COMPOSITE

 

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.

 

 

Gambar 4. 2 Komposit sandwich

 

 

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.

Gambar 4. 5 Resin epoxy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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).

 

Gambar 4. 6 Resin polyesther

 

 

 

 

 

 

 

 

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..

Nylon

Woven roving

Carbon

Kevlar

 

 

 

 

 

 

 

                                                           

 

 

 

 

Gambar 4. 7 Jenis serat

 

                                                                                               

 

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

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

Gambar 4. 8 PVA

 

 

4.6.4.         Mirror

Sesuai namanya, manfaatnya hampir sama dengan PVA, yaitu menimbulkan efek licin. Bahan ini berwujud pasta dan mempunyai warna bermacam-macam.

Gambar 4. 9 Mirror glaze

 

 

 

 

 

 

 

 

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.

Gambar 4. 10 Erosil

 

 

 

 

 

 

 

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.

Gambar 4. 11 Katalis/hardener

 

 

 

 

 

 

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

 

 

Gambar 4. 4 Komposit laminat

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 
 
  
  

   

    

    

    
Gambar 4. 17 Vacuum bag method for drying parts
    
    
   
  
  
 

 
  
  

   

    

    

    
7-35
    
    
   
  
  
 

 

Langkah 3 : Hilangkan bagian yang rusak

Gambar 4. 18 Core damage removal

 

 

 

 

 

 

 

 

Langkah 4 : Siapkan Area Rusak

Gambar 4. 19 Taper sanding of repair area.

 

 

 

 

 

 

 

 

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 4. 6 Core replacement

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 .

 

 

 

 

Gambar 4. 8 Inspeksi akhir