MAKALAH BUMPER BERBAHAN KOMPOSIT POLIMER
BERPENGUAT SERAT
Disusun Untuk Memenuhi Tugas I
MT6004 Rekayasa Material Polimer dan Komposit
Disusun Oleh :
Deni Cahyadi
23719304
Ahmad Sahid
23719307
Rijal Ahmadi
23719309
Muhammad Ryan Fauzan
23720311
Daniel
23720009
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNIK MATERIAL
FAKLUTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2020
DAFTAR ISI
Bab 1 Pendahuluan ....................................................................................................................... 3
1.1 Latar Belakang ...................................................................................................................... 3
1.2 Tujuan.................................................................................................................................... 4
Bab 2 Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil ....................................... 5
2.1 Bumper .................................................................................................................................. 5
2.2 Material Penyusun Bumper ................................................................................................... 6
2.3 Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil ............................................... 9
2.3.2 Pemilihan Matriks Pada Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil13
2.3.3 Arsitektur Raw Material Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil
............................................................................................................................................... 16
2.4 Manufaktur Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil ......................... 19
2.5 Perbandingan Jenis Material Penyusun Sebagai Bumper Mobil ......................................... 25
2.6 Standard Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil ............................. 34
2.7 Batasan Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil ............................... 36
Bab 3 Kesimpulan ....................................................................................................................... 37
Bab 1
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Bumper merupakan komponen pelindung yang dipasang pada bagian depan dan belakang
sebuah kendaraan berpenumpang, misalnya mobil [1]. Komponen ini digunakan sebagai proteksi
terhadap spatbor, lampu depan, lampu belakang, tutup bagasi serta sistem pembuangan dan
pendingin sehingga kekuatan dan kekakuan material penyusun bumper perlu diperhitungkan.
Selain itu, bumper diharapkan dapat menyerap energi pada saat kendaraan mengalami beban
impak dengan kecepatan rendah sehingga meminimalisir kerusakan pada mobil dan meningkatkan
keamanana bagi penumpang [2].
Dalam pengembangannya, bumper dikembangkan sebagai produk yang memiliki sifat
mekanik yang sesuai dengan standar dan ringan. Komponen ringan menjadi penting dikarenakan
reduksi massa komponen akan mengurangi jumlah energi yang dibutuhkan, dalam hal ini adalah
bahan bakar. Selain ringan dan dapat menyerap energi dalam skala kecil saat tubrukan terdapat
beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan material bumper yakni tahan korosi, dapat
diproduksi dalam skala besar, murah [1]. Perlu dicatat, bahwa bumper bukanlah komponen
struktural yang akan bertanggung jawab dalam tubrukan skala besar pada mobil [3].
Dalam perkembangannya, beberapa material logam seperti aluminium dan baja digunakan
dalam pembuatan bumper [1, 4-5, 6, 7]. Namun material tersebut rentan terhadap korosi dan harga
produksi yang terbilang mahal. Dalam perkembangannya, komposit polimer berpenguat serat
dipilih sebagai solusi karena sifat mekanik spesifiknya yang tinggi dan ketahanan korosinya yang
baik [1-4, 7-17]. Penggunaan komposit berpenguat serat sebagai bumper tentu mempertimbangkan
beberapa hal seperti jenis serat, jenis matriks, proses produksi, keunggulannya disbanding material
lain, standard komponen dan ketahanannya terhadap beban impak skala kecil. Sehingga makalah
ini ditulis untuk mengkaji hal-hal tersebut.
1.2 Tujuan
Tujuan penulisan makalah ini adalah :
1. Mengkaji jenis serat penyusun komposit polimer berpenguat serat sebagai aplikasi bumper
mobil.
2. Mengkaji jenis polimer sebagai matriks penyusun komposit polimer berpenguat serat dalam
aplikasi bumper mobil.
3. Mengkaji jenis arsitektur serat penyusun komposit polimer berpenguat serat sebagai aplikasi
bumper mobil.
4. Mengkaji proses manufaktur komposit polimer berpenguat serat sebagai aplikasi bumper
mobil.
5. Mengkaji perbandingan sifat mekanik material dan ongkos produksi penyusun bumper mobil.
6. Mengkaji standard yang digunakan dalam aplikasi bumper mobil
7. Mengkaji batasan komposit polimer berpenguat serat sebagai aplikasi bumper mobil.
Bab 2
Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Material Bumper Mobil
2.1 Bumper
Bumper pada mobil berpenumpang merupakan komponen dipasang melintang pada bagian depan
dan belakang mobil sebagai pelindung beberapa komponen mesin pada mobil dan menerima beban
impak kecepatan rendah sehingga keamanan penumpang lebih terjamin dan kerusakan komponen
mesin diminimalisir [2,18]. Skematik pemasangan komponen ini pada mobil ditunjukkan pada
Gambar 2.1.
