Komposit
Bahan Bacaan
1. Karakteristik Komposit
Bahan non logam ternyata
juga banyak digunakan sebagai bahan untuk
membuat konstruksi pesawat udara. Salah satu bahan non logam tersebut yaitu komposit. Komposit merupakan bahan paduan atau campuran beberapa bahan kimia (bahan komposit) yang bereaksi dan mengeras
dalam waktu tertentu. Bahan
ini mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan bahan
logam, diantaranya : lebih ringan, lebih mudah dibentuk, dan
lebih murah.
Pemanfaatan komposit
untuk produk komponen pesawat terbang saat ini sangat luas. Selain anti karat, juga lebih tahan benturan,
mudah dibentuk, bila rusak akan lebih mudah diperbaiki, dan lebih ringan. Dengan bahan komposit,
pesawat udara dimungkinkan akan
lebih hemat konsumsi bahan bakarnya. Gambar berikut ini memperlihatkan salah satu pemanfaatan bahan komposit untuk pembuatan komponen
pesawat udara.
 |
| Gambar 4. 1 Komponen yang terbuat dari bahan komposit |
Untuk sektor industri komponen, pemanfaatan
bahan komposit juga sudah cukup meluas.
Pabrikan pesawat udara sudah
memanfaatkannya untuk membuat komponen-komponen tertentu. Radome, engine
cowling, fairing, ruder, elevator, aileron dan bagian lain seperti interior dan
floor pada pesawat udara sudah dimanfaatkan oleh pabrikan untuk dibuat dari
bahan komposit. Malahan untuk pembuatan pesawat berbadan kecil bahan
materialnya sudah full composite.
4.2. Jenis komposit
Pengertian bahan
komposit berarti terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang digabung
atau dicampur secara makroskopis menjadi suatu bahan yang berguna (Jones,
1975). Bahan komposit secara
umum terdiri dari penguat dan matrik. Penguat
komposit pada umumnya mempunyai sifat kurang ulet tetapi lebih kaku serta lebih
kuat. Fungsi utama dari penguat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit,
sehingga tinggi rendahnya kekuatan
komposit sangat tergantung dari penguat yang digunakan, karena tegangan yang
dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh matrik akan diteruskan kepada
penguat, sehingga penguat akan menahan beban sampai beban maksimum. Oleh karena
itu penguat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus elastisitas yang lebih
tinggi daripada matrik penyusun komposit
Matriks adalah fasa
dalam komposit yang mempunyai bagian atau
fraksi volume terbesar (dominan). Matrik, umumnya lebih ulet tetapi mempunyai
kekuatan dan kekakuan yang lebih rendah.
Matriks mempunyai fungsi
sebagai berikut :
·
Mentransfer tegangan ke serat.
·
Membentuk ikatan koheren, permukaan matrik/serat.
·
Melindungi serat.
·
Memisahkan serat.
·
Melepas ikatan.
·
Tetap stabil setelah proses manufaktur.
4.3. Komposit Serat
Komposit serat mempunyai
banyak keunggulan, sehingga paling banyak dipakai bahan produk.Bahan komposit
serat terdiri dari dua macam, yaitu serat panjang (continuos fiber) dan serat pendek (short fiber atau whisker).
Penggunaan bahan komposit serat efisien dalam menerima beban dan gaya. apabila
dibebani serat searah sangat kuat, sebaliknya sangat lemah jika dibebani dalam
arah tegak lurus serat (Hadi 2000).
4.4. Komposit Sandwich
Komposit sandwich adalah jenis komposit yang terdiri dari material inti (core) yang diapit oleh kedua permukaan
kulitnya (skin). Komposit sandwich
dibuat untuk mendapatkan sebuah bahan yang kaku dengan berat ringan dan harga
lebih ekonomis. Teknologi ini merupakan alternative lebih baik daripada solid laminate.
·
Kekakuan/stiffnes diperoleh dengan melapisi core menggunakan serat fiber dan resin.
·
Berat yang ringan diperoleh dengan menggunakan low
density core.
·
Harga yang ekonomis diperoleh dengan
menggunakan core
yang lebih murah dan pengerjaan yang lebih sederhana.
