KARAKTERITIK MEKANIK MATERIAL SPOILER MOBIL BERBASIS BAHAN PLASTIK

Seminar Nasional Teknologi dan Sains (SNTS) II 2016 Peran Perguruan Tinggi dalam Pembangunan Berkelanjutan Untuk Kesejahteraan Masyarakat Jakarta, 23-24 Agustus 2016

KARAKTERITIK MEKANIK MATERIAL SPOILER MOBIL BERBASIS BAHAN PLASTIK Agustinus Purna Irawan1, Adianto2, I Wayan Sukania3, dan M. Agung Saryatmo4 1,2,3,4

Jurusan Teknik Mesin dan Teknik Industri, Universitas Tarumanagara Email: [email protected]

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan karaktersitik mekanik bahan produk spoiler mobil yang diperoleh dari pasaran bebas, sebagai data pembanding untuk pengembangan produk spoiler mobil berbasis bahan komposit berpenguat serat rotan dengan matriks epoksi. Produk spoiler mobil sangat laku di pasaran, terutama sebagai asesoris pada mobil, meskipun ada fungsi lain yang sangat penting yaitu fungsi yang berhubungan dengan sistem aerodinamika pada mobil. Produk spoiler mobil yang ada di pasaran saat ini dibuat dari bahan plastik. Karaktersitik mekanik yang diuji meliputi kekuatan tekan dengan menggunakan uji tekan (compressive strength) ASTM D 695 dan kekuatan impact dengan menggunakan uji impact (impact Charpy) ISO 179: 97. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh kekuatan tekan rata-rata sebesar 47.7  1.37 MPa dan kekuatan impact rata-rata sebesar 30.02  3.21 kJ/m2. Hasil penelitian ini dapat menjadi salah satu referensi dalam pengembangan produk spoiler mobil selanjutnya. Kata kunci: kekuatan tekan, kekuatan impact, produk spoiler mobil

1. Pendahuluan Indonesia merupakan negara dengan pertumbuhan jumlah kendaraan bermotor khususnya mobil yang terus meningkat. Berbagai jenis mobil dan merek telah diproduksi dan diperdagangkan setiap hari. Berdasarkan data dari Gabungan Industri Kendaraan Bermotor Indonesia (Gaikindo), penjualan mobil tahun 2013 sebanyak 1.229.901 unit, dan tahun 2014 1.208.109 unit [1]. Secara umum setiap mobil membutuhkan produk asesoris baik sebagai kelengkapan untuk memberikan performance yang lebih baik, maupun sebagai bagian dari penampilan atau estetika. Salah satu produk asesoris yang banyak digunakan di mobil adalah spoiler. Spoiler merupakan komponen asesoris yang mempunyai dua fungsi yaitu sebagai komponen yang berhubungan dengan aerodinamika mobil dan sebagai komponen estetika [2,3,4]. Sebagai bagian dari komponen aerodinamika pada mobil, spoiler dapat mengurangi terjadinya gaya hambat (drag) pada saat mobil melaju dengan kecepatan tertentu. Hal ini juga dibuktikan dengan pengujian di terowongan angin maupun pada pengujian di jalan raya [5,6,7,8]. Saat ini, pengembangan produk spoiler mobil di Indonesia banyak menggunakan bahan plastik. Jika ditinjau dari kekuatan dan kemudahan produksi, bahan ini memang cukup baik. Namun jika dilihat dari sisi limbah yang dihasilkan, tidak dapat didaur ulang dengan mudah, berpengaruh terhadap kesehatan pada saat proses produksi maupun pada saat menjadi limbah, maka perlu dipikirkan bahan pengganti yang dapat digunakan untuk membuat produk spoiler. Salah satu bahan alternatif yang dapat diteliti dan dikembangkan sebagai bahan spoiler mobil adalah komposit berpenguat serat alam yang banyak dihasilkan oleh alam di Indonesia. Potensi serat alam Indonesia yang melimpah sampai saat ini belum sepenuhnya dapat dimanfaatkan dengan baik untuk peningkatan kesejahteraan masyarakat. Salah satu potensi serat alam tersebut adalah serat rotan. Selama ini serat rotan banyak dimanfaatkan sebagai TM-25