Gambar 2. 1 Skema Komponen Bumper Pada Mobil Berpenumpang [1]
Secara lebih mendetail, komponen penyusun bumper terdiri dari fascia, energy absorber,
dan beam [18]. Masing-masing komponen memiliki fungsi yang berbeda. Fascia merupakan
komponen terluar dari bumper, komponen ini harus aerodinamis dan ringan. Disisi lain
dikarenakan komponen ini akan dipasang pada sisi terluar mobil maka komponen ini diusahakan
memiliki nilai estetik lebih untuk menarik minat konsumen. Energy absorber digunakan sebagai
komponen yang akan bertanggung jawab dalam menyerap energi bila mobil mengalami tubrukan
atau beban impak kecepatan rendah. Beam digunakan sebagai komponen pelindung mesin pada
mobil serta membantu proses penyerapan energi kinetic [11]. Terdapat empat jenis bumper system
yang telah digunakan, ditampilkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2. 2 Skema Bumper System : Metal face Bar (1), Plastic Fascia and Reinforcing Beam (2), Plastic Fascia
Reinforcing Beam and Mechanical Energy Absorbers (3), Plastic Fascia Reinforcing Beam and Foam or
Honeycomb Energy Absorbers (4)
Pada umumnya, sifat mekanik bumper bagian depan dan belakang akan memiliki sifat
mekanik yang berbeda. Bumper depan akan memiliki sifat mekanik lebih tinggi dibanding bumper
belakang karena bumper depan posisinya berdekatan dengan pengemudi [18]. Kemampuan
mendisipasikan energi yang diterima oleh bumper dipengaruhi beberapa hal yakni jenis serat,
matriks, orientasi serat, kekuatan ikatan antarmuka, fraksi serat-matriks dan proses manufaktur.
Penjelasan mendetail akan diterangkan pada sub-bab terpisah.
2.2 Material Penyusun Bumper
Pemilihan material yang tepat dalam merancang suatu sistem bumper menjadi sangat penting
karena kesalahan dalam pemilihan material dapat mengakibatkan performance yang diinginkan
tidak tercapai. Pemilihan material untuk bumper harus memperhatikan kondisi (temperatur,
kelembapan, chemical) dan jenis pembebanan yang akan diterima oleh bumper sehingga dapat
dipilih material dengan physical, chemical, dan mechanical properties yang dapat memenuhi
kondisi tersebut. Selain untuk mendapatkan performance yang diinginkan, pemilihan material
bumper juga harus mempertimbangkan hal lain seperti kemudahan dan biaya proses produksi,
regulasi keselamatan, regulasi lingkungan, dan reliability [18].
Dalam perkembangannya, terdapat lebih dari satu jenis material yang digunakan sebagai
bumper mobil. Beberapa material tersebut diantaranya :
1. Aluminium
Aluminium dipilih karena memiliki densitas yang rendah yakni 2.7 gr/cm3. Selain itu, proses
pembentukan bumper dari aluminium mudah [1]. Meski demikian, aluminium sebagai bumper
rentan terhadap kerusakan karena kekuatan dan kekakuannya yang rendah [1]. Selain itu, dari
segi harga terbilang mahal. Skematik bumper aluminium yang dipasang pada mobil dapat
dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2. 3 Bumper Aluminium Pada Mobil [19]
2. Baja
Material baja memiliki kekuatan dan kekakuan tinggi sehingga digunakan sebagai bumper.
Disisi lain sifat mekanik spesfik baja terbilang rendah sehingga penggunaan baja akan
menambah massa komponen mobil yang akan menurunkan efisiensi bahan bakar [4]. Di masa
kini, baja sebagai bumper tidak terlalu dikembangkan. Sebagian besar saat ini hanya ditemukan
pada mobil klasik [4]. Skematik bumper baja berlapis krom yang dipasang pada mobil dapat
dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2. 4 Bumper Baja Pada Mobil [20]
3. Plastik
Material plastik berbahan dasar polimer banyak digunakan sebagai bumper mobil dikarenakan
harganya yang murah. Material yang digubakan biasanya berbahan dasar Polypropylene (PP),
ABS (Acrylonitrile butadiene styrene), dan Polycarbonate (PC). Skematik bumper plastic yang
dipasang pada mobil dapat dilihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2. 5 Bumper Plastik Pada Mobil [21]
4. Komposit Polimer Berpenguat Serat
Material komposit berbasis polimer memiliki potensi untuk digunakan dalam pembuatan
bumper beam menggantikan material baja [2].
