih rendah dibandingkan dengan front splitter ABS pada semua pembebanan dan mampu menggantikan front splitter ABS.
Kata Kunci: komposit bamboo; ABS; front splitter; fusion 360
Abstract
Front splitter is one
component of motorized vehicles, especially four-wheeled vehicles. The front
splitter is an additional exterior part of the car that serves to enhance the
appearance and also has the main function of breaking the wind from the front
so that it does not directly hit the lower body of the car. This study aims to
compare the safety factor, yield, shear stress, and dimensional shift between
the front splitter with bamboo composite material and the front splitter made
of ABS. This study uses a load of 300 N, 350 N, and 400N this load is obtained
based on existing journal sources. This research simulation was carried out
using the Fusion Autodesk 360 application to collect data from the loading
results on a bamboo front splitter and an ABS front splitter. This study
concludes that the bamboo composite front splitter has a greater safety value
and shear stress than ABS, while the yield value of the bamboo composite front
splitter is slightly lower than the ABS front splitter at all loadings and is
able to replace the ABS front splitter.
Keywords: composite bamboo, ABS; front splitter, fusion
360
Received:
2021-10-20; Accepted: 2021-11-05; Published: 2021-11-20
Pendahuluan
Inovasi yang dapat dilakukan
oleh seorang engineer adalah mampu menciptakan jenis material baru yang
dipadukan dengan unsur alam. Ketersediaan bahan baku dari alam yang melimpah
juga merupakan salah satu faktor yang menjadi perhatian bagi seorang engineer.
Ketersediaan bahan baku yang melimpah juga harus diimbangi dengan kepedulian
masyarakat terhadap lingkungan, karena alam yang dijaga dengan baik akan
memberikan hasil yang baik (Sulaiman & Rahmat, 2018).
Salah satu inovasi mengenai
pemanfaatan material berbahan komposit alam dapat dilakukan pada bidang
otomotif. Di dalam dunia otomotif, khususnya pada bagian eksterior kendaraan,
beberapa jenis komposit alam dapat memungkinkan untuk dijadikan sebagai bahan
komplimen dari material yang biasa digunakan di dalam industri otomotif.
Komposit berbahan penguat serat alam saat ini pun sudah
mulai di teliti dalam pembuatan komponen kendaraan (ValeryVasiliev & Morozov, 2007).
Serat alam yang umum di jumpai
dan memiliki ketersedian yang cukup besar di alam adalah bambu Hal tersebutlah
yang mendorong penulis melakukan sebuah penelitian dengan hasil akhir berupa
simulasi mengenai komposit berbahan serat bambu pada komponen front splitter (Schwartz Mel, 1994).
Bambu di Indonesia sangat
berlimpah dan berpotensi untuk dikembangkan menjadi bahan komposit berpenguat
serat bambu. Pada saat ini bambu masih jarang digunakan untuk membuat produk
manufaktur. Bambu memiliki sifat mudah diperbarui, cepat dalam pertumbuhan, dan
hanya memerlukan waktu 3 tahun untuk dipanen (Ezekwem, 2016). Serat
bambu memiliki potensi yang besar untuk digunakan dalam komposit berserat alam
yang memiliki sifat ramah lingkungan, murah, dan ringan. Pemilihan serat bambu
sebagai bahan dasar penelitian dikarenakan berlimpahnya bambu di Indonesia dan
masih jarang yang menggunakan serat bambu untuk produk manufaktur (Ezekwem, 2016).
Pada penelitian ini, terdapat
beberapa hal yang diidentifikasi diantaranya berupa sifat kemampuan bentuk dari
material komposit bambu dan juga ketahanan material komposit bambu terhadap
pengujian tekan yang dilakukan secara simulasi. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui hasil simulasi dari pengujian tekan yang dilakukan, sehingga dapat
menjadi referensi bagi pengembangan industri otomotif dengan memanfaatkan
material komposit serat alam.
Metode Penelitian
Metode
penelitian yang dilakukan secara simulasi front splitter dengan menggunakan
aplikasi autodesk fusion 360. Setelah dilakukannya simulasi dengan aplikasi
autodesk fusion 360, hasil simulasi dicatat dan dibuat tabel serta grafik
berdasarkan hasil simulasi yang dilakukan.
Mulai Studi Literatur Komposit Pengukuran & Mendesain Gambar 3d front splitter Melakukan Pengujian Static
Stress mengunakan fusion autodesk 360 tidak Apakah data mencukupi? Selesai Kesimpulan Melakukan analisis
berdasarkan data yang didapat Ya
Gambar 1
Flowchart Penelitian Simulasi Material Komposit Berpenguat Bambu
Proses Persiapan Simulasi
Dalam metode penelitian dan pengambilan data akan membahas mulai
dari pengkuran front
splitter. Selanjutnya melakukan
gambar 2D dengan menggunakan autodesk fusion 360 sesuai dengan ukuran
front splitter yang sudah diukur.
Setelah selesai membuat gambar 2D selanjutnya gambar front splitter dibuat menjadi gambar 3D agar dapat disimulasikan.