Industri penerbangan adalah pasar
terbesar untuk produk core. Mereka
menggunakan core kualitas baik yaitu alumunium
dan aramid honeycomb sebagai core
untuk struktur primer pesawat, interior panel, dan lantai. Disisi lain honeycombs,
Foam, dan kayu balsa menjadi pilihan core
untuk industri maritim, kincir Pembangkit Listrik Tenaga
Angin, dan industri transportasi. Selain density yang ringan dan harga relative
lebih murah, jenis core ini
memberikan hasil sandwich composite yang mengagumkan setelah
dilapis dengan serat fiber dan resin. Hal tersebutlah yang membuat industri
non-penerbangan memilih jenis core
ini, yaitu stiffness/kekakuan dan
berat yang ringan.
Pertimbangan untuk memilih core harus dipadukan dengan jenis skin dan adhesive yang akan dipakai sehingga memberikan
hasil yang sesuai dengan harapan.
4.5.
Honeycomb
Honey comb adalah
pilihan yang paling banyak digunakan pada bidang kedirgantaraan. Dengan daya
geser dan daya kompresi yang lebih rendah dibanding Foam dan balsa core, Honey comb dengan struktur
hollow berbentuk hexagonal seperti sarang
lebah memiliki density lebih rendah, sehingga lebih menghemat berat. Selain itu
kemampuannya menyerap suara bising dari engine pesawat udara.
 |
| Gambar 4.4. Honeycomb |
Dalam
perawatan, material Honey comb lebih
sulit dibanding Foam atau Balsa dan resistensi sekrup
yang tidak baik.
Bahan Bacaan 2
4.6. Bahan Penyusun Komposit
4.6.1.
Resin
Resin terdiri dari resin epoxy, resin polyesther, dan resin vinil. Resin epoxy
merupakan jenis resin thermoset dan berfungsi sebagai matrik.
Resin polyesther berfungsi sebagai matrik dalam struktur komposit
tetapi juga sebagai perekat pada lamina. Resin ini
terbentuk dari reaksi antara dipolyalcohol dan asam polibasa (Glen A.
Rowland 2009).
Keunggulan dari resin ini adalah pengerjaan
mudah, proses pengerasan/curing cepat
tanpa menimbulkan
gas, warnanya terang, dimensinya stabil dan memiliki sifat fisis serta tahanan
listrik yang baik.
4.6.2.
Serat
Merupakan bahan penyusun komposit yang berupa
anyaman mirip kain dan terdiri dari
beberapa model, dari model anyaman halus sampai dengan anyaman yang kasar atau besar dan jarang-jarang. Berfungsi sebagai pelapis campuran adonan dasar komposit, sehingga sewaktu unsur kimia tersebut
bersenyawa dan mengeras,
serat berfungsi sebagai
pengikatnya..
4.6.3.
PVA
Bahan ini berupa cairan kimia berkelir biru
menyerupai spiritus. Berfungsi untuk melapis
antara cetakan dengan bahan komposit. Tujuannya adalah agar kedua bahan tersebut
tidak saling menempel,
sehingga komposit hasil cetakan dapat dilepas dengan mudah dari cetakannya
.
4.6.4.
Mirror
Sesuai namanya, manfaatnya hampir sama dengan PVA,
yaitu menimbulkan efek licin.
Bahan ini berwujud pasta dan mempunyai warna bermacam-macam.
4.6.5.
Erosil
Bahan
ini berbentuk bubuk sangat halus seperti bedak bayi berwama
putih. Berfungsi sebagai
perekat serat agar komposit menjadi
kuat dan tidak mudah patah/pecah.
4.6.6.
Katalis/hardener
Zat ini berwarna bening dan berfungsi sebagai pengencer. Zat kimia ini biasanya
satu set bersamaan dengan resin. Untuk jenis resin epoxy perbandingan antara resin dengan
hardener adalah 1:1 sampai 2:1 Sementara untuk resin polyesther perbandingan
antara resin dengan katalis adalah resin 20: 1.
Bahan Bacaan
3
4.7. Metoda Pembuatan Komposit
Secara Garis besar metoda pembuatan material komposit terdiri dari atas dua
cara,yaitu :
1.
Proses
Cetakan Terbuka (Open-Mold Process)
2.
Proses
Cetakan Tertutup (Closed mold
Processes)
4.8. Dasar –Dasar Pembuatan Komposit
Sebagai gambaran
misalnya Peserta akan membuat sebuah
komposit laminat dengan 8 lapisan serat (arah lapisan serat dibuat dengan sudut
00,+450,-450, 900,900,-450,
+450,00dengan teknik hand lay up seperti gambar di bawah
ini.
Gambar 4. 3 Lembaran komposit
laminat berbagai posisi
|
Proses membuat
campurannya adalah sebagai berikut
:
1.