Keunggulan material komposit polimer
berpenguat serat dibandingkan baja, adalah [1] :
•
Menyerap lebih banyak energi saat tabrakan
•
Respon yang cepat dalam menerima dan melepaskan beban atau tegangan
•
Tahan terhadap korosi
•
Lebih mudah dibentuk
•
Jumlah part yang lebih sedikit
Sifat mekanik spesifik yang tinggi dan tailorabilitynya akan menguntungkan karena
memungkinkan desain sifat mekanik yang efisien sesuai dengan modus pembebanan yang
diterimanya [3]. Material ini menjadi material yang perkembangannya terus bertambah dalam
aplikasinya sebagai bumper. Skematik bumper akomposit polimer berpenguat serat yang
dipasang pada mobil dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2. 6 Bumper Komposit Polimer Berpenguat Serat Pada Mobil [22]
2.3 Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil
Pada bagian ini akan dibahas jenis serat, jenis matriks, proses manufaktur, perbandingan jenis
material penyusun serta standard yang digunakan oleh komposit polimer berpenguat serat dalam
aplikasinya sebagai bumper mobil.
2.3.1 Pemilihan Serat Pada Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil
Serat digunakan sebagai bagian yang akan menerima tegangan dalam komposit polimer
berpenguat serat. Terdapat beberapa jenis serat dan matriks dalam komposit polimer yang
digunakan sebagai bumper mobil, diantaranya :
1.Serat Gelas
Serat gelas merupakan serat dengan komposisi kimia utama silica (SiO2), dengan beberapa
tambahan oksida untuk untuk menignkatkan kualitas ikatan diantara silica dan meningkatkan
kemampuan bentuknya [23]. Komposisi kimia serat gelas dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2. 1 Komposisi Kimia Serat Gelas [19]
Dapat dilihat pada tabel 2.1 bahwa terdapat dua jenis serat gelas yang umum, yakni S-glass dan
E-glass. S-glass lebih didesain untuk komponen aircraft, missile casing sehingga proses
produksi dan harganya akan meningkat. Versi serat gelas yang masih masuk kategori S-glass
namun lebih murah disebut S-2glass dengan modulus elastisitas 86-90 GPa, kekuatan tarik 4.594.83 GPa, dan strain to failure 5.4-5.8 % [24]. E-glass merupakan variasi termurah dari serat
gelas dengan modulus elastisitas 69-72 GPa, kekuatan tarik 3.45-3.79 GPa, dan strain to failure
4.5-4.9 % [24]. Hal yang menarik adalah sifat serat gelas yang isotropic dikarenakan struktur
ikatan S, O dan atom lain tersusun tidak teratur sehingga strukturnya amorf [23]. Dalam
memudahkan proses handling, bentuk dari serat gelas dibuat menjadi benang dan kain. Profil
serat gelas tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2. 7 Macam-macam Bentuk Serat Gelas [19]
Dapat dilihat pada Gambar 2.7, terdapat beberapa bentuk dari serat gelas. Continous strand
roving merupakan kumpulan serat panjang lurus beraturan. Woven roving merupakan serat
panjang yang ditentun dalam dua arah saling tegak lurus, dimana setiap serat akan ditenun tanpa
memutar serat terhadap sumbunya. Chopped strands merupakan serat pendek berukuran 3.212.7 mm yang dipotong dari serat kontinu. Serat ini banyak digunakan dalam aplikasi komposit
polimer dikarenakan harganya yang relaytif murah dan disertai kekuatan, ketahanan kimia yang
tinggi serta sifat insulasi yang baik. Namun disisi lain ketahanan fatigue, abrasi, dan modulus
elastisitas yang rendah menjadi kekurangan serat gelas [23].
Dalam pembuatan bumper, serat gelas juga menjadi pilihan yang umum digunakan [10-12,
14]. Salah sayu produk bumper yang dibuat dari serat gelas dengan matriks poliester memeiliki
sifat ketahanan korosi yang baik, ringan, dan rigid. Selain itu profil bumper dapat dibuat curved,
corrugated, maupun ribbed. Berdasarkan pengujian sampel serat gelas-poliester dengan fraksi
volume serat 0.4 sebagai bumper diperoleh kekuatan impak 100 KJ/m2 dan massa 2.06 kg yang
ekivalen dengan reduksi 60% massa bumper baja pada umumnya [10].
2. Serat Karbon
Serat karbon merupakan material dengan komposisi kimia utama karbon.Secara struktural, atom
karbon akan berikatan dan membentuk daerah dengan graphitic form dan amorf [19].
Penggambaran hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.8.