Seminar Nasional Teknologi dan Sains (SNTS) II 2016 Peran Perguruan Tinggi dalam Pembangunan Berkelanjutan Untuk Kesejahteraan Masyarakat Jakarta, 23-24 Agustus 2016 bahan furnitur dan perlengkapan rumah tangga. Serat rotan mempunyai potensi yang baik untuk dikembangkan menjadi bahan biokomposit yang kuat, murah, ramah lingkungan, dan dapat didaur ulang. Sampai saat ini, produk spoiler di Indonesia belum ditemukan yang dibuat dari bahan komposit serat rotan. Hal ini memberi peluang bagi peneliti dan menjadi the state of the art atau kekinian penelitian ini untuk memanfaatkan komposit serat alam khususnya serat rotan sebagai bahan alternatif pembuatan spoiler mobil yang ramah lingkungan dan potensi yang berlimpah di Indonesia. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh karakteristik mekanik produk spoiler mobil yang dibuat dari bahan plastik yang banyak beredar di pasaran asesoris mobil. Data hasil pengujian karakteristik mekanik ini, akan digunakan sebagai bahan pembanding pengembangan produk spoiler mobil berbasis komposit berpenguat serat rotan dengan matriks polimer yaitu epoksi. Produk komponen otomotif berbasis komposit serat alam telah banyak dikembangkan diberbagai negara yang menghasilkan produk mobil, seperti pada Tabel 1. Tabel 1. Aplikasi Komposit Serat Alam di Industri Mobil [9,10]

Spoiler pada mobil yang ditujukan sebagai salah satu komponen aerodinamika pada mobil dapat mengurangi besar tahan yang terjadi pada saat melaju dengan kecepatan tertentu. Berdasarkan hasil penelitian Crouse et al, diperoleh data bahwa daya yang digunakan untuk mengatasi hambatan udara (drag) pada mobil yang bergerak dengan kecepatan 145 km/h, mencapai 75%. Nilai akan bertambah besar pada kecepatan mobil yang lebih rendah [11]. Dengan demikian, spoiler merupakan asesoris yang sangat diperlukan jika akan mengendalikan dan mengatur karateristik aerodinamika pada mobil, khususnya mobil-mobil dengan kecepatan menengah hingga tinggi. Sebagai bagian asesoris mobil yang ditujukan untuk estetika, spoiler banyak digunakan oleh pemilik mobil yang mempunyai menyukai penampilan dan modifikasi mobil dari kondisi standar. Jenis produk spoiler yang ada di pasaran dan berhubungan dengan estetika mobil saat ini cukup banyak. Produk spoiler tesebut terbuat dari bahan plastik.

TM-26

Seminar Nasional Teknologi dan Sains (SNTS) II 2016 Peran Perguruan Tinggi dalam Pembangunan Berkelanjutan Untuk Kesejahteraan Masyarakat Jakarta, 23-24 Agustus 2016

Gambar 1. Contoh Produk Spoiler Mobil Sebagai Asesoris [12] 2. Metode Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dengan melakukan pengujian tekan dan impact terhadap sampel uji yang dibuat dari produk spoiler mobil yang banyak diperjualbelikan di pasaran bebas. Bahan yang digunakan adalah plastik, dengan profil sebagai berikut:

Gambar 2. Profil Produk Spoiler Mobil

Gambar 3. Uji Tekan ASTM Pengujian Tekan (Compressive): ASTM D695

TM-27

Seminar Nasional Teknologi dan Sains (SNTS) II 2016 Peran Perguruan Tinggi dalam Pembangunan Berkelanjutan Untuk Kesejahteraan Masyarakat Jakarta, 23-24 Agustus 2016

Gambar 4. Pengujian Impak (Impact): ISO 179:97 3. Hasil Penelitian dan Pembahasan Kekuatan Tekan Berdasarkan pengujian sampel uji yang telah dilakukan, diperoleh kekuatan tekan bahan produk spoiler sebagai berikut: Tabel 2. Kekuatan tekan produk spoiler mobil