Siapkan
alat dan bahan yang dibutuhkan untuk pembuatan lembaran komposit sebanyak dua
lapis ;
2.
Pembuatan
lembaran komposit diawali dengan mengoleskan mold release mirror glaze dan PVA
ke permukaan cetakan agar mudah dalam mengambil hasil cetakan.
3.
Satu
anyaman serat jenis woven roving ditata
dalam cetakan pada posisi 00;
4.
Siapkan
sejumlah resin jenis polyesther 240 ml,
campur dengan hardener dengan perbandingan 20:1 aduk sampai rata kemudian
oleskan adonan tersebut ke atas permukaan serat pada cetakan;
5.
Lapisan
serat berikutnya ditata di atas lapisan yang ke dua dengan posisi serat +450
dan kemudian oleskan dengan adonan hardener polyesther;
6.
Pastikan
di atas permukaan serat yang diolesi hardener polyesther tidak ada buble karna
buble tersebut dapat mengakibatkan komposit menjadi keropos.
7.
Demikian juga
pada lapisan selanjutnya sampai jumlah lapisan sesuai
dengan yang direncanakan;
8.
Kemudian tunggu
sampai kering. Setelah kering lepaskan komposit tersebut
dari cetakan. Hasilnya seperti gambar dibawah ini
4.9. Proses Perbaikan
Komposit
Secara
umum diberikan langkah-langkah dalam proses perbaikan kerusakan pada komposit
sesuai dengan struktur repair manual (SRM). Kerusakan ini membutuhkan penggantian dan
perbaikan untuk
satu atau kedua permukaannya
Langkah 1 :
Periksa Kerusakan
Gambar 4. 5
Tap testing technique
|
Langkah 2 : Bersihkan
air di area yang rusak
Langkah 3 : Hilangkan
bagian yang rusak
Langkah 4 : Siapkan Area Rusak
Langkah 5:
Instalasi Honeycomb Inti (Wet layup)
Gunakan pisau untuk memotong pengganti inti. Bahan pengganti inti
harus dari jenis yang sama. Arah sel inti harus berbaris dengan sisir madu dari
bahan sekitarnya. Steker harus dipangkas dengan panjang yang tepat dan akan
pelarut dicuci dengan bersih disetujui.
Langkah 6 :
Menyiapkan dan instalasi lembaran perbaikan
Konsultasikan manual perbaikan untuk bahan perbaikan yang
benar dan jumlah lapisan yang dibutuhkan untuk perbaikan . Biasanya, satu lapis
lebih dari jumlah asli dari lapisan diinstal . Potong lapisan dengan ukuran dan orientasi lapisan yang
benar. Perbaikan lapisan
harus diinstal dengan orientasi yang sama seperti lapisan asli yang sedang
diperbaiki. Oleskan lapisan dengan resin dengan teknik layup wet, atau
menghapus bahan backing dari bahan prepreg. Lapisan biasanya ditempatkan menggunakan urutan lapisan layup pertama
terkecil.
Langkah 7 : Perbaikan
dengan Vacuum Bag
Setelah bahan lapisan
berada di tempat, gunakan vakum
untuk membuang udara
dan untuk menekan pada
proses pengeringan. Seperti
terlihat pada Lihat Gambar 4.21.
Gambar 4. 7 Perbaikan
dengan Teknik Vakum bagg
|
Langkah 8 : Pengeringan
Pengeringan
pada proses perbaikan pada siklus pengeringan yang diperlukan.Teknik layup wet dapat dikeringkan pada suhu
kamar . Suhu tinggi hingga 150 ° F dapat digunakan untuk me percepat pengeringan. Bagian yang
bisa dilepas dari pesawat bisa dikeringkan di
ruang panas, oven.
Proses
perbaikan harus bebas dari lubang, lecet, resin berlebih dan kurang resin. Pengamplasan ringan dilakukan untuk
menghasilkan permukaan
halus tanpa merusak serat. Terapkan lapisan konduktif( perlindungan terhadap pencahayaan).
Langkah 9 :
Perbaikan Inspeksi akhir
Gunakan visual, tekan, dan / atau inspeksi ultrasonik
untuk memeriksa perbaikan. Lepaskan kembali
perbaikan jika cacat ditemukan. [ Gambar 5-26 ]
Kegagalan dalam
proses perbaikan dapat mengakibatkan kontrol penerbangan bergetar , dan
keselamatan penerbangan bisa terpengaruh .