Gambar 2. 8 Strukur Karbon Pada Serat Karbon [19]
Pada Gambar 2.8, dapat dilihat bahwa graphitic form merupakan susunan atom karbon pada satu
bidang membentuk interconnecting hexagonal. Bidang ini disebut juga sebagai bidang basal. Pada
bidang ini, atom karbon berikatan secara kovalen. Sedangkan antar graphitic form, hanya ada
ikatan sekunder, yakni Van Der Walls yang lemah [23]. Efek dari struktur ini adalah anisotropi
material. Bidang basal diarahkan pada arah sumbu serat, sedangkan pada arah selain sumbu serat,
dapat terjadi kombinasi bidang basal dan amorf sehingga sifat mekaniknya akan lebih rendah
dibandingkan arah serat [19].
Serat karbon memiliki kekuatan tarik pada kisaran 1500-7000 MPa pada sumbu serat,
kekakuan 200 GPa pada sumbu serat, densitas 1700-2000 kg/m3 serta strain to failure pada kisaran
1-2% [24]. Selain itu ketahanan fatigue dan koefisien termal serat karbon rendah. Sifat mekanik
tinggi dan proses manufaktur serat karbon menjadikan serat ini memiliki harga yang mahal.
Evaluasi mengenai penggunaan serat karbon telah dilakukan oleh beberapa peneliti [8, 14]. Meski
demikian, dikarenakan harganya ayng mahal., penggunaannya sebagai bumper mobil masih
terbatas, contohnya ada pada super car [11].
2.3.2 Pemilihan Matriks Pada Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil
Matriks digunakan sebagai pengikat serat untuk memberikaan suatu profil pada komposit polimer
berpenguat serat. Matriks berperan sebagai media transfer gaya antar serat. Selain itu, matriks akan
melindungi serat dari kontak dengan lingkungan, mislanya untuk mencegah korosi, Pemilihan
resin harus mempertimbangkan compability dengan serat yang digunakan dan pengaruhnya
terhadap proses produksi. Polimer termoset maupun termoplas pada komposit polimer berpenguat
serat telah dipergunakan dalam pengembangan bumper. Jenis polimer yang digunakan yakni :
1. Epoxy
Epoxy adalah liquid organic dengan berat molekul rendah yang memiliki gugus fungsi
epoksida. Epoksida memiliki cincin yang terdiri dari 1 oksigen dan 2 atom karbon yang
terbentuk oleh reaksi antara epichlorohydrin dan amina aromatic [23]. Hardener, plasticizer,
dan filler ditambahkan untuk memodifikasi sifat mekaniknya. Epoxy merupakan polimer
thermoset, dengan sifat mekanik yang ditentukan oleh derajat crosslinknya. Semakin banyak
jumlah crosslink maka kekuatan tarik, temperature transisi gelas, ketahanan termal dan
ketahanan kimianya akan meningkat, namun strain to failurenya akan menurun [23]. Beberapa
sifat fisik dan mekanik epoxy ditampilkan pada Tabel 2.2.
Tabel 2. 2 Sifat Fisik dan Mekanik Epoxy [23]
Resin epoxy merupakan resin yang paling banyak digunakan karena memiliki beberapa
keunggulan seperti tersedia dalam banyak pilihan grade, memiliki kompabilitas yang baik
dengan serat glass maupun serat carbon, dan viskositas yang rendah sehingga lebih mudah
dalam pemrosesan [2-3]. Kelebihan lain dari resin epoxy yang menjadi keuntungan dalam
pembuatan bumper beam yaitu memiliki kekuatan yang tinggi dan memiliki shrinkage rate
yang rendah sehingga dapat menghindari terjadinya residual stress pada pembuatan komponen
mobil yang berukuran besar [15, 23]. Akan tetapi, harga dari resin epoxy lebih mahal dari
polimer lainnya maupun dibandingkan baja dan aluminium [2-3]. Biaya produksi komposit
polimer menggunakan resin epoxy dan serat glass masih dapat bersaing dengan biaya produksi
baja dan aluminum jika masih skala produksi kecil, selain itu produksi dalam skala besar
memerlukan investasi yang sangat besar pada sektor teknologi [2].
2. Poliester
Material dasar dalam pembuatan polyester adalah unsaturated polyester dengan ikatan C=C
yang kemudian ditambahkan sejumlah katalis untuk menginisiasi proses crosslink [23]. Sifat
polyester juga selaras dengan epoxy, yakni ditentukan oleh derajat crosslinknya. Sifat fisik dan
mekanik polyester ditampilkan pada Tabel 2.3
Tabel 2. 3 Sifat Fisik dan Mekanik Poliester [23]
Dibandingkan dengan resin epoxy, resin poliester memiliki curing cycle yang lebih cepat serta
harga yang lebih murah sehingga lebih menguntungkan dalam produksi skala besar. Meskipun
demikian, mechanical properties dari komposit berbasis polyester lebih rendah dibandingkan
komposit berbasis epoxy [21]. Hal lain yang merugikan dari polyester adalah high volume
shrinkagenya yang akan membuat profil akhir benda dapat mengalami distorsi [19].