TM-28

Seminar Nasional Teknologi dan Sains (SNTS) II 2016 Peran Perguruan Tinggi dalam Pembangunan Berkelanjutan Untuk Kesejahteraan Masyarakat Jakarta, 23-24 Agustus 2016 Pada Tabel 2 terlihat bahwa kekuatan tekan rata-rata bahan produk spoiler mobil adalah 46.7  1.37 MPa. Kekuatan ini cukup baik untuk menerima beban tekan, baik yang berasal dari beban angin dan beban getaran akibat gerakan dinamis mobil. Kekuatan tekan ini juga berpengaruh pada kemampuan bahan spoiler mobil ini untuk menerima beban tekan akibat pemasangan dan pengencangan baut pengikat ke body mobil. Dengan kekuatan yang dimiliki oleh produk spoiler mobil ini, maka tidak mudah mengalami kerusakan, baik pada saat menerima momen pengencangan baut maupun akibat gerakan dinamis mobil yang sering mengalami hentakan akibat jalan yang tidak baik. Hasil ini akan menjadi salah satu referensi dalam pengembangan produk spoiler mobil berbasis komposit serat rotan epoksi. Kekuatan Impact Berdasarkan hasil pengujian diperoleh kekuatan tekan bahan spoiler mobil sebagai berikut: Tabel 3. Kekuatan Impact Bahan Spoiler Mobil

Pada Tabel 3 terlihat bahwa kekuatan impact bahan spoiler mobil berbasis bahan plastik yang dijual di pasaran, sebesar 30.02  3.21 kJ/m2 dengan tipe kegagalan adalah tipe C. Kekuatan impact sangat diperlukan untuk menahan beban benturan pada saat digunakan, sehingga tidah mudah mengalami kegagalan akibat beban impact dari luar. Batasan kekuatan impact ini akan menjadi salah satu referensi dalam proses desain dan pengembangan bahan komposit serat rotan epoksi yang diproyeksikan menjadi bahan alternatif dalam membuat produk spoiler mobil.

TM-29

Seminar Nasional Teknologi dan Sains (SNTS) II 2016 Peran Perguruan Tinggi dalam Pembangunan Berkelanjutan Untuk Kesejahteraan Masyarakat Jakarta, 23-24 Agustus 2016 Hasil penelitian di atas akan menjadi acuan dalam melaksanakan penelitian pengembangan produk spoiler mobil berbasis komposit serat rotan, dengan fokus melakukan rekayasa komposit serat rotan, sehingga dapat menghasilkan produk spoiler mobil yang dapat digunakan dengan baik. Berdasarkan kajian yang selama ini telah dilaksanakan terhadap hasil-hasil penelitian di atas, belum ditemukan produk spoiler mobil yang dikembangkan dari bahan komposit serat rotan. Dengan demikian, penelitian pengembangan komposit serat rotan sebagai bahan spoiler mobil ini merupakan penelitian terkini dan berpeluang untuk dilaksanakan dan diharapkan akan menghasilkan Hak Kekayaan Intelektual berupa paten [1317]. 4. Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilaksanakan telah diperoleh nilai acuan kekuatan tekan dan kekuatan impact bahan produk spoiler mobil yang akan menjadi salah satu referensi dalam pengembangan produk spoiler berbasis komposit serat alam, khususnya serat rotan kontinyu. Kekuatan tekan rata-rata sebesar 46.7  1.37 MPa dan kekuatan impact ratarata sebesar 30.02  3.21 kJ/m2. Penelitian selanjutnya yang berbasis hasil penelitian ini, dapat dihasilkan produk spoiler mobil yang baik, kuat, murah, ramah lingkungan, dan dapat diaur ulang, serta memberikan nilai tambah bagi penggunaan bahan alam asli Indonesia, berbasis komposit serat rotan epoksi. Produk spoiler mobil yang dibuat dari bahan komposit serat rotan, sampai saat ini belum ditemukan. Hal ini membuka peluang untuk penelitian, pengembangan dan pembuatan spoiler berbasis serat rotan. Diharapkan akan menjadi pelopor pengembangan spoiler mobil berbasis komposit serat rotan yang berkualitas baik, aman, murah, ramah lingkungan, dapat didaur ulang, dan mempunyai karakteristik produk yang baik dan handal [13-17]. Rerefensi Data Penjualan Mobil di Indonesia Tahun 2014. www.gaikindo.or.id. Sandy Minkah Kyei. Composite Car Rear Spoiler. Thesis. The Energy and Material Technology Department. Arcada University of Applied Sciences. 2014. A. Sunanda, M. Siva Nayak. Analysis of NACA 2412 for Automobile Rear Spoiler Using Composite Material. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. Vol 3, Issue 1, January 2013. pp 236-242. Hitoshi Fukuda, Kazuo Yanagimoto, Hiroshi China, Kunio Nakagawa. Improvement of Vehicle Aerodynamics by Wake Control. JSAE Review 16.(1995. pp 151-155. G. M. Le Good, J. P. Howell, M. A. Passmore, A. Cogotti. A Comparison of On-Road Aerodynamic Drag Measurements with Wind Tunnel Data from Pininfarina and MIRA. International Congress and Exposition Detroit. Michigan. February 23-26. 1998. Xu-xia Hu, Eric T.T. Wong. A Numerical Study On Rear-spoiler of Passenger Vehicle. World Academy of Science, Engineering and Technology 57. 2011. pp 636-641. Ardiansyah Rahman, Ahmad Farid, Suriansyah. Pengaruh Penggunaan Spoiler Pada Model Kendaraan Sedan Terhadap Tekanan Hisap Dalam Terowongan Angin. PROTON. Vol. 6 No 1. 2014. pp 1-7. Soejono Tjitro, Agus Aria Wibawa. Perbaikan Karakteristik Aerodinamika pada Kendaraan Niaga. Jurnal Teknik Mesin Vol. 1, No. 2, Oktober 1999. pp. 108-115. A. Balaji, B. Karthikeya, C. Sundar Raj. Bagasse Fiber - The Future Biocomposite Material: A Review. International Journal of ChemTech Research. Vol.7. No. 01. 2014. pp. 223233. TM-30