Proses Pembuatan Gambar 2D
Proses pembuatan desain diawali dengan pembuatan rancangan bentuk 2D front splitter menggunakan
software autodesk fusion 360
Gambar 2
Desain 2D Front Splitter
Proses Pembuatan Gambar 3D
�
Gambar 3
Desain 3D Front Splitter
Proses Simulasi
Berikut ini
adalah beberapa tahapan dalam proses simulasi static stress pada software autodesk
fusion 360.
1. Pemilihan simulation dengan tipe static stress.
2. Dalam penelitian
ini material yang digunakan
adalah material komposit
matrix polypropilene dengan
fraksi volume sebesar 90% dengan reinforcement berupa serat bambu dengan
fraksi volume sebesar 10%. Fraksi volume (persentase menurut volume, vol%) adalah
salah satu cara untuk menentukan komposisi campuran dengan kuantitas tidak berdimensi, fraksi massa (persentase
massa, wt%) dan fraksi mol (persentase oleh mol,
mol%) (Azissyukhron & Hidayat, 2018).
Tabel 2
Sifat Mekanik Komposit PP dengan fraksi volume sebesar 90% dan
Bambu dengan fraksi volume sebesar 10% (Manuputty & Berhitu, 2010)
|
No. |
Sifat Mekanik |
nilai |
|
1. |
Massa Jenis |
931 kg/m3 |
|
2. |
Rasio Poisson |
0,4 |
|
3. |
Modulus Young |
2,13 GPa |
|
4. |
Yield strenght |
22,56 MPa |
|
5. |
Tensile strenght |
35,21 MPa |
3. Pilih bagian
pada front splitter yang akan menerima
beban (constraints)
Gambar 4. Constraints
Gambar 5. Force
5. Pilih result maka hasil dari
simulasi akan muncul.
Hasil dan Pembahasan
Berikut ini
merupakan hasil pengujian static stress yang telah dilakukan secara simulasi
yaitu safety factor, von mises, 1st principal, 3rd principal, dan Displacement.
Hasil Simulasi Safety Factor
Simulasi safety factor memiliki tujuan agar
mengetahui keamanan dengan dimensi yang telah digunakan. Berdasarkan simulasi
safety factor diperoleh sebagai berikut :
Tabel
3
Hasil
simulasi safety factor
|
Beban |
Komposit Bambu |
ABS |
|
300N |
|
|
|
350N |
|
|
|
400N |
|
|
Pada tabel
3 hasil dari simulasi safety factor dapat dilihat pada pembebanan 300N
front splitter berbahan komposit
bambu memiliki nilai safety factor sebesar 15
dan sudu turbin berbahan ABS juga memiliki nilai safety factor 15. Hasil yang sama
juga terjadi pada pembebanan
3 5 0 N dan pembebanan 400 N hasil
nilai safety factor yang didapat
sebesar 15.
Hasil Simulasi Von Mises
Simulasi
von mises bertujuan
untuk mengetahui keluluhan material terhadap kondisi pembebanan. Berdasarkan simulasi von mises diperoleh hasil sebagai berikut :
Tabel 4
Hasil Simulasi
Von Mises
|
Beban |
Komposit Bambu |
ABS |
|
300N |
|
|
|
350N |
|
|
|
400N |
|
|
Pada tabel
4 dapat dilihat hasil simulasi von mises yang dihasilkan. Dari hasil simulasi pada pembebanan sebesar 300N nilai keluluhan yang didapat pada front
splitter berbahan komposit bambu sebesar 2,983 MPa sedangkan pada front splitter berbahan
ABS nilai keluluhan yang didapat sebesar 3,009 MPa. Pada pembebanan sebesar 350N nilai keluluhan yang didapat pada front splitter berbahan
komposit bambu sebesar 3,486 MPa dan nilai keluluhan yang didapat pada front
splitter berbahan ABS sebesar
3,542 MPa. Pada pembebanan 400N nilai
keluluhan yang didapatkan
pada front splitter berbahan komposit
bambu sebesar 3,977 MPa dan
nilai keluluhan yang didapatkan pada front splitter berbahan
ABS adalah sebesar 4.052
MPa.
Hasil Simulasi 1st Principal
Simulasi
1st principal bertujuan untuk mengetahui tinggi tegangan geser dengan tegangan
tarik maksimum. Berdasarakan simulasi 1st
principal diperoleh hasil sebagai berikut :
Tabel 5
Hasil Simulasi
1st principal
|
Beban |
Komposit Bambu |
ABS |
|
300N |
|
|
|
350N |
|
|
|
400N |
|
|
Pada tabel 5 dapat
dilihat hasil simulasi 1st principal yang diraih.
Pada pembebanan sebesar
300N nilai tinggi tegangan geser dengan tegangan tarik maksimum yang didapat pada front splitter berbahan
komposit bambu sebesar 4,324MPa dan pada front splitter berbahan ABS sebesar 4,262 MPa.
