PROSES MANUFAKTUR KNALPOT KOMPOSIT POLIMER HYBRIDA YANG DIPERKUAT SERBUK LIMBAH BATANG KELAPA SAWIT UNTUK SEPEDA MOTOR SUZUKI SATRIA
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ACHMAD FADHLAN YAZID 100401085
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pemanfaatan limbah kelapa sawit seperti batang kelapa sawit untuk menjadi bahan baru bisa menjadi alternatif untuk membuat material komposit yang menggunakan penguat serbuk batang kelapa sawit. Batang kelapa sawit diolah untuk dijadikan serbuk dan dicampur dengan resin poliester untuk selanjutnya dibuat komposit polimer. Kemudian bahan tersebut digunakan sebagai bahan pembuatan knalpot sepeda motor. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui formulasi campuran yang baik dalam pembuatan knalpot sepeda motor dengan bahan komposit polimer yang diperkuat serbuk batang kelapa sawit, mengetahui proses pembuatan dengan bahan komposit polimer yang diperkuat serbuk batang kelapa sawit, dan membuat knalpot komposit polimer yang diperkuat serbuk batang kelapa sawit. Knalpot sepeda motor dibuat dengan menggunakan metode cetak tekan. Dari hasil penelitian diperoleh komposisi yang baik dalam membuat knalpot sepeda motor adalah 85% resin dan 15% serbuk batang kelapa sawit. Selama proses pengerasan campuran resin dan serbuk batang kelapa sawit terjadi kenaikan suhu dikarenakan reaksi resin dan katalis hingga 151 °C dan diperlukan waktu 3 menit agar campuran komposit dapat mengeras sepenuhnya. Dengan menggunakan limbah batang kelapa sawit ini didapatkan produk knalpot komposit yang lebih ringan 1,2 Kg dibandingkan dengan knalpot pabrikan (konvensional). Kata kunci : Komposit, Proses Manufaktur, Batang Kelapa Sawit, Knalpot, Cetak Tekan
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
The utilization of palm oil waste such as oil palm trunk to be new material can be alternative for making composite material that use oil palm trunk amplifier powder. Oil palm trunk is processed for pulverized and mixed with polyester resin for further made the polymer composite. Then, the material is used as material of production motorcycle exhaust. The aim of this research is to determine the good mixture formulation in production motorcycle exhaust with polymer composite materials reinforced with oil palm trunk powder, determine production process with polymer composite materials reinforced with oil palm trunk powder, and making motorcycle exhaust polymer composite reinforced with oil palm trunk powder. Based on experiment can be obtained that the good composition in making motorcycle exhaust is 85% resin and 15% oil palm trunk powder. During the hardening process of resin mixture and oil palm trunk powder occurs temperature rise due to resin reaction and catalytic until 151 °C and it takes 3 minutes to make composite mixture can be hardened completely. By using waste oil palm trunk is obtained that the composite exhaust product is 1,2 kg lighter than the exhaust manufacturer (conventional). Keywords : Composite, Manufacturing Process, Oil Palm Trunk, Muffler, Die Casting
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb. Alhamdulillah segala puji bagi ALLAH SWT karena limpahan nikmat dan berkah dari-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat dan salam kepada baginda Rasulullah Muhammad SAW, sosok yang menghantarkan manusia dari zaman kejahiliyahan menuju zaman penuh ilmu pengetahuan. Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang dipilih diambil dari mata kuliah Proses Produksi Non-Logam, POLIMER
yaitu “PROSES MANUFAKTUR
KNALPOT
KOMPOSIT
HYBRIDA YANG DIPERKUAT SERBUK LIMBAH BATANG
KELAPA SAWIT UNTUK SEPEDA MOTOR SUZUKI SATRIA”. Dalam penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan, motivasi, pengetahuan, dan lain-lain dalam penyelesaian skripsi ini. Penulis telah berupaya dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literatur, serta bimbingan dan arahan dari Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri sebagai Dosen Pembimbing. 1.
Kedua orang tua tercinta, Bapak Ir. Zulkarnain dan Mama drg. Yustati serta kedua adikku Ulfa dan Yaumil yang selalu mendo’akan dan memberikan semangat kepada penulis sehingga skripsi bisa terselesaikan.
2.
Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri sebagai Dosen Pembimbing sekaligus Kepala Departemen Teknik Mesin USU yang memberikan banyak sekali pelajaran dan hikmah berharga selama penulis mengemban pendidikan serta tak lupa bimbingan yang diberikan selama penulis mengerjakan penelitian dan skripsi ini.
3.