3. Vinyl Ester
Vynil ester berbahan dasar unsaturated vynil ester. Polimer ini masuk dalam kategori termoplas,
namun saat sudang curing, polimer ini cenderung fleksibel dan fracture toughnessnya lebih
tinggi dibandingkan thermoset lain, misal polyester. Hal ini disebabkan karena derajat
crosslinknya yang tidak terlalu tinggi [23]. Sifat mekanik vynil ester ditampilkan pada Tabel
2.4
Tabel 2. 4 Sifat Fisik dan Mekanik Vynil Ester [23]
Kelebihan vynil ester adalah ketahanan kimia yang baik, dan waktu curing yang cepat [14].
Namun kekurangan yang menjadi kendala adalah high volume shrinkage.
4. Polipropilena
Propilena masuk dalam kategori polimer termoplas. Polimer termoplas memiliki viskositas
yang jauh lebih tinggi dari resin termoset sehingga menyulitkan terjadinya impregnasi ke dalam
celah serat [24]. Hal ini menjadi kekurangan dari polimer termoplas karena untuk mendapatkan
komposit yang sangat baik diperlukan temperatur dan tekanan yang lebih tinggi dibandingkan
resin termoset. Namun, termoplas memiliki keunggulan yakni lebih tangguh disbanding
thermoset. Sifat mekanik polipropilena ditampilkan pada Tabel 2.5.
Tabel 2. 5 Sifat Mekanik Polipropilena [27]
Disisi lain, penggunaan termoplas memiliki keunggulan seperti ketangguhan yang tinggi,
weldability, dan kecepatan dalam produksi yang sangat baik karena tidak membutuhkan curing
time [23]. Selain itu, kemampuan daur ulang dari thermoplastic menjadi sangat menarik jika
dilihat dari sisi lingkungan [17]. Dari berbagai macam polimer termoplas, polipropilena lebih
banyak dipilih sebagai resin/matrix karena harga yang murah, mechanical properties yang baik,
dan kemampuan proses yang baik [23]. Dewasa ini, penggunaan polipropilena dalam
pengembangan komposit polimer ramah lingkungan juga menjadi perhatian khusus [26].
2.3.3 Arsitektur Raw Material Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil
Terdapat beberapa jenis arsitektur serat pada komposit polimer berpenguat serat sebagai aplikasi
bumper mobil, diantaranya :
1. Serat dan Matriks
Pada arsitektur ini, serat dan matriks disediakan dalam dua raw mmaterial yang berbeda. Pada
umumnya serat yang digunakan adalah serat unidirectional yang kontinu. Profil serat dapat
berupa serat kontinu satu arah, maupun tenunan dan anyaman [23]. Untuk memudahkan proses
handling serat panjang lurus diikat menjadi satu, dikenal dengan benang.. Arsitektur ini umum
digunakan pada carbon fiber reinforced polymer, glass fiber reinforced polymer untuk bumper
mobil [10, 14]
2. Glass Mat Termoplastic (GMT)
Arstiektrur ini merupakan lembaran molding compound dengan resin termoplastik yang berisi
serat pendek, umunya serat gelas [12,24]. Serat gelas dipilih karena pada GMT, profil serat akan
berupa serat pendek, sehingga akan merugikan dari segi ekonomi jika menggunakan serat yang
mahal, contohnya serat karbon. Polimer termoplas dipilih karena kemudahan dalam proses
manufaktur dan cycle time yang rendah, sehingga akan menguntungkan bila bumper akan
diproduksi secara massal. Selain itu, kemampuan daur ulangnya menjadikan GMT menjadi hal
yang menarik dalam komponen pembuat bumper mobil [17]. Profil GMT ditampilkan pada
Gambar 2.9.
Gambar 2. 9 Glass Mat Thermoplastic [28]
3. Sheet Moulding Compound (SMC)
Arsitektur serat ini disediakan dalam bentuk lembaran yang memiliki fraksi volume serat pada
kisaran 0.3 dan ketebalan lembar pada kisaran 1 mm. Serat yang digunakan dapat berupa serat
panjang maupun serat pendek [24]. Jika digunakan serat panjang, maka disebut CFM
(continuous filament mat), jika serat pendek sebutannya CSM (chopped strand mat). Resin yang
digunakan dalam komponen ini umumnya vynil ester [14, 23]. Penggunaan SMC sejalan dengan
GMT karena kemudahan dalam proses manufakturnya, sehingga arsitektur ini masih
dikembangkan lebih lanjut. Profil GMT berupa CSM ditampilkan pada Gambar 2.10.