Pada pembebanan 350N nilai tinggi tegangan geser dengan tegangan
tarik maksimum pada front
splitter berbahan komposit bambu yang didapatkan sebesar 5,041 MPa dan pada front splitter berbahan ABS didapatkan sebesar 4,972 MPa. Pada pembebanan
sebesar 400N nilai tinggi tegangan geser dengan tegangan
tarik maksimum yang didapatkan pada front splitter berbahan
komposit bambu sebesar 5,761 MPa dan pada front splitter berbahan ABS sebesar 5,682 MPa.
Hasil Simulasi 3rd Principal
Simulasi 3rd principal bertujuan untuk mengetahui tinggi tegangan geser dengan tegangan tekanan maksimum. Berdasarakan simulasi 3rd
principal diperoleh hasil sebagai berikut :
Tabel 6
Hasil Simulasi 3rd principal
|
Beban |
Komposit Bambu |
ABS |
|
300N |
|
|
|
350N |
|
|
|
400N |
|
|
Dari hasil simulasi
3rd principal pada tabel 6 dapat
dilihat pada pembebanan sebesar 300 N nilai tinggi tegangan geser dengan tegangan
tekanan maksimum yang didapatkan pada front splitter berbahan
komposit bambu sebesar 1,493 MPa dan pada front splitter berbahan ABS didapatkan sebesar 1,342 MPa. Pada pembebanan
sebesar 350 N nilai tinggi tegangan geser dengan tegangan
tekanan maksimum yang didapatkan pada front splitter berbahan
komposit bambu sebesar 1,739 MPa dan pada front splitter berbahan ABS sebesar 1,566 MPa.
Pada pembebanan sebesar 400
N nilai tinggi tegangan geser dengan tegangan tekanan maksimum yang didapatkan pada front splitter berbahan
komposit bambu sebesar 1,987 MPa pada front splitter berbahan
ABS didapatkan nilai sebesar 1,794 MPa.
Hasil Simulasi Displacement
Simulasi displacement bertujuan untuk mengetahui pegeseran dimensi yang telah ditentukan. Berdasarkan simulasi displacement diperoleh hasil sebagai berikut:
�
Tabel 7
Hasil Simulasi Displacement
|
Beban |
Komposit Bambu |
ABS |
|
300N |
|
|
|
350N |
|
|
|
400N |
|
|
Dari hasil
pada tabel 7 simulasi
displacement dapat dilihat
pada pembebanan sebesar300 N nilai
pergeseran dimensi yang didapat pada front splitter berbahan
komposit bambu sebesar 5,022 mm dan pada front splitter berbahan ABS sebesar 5,201 mm.
Pada pembebanan sebesar 350
N nilai pergeseran dimensi yang didapat pada front
splitter berbahan komposit bambu sebesar 5,859 mm dan pada
front splitter berbahan ABS sebesar
6,068 mm. Pada pembebanan sebesar
400 N nilai pergeseran dimensi yang didapat pada front
splitter berbahan komposit bambu sebesar 6,696 mm dan pada
front splitter berbahan ABS sebesar
6,935 mm.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil
safety factor, von mises, 1st principal, 3rd principal, dan displacement pada setiap pembebanan nilai front splitter berbahan komposit serat bambu mendekati nilai yang dimiliki oleh front
splitter berbahan ABS.
Berdasarkan hasil
pembebanan, front splitter berbahan
komposit bambu unggul cukup jauh
terhadap ABS di dalam simulasi 1st Principal dan 3rd Principal. Sedangkan dalam simulasi Von Mises dan juga Displacement material komposit lebih rendah sedikit dibanding ABS.
Front splitter berbahan komposit serat bambu dapat menggantikan
front splitter berbahan ABS.
Azissyukhron, Mokhamad, & Hidayat, Syarif. (2018).
Perbandingan Kekuatan Material Hasil Metode Hand Lay-up dan Metode Vacuum Bag
Pada Material Sandwich Composite. Prosiding Industrial Research Workshop and
National Seminar, 9, 216�220. Google Scholar
Ezekwem, D. (2016). Composite Materials
Literature review for Car bumber. Google Scholar
Manuputty, Monalisa, & Berhitu, Pieter
Th. (2010). Pemanfaatan material bambu sebagai alternatif bahan komposit
pembuatan kulit kapal pengganti material kayu untuk armada kapal rakyat yang
beroperasi di daerah Maluku. Jurnal Teknologi, 7, 788�794. Google Scholar
Schwartz Mel, M. (1994). Composite
Material Handbook. McGraw-Hill Inc, USA. Google Scholar
Sulaiman, Mochamad, & Rahmat, Muhammad
Hudan. (2018). Kajian potensi pengembangan material komposit polimer dengan
serat alam untuk produk otomotif. Seminar Nasional Teknik Mesin (SISTEM).
Jember: Teknik Mesin Universitas Jember. Google Scholar
ValeryVasiliev, V., & Morozov, V.
Evgen. (2007). Advanced mechanics of composite materials. The Boulevard,
Langford Lane, Kidlington, Oxford. Google Scholar
�
|
Copyright holder: Enrico Herdian Putra Pratomo, M. Sobron Y. Lubis (2021) |
|
First publication right: Syntax Literate: Jurnal Ilmiah
Indonesia |
|
This article is licensed
under: |