Rekan-rekan satu tim penelitian Andika, Jeffy, dan Tomo yang sudah menyertai penulis selama penelitian ini berlangsung dari awal hingga akhir penyelesaian.
Universitas Sumatera Utara
4.
Rekan-rekan seperjuangan angkatan 2010 Teknik Mesin USU Bayu, Sigit, Aby, Fahmi, Ilham, Roji, Zaki, Afrinedi, dan lain-lain yang tak dapat penulis sebutkan satu persatu yang memberikan bantuan, motivasi, dan nasehat kepada penulis dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini.
5.
Bang Fadhli dan Bang Amma senior di Teknik Mesin yang juga sudah memberikan bantuan pengajaran kepada penulis dalam melewati tahapantahapan penelitian ini.
6.
Rekan-rekan di UKMI Ad-Dakwah USU, K3MI Al-Hadiid FT USU, dan PEMA USU 2015 yang sudah memberikan bantuan fasilitas organisasinya dan dorongan moril kepada penulis ketika mengerjakan penelitian ini.
Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua dan dapat digunakan sebagai pengembangan ilmu yang didapat selama dibangku kuliah. Apabila terdapat kesalahan dalam penyusunan serta bahasa yang tidak tepat dalam skripsi ini sebagai manusia yang tak luput dari kesalahan penulis mengharapkan masukan dan kritikan yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi seluruh kalangan yang membacanya. Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Medan, November 2015 Penulis
Achmad Fadhlan Yazid NIM 100401085
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................... i KATA PENGANTAR .................................................................................... iii DAFTAR ISI ................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii DAFTAR TABEL........................................................................................... x DAFTAR NOTASI ......................................................................................... xi BAB 1 PENDAHULUAN .............................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah........................................................................ 2 1.3 Tujuan Penelitian............................................................................ 2 1.4 Batasan Masalah ............................................................................. 2 1.5 Sistematika Penulisan ..................................................................... 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 4 2.1 Proses Produksi .............................................................................. 4 2.1.1 Proses Pengecoran ................................................................ 4 2.1.2 Proses Pembentukan............................................................. 6 2.1.3 Proses Pemesinan ................................................................. 6 2.1.4 Proses Produksi Polimer....................................................... 7 2.1.5 Proses Metalurgi Serbuk ...................................................... 8 2.1.6 Proses Penyambungan .......................................................... 8 2.1.7 Perlakuan Panas dan Permukaan .......................................... 8 2.1.8 Proses Perakitan ................................................................... 9 2.2 Proses Pembuatan Produk Komposit Matrik Polymer ................... 10 2.3 Komposit ........................................................................................ 13
Universitas Sumatera Utara
2.4 Composite Casting Resin ............................................................... 15 2.4.1 Jenis Resin Casting untuk Manufaktur Komposit ................ 16 2.4.2 Material Komposit Resin Casting ........................................ 16 2.4.3 Resin Polyester ..................................................................... 17 2.4.4 Sifat-sifat Resin Polyester .................................................... 17 2.4.5 Aplikasi dalam Bahan Komposit.......................................... 18 2.5 Proses Manufaktur.......................................................................... 18 2.5.1 Dasar-Dasar Proses Manufaktur........................................... 18 2.5.2 Faktor-Faktor Proses Manufaktur ........................................ 19 2.6 Bahan Komposit Polymer .............................................................. 20 2.6.1 Polyester Resin ..................................................................... 20 2.6.2 Batang Kelapa Sawit ............................................................ 22 2.6.3 Pembersit Serat ..................................................................... 23 2.6.4 Hardener ............................................................................... 23 2.7 Karakteristik Material..................................................................... 24 2.8 Pengaruh Perlakuan Alkali (NaOH) ............................................... 25 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 28 3.1 Tempat dan Waktu ......................................................................... 28 3.1.1 Tempat.................................................................................. 28 3.1.2 Waktu ................................................................................... 28 3.2 Perancangan Produk ....................................................................... 28 3.3 Bahan dan Peralatan ....................................................................... 29 3.3.1 Bahan .................................................................................... 29 3.3.2 Peralatan ............................................................................... 30 3.4 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 35 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 36
Universitas Sumatera Utara