Gambar 2. 10 Chopped Strand Mat [29]
4. Prepreg
Prepreg merupakan singkatan dari preimpregnated preform. Komponen ini merupakan sebuah
lembaran serat yang telah diimpregnasi oleh resin berupa polimer thermoset. Termoset yang
diimpregnasikan berupa resin yang telah ditambahkan hardener atau katalis namun belum
curing [23]. Prepreg dibuat untuk menjamin homogenitas resin pada setiap daerah. Tentu hal
ini akan meningkatkan harga prepreg. Resin yang digunakan umumnya epoxy, polyimide dan
juga terdapat termoplastik. Serat yang digunakan berupa serat karbon, dan serat gelas [19].
Ketebalan prepreg pada 0.127-0.254 mm [30]. Pada prepreg, serat yang digunakan adalah serat
kontinu dengan orientasi serat 0°. Untuk membentuk profil benda yang diinginkan, prepreg
dipotong kemudian diletakkan pada cetakan. Selanjutnya untuk mencapai ketebalan yang
diinginkan, potongan prepreg lain diletakkan diatas prepreg pertama. Bila orientasi serat ingin
diubah, maka posisi peletakan prepreg satu terhadap lainnya disesuaikan [30]. Profil prepreg
ditampilkan pada Gambar 2.11.
Gambar 2. 11 Prepreg yang Telah Dibentuk Menjadi Profil Bumper Mobil [31]
2.4 Manufaktur Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil
Terdapat beberapa metode manufaktur komposit polimer berpenguat serat yang dapat
diaplikasikan untuk pembuatan bumper, di antaranya: metode lay-up seperti wet hand lay-up dan
prepreg lay-up, compression molding baik dengan menggunakan sheet metal compound (SMC)
atau glass mat thermoplastic (GMT), dan structural reaction injection molding (SRIM). Metodemetode tersebut akan dijelaskan secara singkat dan dapat dipilih sesuai dengan keperluan,
ketersediaan material, alat, dan tenaga kerja.
1. Wet Hand Lay-up
Wet hand lay-up merupakan proses manufaktur komposit polimer thermoset dengan
menggunakan serat kontinyu. Bahan baku yang digunakan berupa preform (serat kain dan resin).
Proses ini banyak digunakan pada awal-awal berkembangnya teknik manufaktur komposit dan
disebut hand lay-up karena serat disusun tangan secara manual [3].
Dengan menggunakan cetakan terbuka, cetakan dilapisi oleh resin kemudian serat
ditempatkan di atasnya. Impregnasi dilakukan dengan membasahi serat dengan resin
menggunakan roller agar resin dapat terdistirbusi secara merata. Serat dan resin yang sudah
diimpregnasi kemudian disusun berlapis dengan variasi sudut sampai memperoleh ketebalan yang
diinginkan. Arsitektur serat dan tahapan lay-up akan sangat menentukan performa dari komposit
[30]. Tahapan selanjutnya, yaitu konsolidasi dan curing pada proses wet hand lay-up dilakukan
pada temperatur kamar selama 24 jam atau lebih tergantung resin yang digunakan. Untuk beberapa
jenis resin, seperti polyester dilakukan tahapan post curing pada temperature 80oC selama 4 jam
[10]. Skema sederhana dari proses wet hand lay-up dan produk jadi bumper ditunjukkan pada
gambar 2.12 dan 2.13.
Gambar 2. 12 Skema proses wet hand lay-up [3,36]
Gambar 2. 13 Bumper hasil proses hand lay-up menggunakan GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) [10,37]
Secara umum, proses ini mempunyai keuntungan dalam hal biaya yang rendah dan proses yang
sederhana. Namun, memerlukan tenaga kerja yang intensif, cenderung tidak konsisten dari satu
produk ke produk lainnya, dan tidak dapat menghasilkan fraksi volume serat yang tinggi.
2. Prepreg Lay-up
Seperti halnya wet hand lay-up, prepreg lay-up merupakan proses manufaktur komposit
polimer thermoset dengan menggunakan serat kontinyu. Perbedaannya, pada metode ini bahan
yang digunakan sudah dalam berbentuk prepreg, yaitu resin sudah dalam kondisi diimpregnasi ke
dalam serat, kain, atau mat. Proses ini juga sering disebut sebagai pemrosesan autoclave atau
vacuum bagging karena melibatkan proses vakum dan pemanasan serta penekanan pada oven atau
mesin autoclave.