Seminar Nasional Teknologi dan Sains (SNTS) II 2016 Peran Perguruan Tinggi dalam Pembangunan Berkelanjutan Untuk Kesejahteraan Masyarakat Jakarta, 23-24 Agustus 2016 Suddell B. Industrial Fibres: Recent and Current Developements. In Proceedings of the Symposium on Natural Fibres. 2009, p. 71 - 82. Crouse, W. H., Anglin, D. L. Automotive Mechanics. McGraw-Hill Book Company. New York. 1985. Spoiler Mobil. www. google.com/images. Akses tanggal 16 April 2015. Agustinus Purna Irawan, Tresna P. Soemardi Widjajalaksmi K., Agus H.S. Reksoprodjo. Komposit Laminate Rami Epoksi Sebagai Bahan Alternatif Socket Prsothesis. Jurnal Teknik Mesin UK. Petra. Vol. 11 No. 1. 2009. pp. 41-45. Agustinus Purna Irawan, Tresna P. Soemardi Widjajalaksmi K., Agus H.S. Reksoprodjo. Pengaruh Kekerasan dan Kekasaran Permukaan Prototipe Socket Prosthesis Terhadap Kenyamanan Pengguna. Jurnal Teknik Mesin ITS. Vol. 11 No. 1. 2011. pp. 1-7. Agustinus Purna Irawan, Tresna P. Soemardi Widjajalaksmi K., Agus H.S. Reksoprodjo. Tensile and Flexural Strength of Ramie Fiber Reinforced Epoxy Composites For Socket Prosthesis Application. International Journal of Mechanical and Material Engineering. Indexed by SCOPUS, Vol. 6 No. 1. April. 2011. pp. 46-50. Agustinus Purna Irawan, I Wayan Sukania. Mechanical Characteristics Rattan Fiber Reinforced Epoxy Composites (RECO) as Above Knee Socket Prosthesis Materials. International Conference on Innovation in Polymer Science and Technology (IPST2011). Asian Polymer Association (APA) dan Indonesian Polymer Association (HPI). Denpasar-Bali, 28 Nov.-1 Des. 2011. ISBN: 978-602-7776-06-7. pp. 64-70 S.M. Sapuan, J.Y. Kho, E.S. Zainudin, Z. Leman, B.A. Ahmed Ali, A. Hambali. Material Selection for Natural Fiber Reinforced Polymer Composites Using Analytical Heirarchy Process. Indian Journal of Engineering & Material Sciences. Vo. 18. August 2011. pp. 255-267.

TM-31