4.1 Pendahuluan ................................................................................... 36 4.2 Proses Pembuatan Serbuk Batang Kelapa Sawit ............................ 36 4.3 Pemilihan Variasi Campuran Komposit ......................................... 39 4.4 Proses Pembuatan Knalpot Komposit ............................................ 41 4.4.1 Cetakan Knalpot ................................................................... 41 4.4.2 Proses Pengecoran Produk ................................................... 42 4.4.3 Proses Perakitan Produk Knalpot ......................................... 45 4.4.4 Produk Knalpot Komposit .................................................... 47 4.5 Persen Ralat .................................................................................... 47 BAB V HASIL DAN KESIMPULAN .......................................................... 49 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 50 LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Proses Teknik Cetak Tekan ........................................................ 6 Gambar 2.2 Cara Hand Lay-Up ..................................................................... 10 Gambar 2.3 Cara Semprot .............................................................................. 11 Gambar 2.4 Cara Kantong Vakum ................................................................. 11 Gambar 2.5 Cara Kantong Tekanan ............................................................... 11 Gambar 2.6 Cetakan Autoklaf........................................................................ 12 Gambar 2.7 Cetakan Suntikan........................................................................ 12 Gambar 2.8 Proses Pultrusi ............................................................................ 13 Gambar 2.9 Reaksi Pembentukan Ester ......................................................... 20 Gambar 2.10 Struktur Molekul Padat Polimer dan Stirena............................ 21 Gambar 2.11 Penampang Melintang Batang Kelapa Sawit ........................... 22 Gambar 3.1 Desain Knalpot ........................................................................... 28 Gambar 3.2 Resin ........................................................................................... 29 Gambar 3.3 Katalis MEKP ............................................................................ 30 Gambar 3.4 Parang ......................................................................................... 30 Gambar 3.5 Mesin Giling ............................................................................... 30 Gambar 3.6 Ayakan Mesh 40......................................................................... 31 Gambar 3.7 Mesin Bor Tangan ...................................................................... 31 Gambar 3.8 Timbangan Digital...................................................................... 31 Gambar 3.9 Baskom ....................................................................................... 32 Gambar 3.10 NaOH ....................................................................................... 32 Gambar 3.11 Ceret Plastik ............................................................................. 33 Gambar 3.12 Mirror Glaze ............................................................................. 33 Gambar 3.13 Penjepit ..................................................................................... 33 Gambar 3.14 Spons ........................................................................................ 34 Gambar 3.15 Kuas .......................................................................................... 34 Gambar 3.16 Diagram Alir Penelitian ........................................................... 35 Gambar 4.1 Batang Kelapa Sawit .................................................................. 37 Gambar 4.2 Hasil Cacahan Batang Kelapa Sawit .......................................... 37 Gambar 4.3 Cacahan Batang Kelapa Sawit Direndam larutan NaOH ........... 38 Gambar 4.4 Penjemuran Cacahan Batang Kelapa Sawit ............................... 36
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.5 Serat BKS ................................................................................... 37 Gambar 4.6 Proses Pengayakan ..................................................................... 38 Gambar 4.7 Serbuk Batang Kelapa Sawit Hasil Pengayakan ........................ 38 Gambar 4.8 Spesimen menghitung massa jenis ............................................. 40 Gambar 4.9 (a) Cavity (b) Dies ...................................................................... 42 Gambar 4.10 (a) Pelapisan Mold & Dies Dengan Wax ................................. 42 Gambar 4.11 Proses Penimbangan Resin dan Serbuk Batang Kelapa Sawit pada ceret plastic ....................................................................... 43 Gambar 4.12 Proses Pengadukan Campuran Serbuk Batang Kelapa Sawit dengan resin .............................................................................. 43 Gambar 4.13 Proses Penuangan Campuran Komposit Pada Cavity .............. 44 Gambar 4.14 Menutup Cetakan Yang Telah Diisi Campuran Komposit ...... 44 Gambar 4.15 Grafik Kenaikan Temperatur pada Proses Pengerasan ............ 45 Gambar 4.16 Hasil Cetakan Komposit........................................................... 45 Gambar 4.17 Resin dan Kuas ......................................................................... 46 Gambar 4.18 Pengolesan Resin Pada Pinggiran Komposit ........................... 46 Gambar 4.19 Menggabungkan Kedua Bagian Knalpot Komposit................. 46 Gambar 4.20 Knalpot Komposit Hybrida ...................................................... 47 Gambar 4.21 Knalpor Pabrikan Suzuki Satria FU 150 .................................. 47
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik Mekanik Polyester Resin/Tak Jenuh ........................ 21 Tabel 2.2 Persentase Komponen-Komponen Kelapa Sawit .......................... 23 Tabel 2.3 Rekapitulasi Nilai Keseluruhan ..................................................... 26 Tabel 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ......................................................... 28
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Simbol
Arti
Satuan
ρ
Massa Jenis
kg/m3
m
Massa
kg
v
Volume
m3
T
Temperatur
°C
p
Panjang
m
l
Lebar
m
t
Tinggi
m
d
Diameter
m
Universitas Sumatera Utara