Proses prepreg lay-up menggunakan cetakan terbuka sebagai tempat untuk menyusun
prepreg sesuai dengan orientasi dan urutan yang diinginkan sampai memenuhi cetakan atau
ketebalan yang ditetapkan. Untuk memudahkan pada saat melepaskan produk dari cetakan,
releasing agent ditambahkan pada cetakan. Penekanan dengan roller dilakukan untuk memastikan
tidak ada udara yang terjebak dan untuk mendapatkan kontak antarmuka serat dan resin yang baik.
Selanjutnya, proses vacuum bagging, yaitu menciptakan kondisi vacuum di dalam cetakan untuk
memastikan kontak yang baik antar lamina dan juga untuk menghilangkan udara yang terjebak di
antara lapisan. Kemudian cetakan dimasukkan ke dalam oven atau autoclave untuk proses
konsolidasi dan curing. Setelah selesai, part didinginkan, vacuum bag dilepaskan, dan produk
dikeluarkan dari cetakan. Skema proses vacuum bagging pada prepreg lay-up dan autoclave serta
contoh produk dari prepeg lay up ditunjukkan pada gambar 2.14 hingga 2.16.
Gambar 2. 14 Proses vacuum bagging pada pregrep lay-up [30]
Gambar 2. 15 Autoclave [36]
Gambar 2. 16 Contoh produk bumper hasil prepreg lay-up [38]
Keuntungan dari proses prepreg lay-up salah satunya adalah fraksi volume serat dapat mencapai
lebih dari 60% sehingga produk komposit yang kuat dan kaku dapat diperoleh [30]. Contoh
bumper hasil proses prepreg lay-up ditunjukkan pada gambar 2.12. Namun, proses ini juga
memerlukan tenaga kerja yang intensif sehingga tidak cocok untuk produksi massal.
3. Compression Molding – Sheet Molding Compound (SMC)
Compression molding dengan bahan dasar SMC merupakan proses manufaktur komposit
thermoset dengan menggunakan serat pendek. Proses ini banyak digunakan karena mempunyai
kemampuan untuk produksi masal. Proses ini diilahmi dari proses sheet metal stamping pada
material baja, namun memiliki lebih banyak keunggulan karena dapat mengurangi beberapa
tahapan proses pada proses stamping. Pada proses ini SMC disimpan pada cetakan bawah yang
sudah dipanaskan, kemudian ditekan dengan cetakan atas. SMC yang disebut juga dengan muatan
kemudian mengalir mengisi cetakan seiring dengan bergeraknya cetakan dan membantu
menghilangkan udara yang terjebak. Setelah melalui pemanasan dan pemberian sejumlah tekanan,
cetakan dibuka kemudian produk dikeluarkan dari cetakan. Skema proses dan contoh mesin
compression molding ditunjukkan pada gambar 2.17.
Gambar 2. 17 Skema proses dan mesin compression molding [30]
Selain karena kemampuannya untuk produksi massal dengan siklus pencetakan 1-4 menit
[30], proses ini juga memberikan kualitas permukaan akhir yang baik dan memungkinkan
menggabungkan beberapa part dalam satu cetakan. Keuntungan lain, berdasarkan temuan
Marzbanrad et al [35,15] kekuatan komposit SMC dapat meminimalkan tegangan impak, distribusi
gaya, dan distirbusi tegangan serta dapat memaksimalkan energi regangan elastis. Dari segi
propertinya juga, SMC banyak diusulkan sebagai pengganti GMT [9]. Namun, modal awal proses
ini mahal walaupun masih lebih kecil dibanding proses stamping logam [30].
4. Compression Molding – Glass Mat Thermoplastic (GMT)
Seperti halnya compression molding (SMC), compression molding menggunakan bahan
dasar GMT merupakan manufaktur komposit menggunakan serat pendek tetapi dengan resin
termoplastik. Proses ini merupakan proses yang paling cepat, mencapai 2-3 kali lebih cepat
dibanding SMC [26], dan paling banyak digunakan untuk manufaktur komposit dengan resin
termoplastik.
Prosesnya merupakan flow forming yaitu GMT dipanaskan pada suatu conveyor yang dilengkapi
dengan oven untuk memanaskan GMT sampai temperatur leleh dari resin sebelum dituangkan ke
dalam cetakan [30]. Skema proses GMT ditunjukkan pada gambar 2.18.
Gambar 2. 18 Skema proses GMT [26]
Di samping keuggulannya untuk produksi masal, proses ini juga mempunyai kekurangan, yaitu
volume fraksi serat hanya 20-30% karena didominasi oleh tingginya viskositas resin.
5. Structural Reaction Injection Molding (SRIM)
SRIM merupakan proses manufaktur komposit termoset dengan menggunakan (umumnya)
serat pendek atau panjang dalam bentuk preform atau juga kain. SRIM merupakan proses dengan
cetakan tertutup, yaitu preform ditempatkan di dalam cetakan yang salah satunya memiliki celah
sebagai saluran masuknya resin yang sudah dicampur pada ruang pencampuran. Resin kemudian
diinjeksikan setelah cetakan di-clamp dan harus segera mengisi cetakan sebelum gel time karena
reaktivitas kimianya sangat tinggi. Setelah melalui siklus waktunya, yaitu antara 1 – 5 menit,
tergantung ukuran produk, produk komposit kemudian dikeluarkan cetakan [30]. Skema proses ini
ditunjukkan pada gambar 2.19.
Gambar 2. 19 Skema proses SRIM [30]
SRIM mempunyai kemampuan produksi massal komponen-komponen struktural, mulai dari
ukuran kecil sampai besar dengan konfigurasi yang komplek. Namun, modal awal untuk alat
sangat besar dan fraksi volume serat hanya mencapai 40% [30].
Itulah proses-proses yang umum digunakan dalam pembuatan bumper, pemilihan metode
manufaktur dengan segala kelebihan dan kekurangannya akan dikembalikan dan disesuaikan
dengan ketersediaan alat, bahan, kebutuhan volume produksi dan tenaga kerja.
2.5 Perbandingan Jenis Material Penyusun Sebagai Bumper Mobil
Dalam pembuatan bumper, sifat mekanik dan sifat mekanik spesifik dari material penyusun perlu
diperhatikan untuk mendapatkan sifat yang sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Disisi lain,
ongkos produksi juga menjadi bahan pertimbangan dalam proses produksi. Pada bagian ini segi
sifat mekanik spesifik dan ongkos porduksi berbagai material penyusun bumper akan
diperbandingkan.
1. Segi Sifat Mekanik Spesifik
Sifat mekanik merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan dalam memilih
material yang tepat untuk digunakan pada kendaraan. Tabel 2.6 menunjukkan perbandingan sifat
mekanik dari beberapa jenis material yang umum digunakan sebagai bahan baku untuk bemper
kendaraan.
Tabel 2. 6 Mechanical properties car bumper beam materials
Berdasarkan data dari Tabel 2.6, dihitung nilai kuat tarik spesifik, kekuatan yield spesifik ,
dan nilai fracture toughness spesifik dengan cara membagi nilai masing-masing sifat mekanik
dengan densitas material. Hasilnya ditampilkan secara berturut-turut pada Gambar 2.20 hingga
Gambar 2.22.
Specific tensile strength
0.350
0.300
0.250
0.200
0.150
0.100
0.050
0.000
Steel
Al-Alloy
PP Plastic
CF-Epoxy
GF-PP
N6-nanoclay
Gambar 2. 20 Spesific Tensile Strength Berbagai Material Penyusun Bumper Mobil
Specific yield strength
0.250
0.200
0.150
0.100
0.050
0.000
Steel
Al-Alloy
PP Plastic
CF-Epoxy
GF-PP
N6-nanoclay
Gambar 2. 21 Spesific Yield Strength Berbagai Material Penyusun Bumper Mobil
Specific fracture toughness
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
Steel
Al-Alloy
PP Plastic
CF-Epoxy
GF-PP
N6-nanoclay
Gambar 2. 22 Spesific Fracture Toughness Berbagai Material Penyusun Bumper Mobil
Grafik sifat mekanik spesifik (Gambar 2.20 hingga 2.22) menunjukkan bahwa komposit
polimer berpenguat serat sangat cocok dengan pesyaratan utama yang harus dimiliki oleh suatu
bahan yang akan dijadikan sebagai bemper kendaraan, sebagaimana dimiliki oleh bahan
konvensional (baja, alumunium, dan plastik). Komposit epoksi berpenguat serat karbon (CFepoxy), memiliki nilai kuat tarik spesifik yang lebih tinggi dari baja dan akan memberikan
pengurangan berat sekitar 70% apabila digunakan untuk menggantikan komponen baja. Nilai yield
strength spesifik CF-epoxy sedikit lebih rendah dari Aluminium, tetapi memiliki nilai kuat tarik
spesifik dan fracture toughness spesifik yang lebih tinggi, juga lebih ringan sekitar 40%
dibandingkan dengan aluminium.
Propilena yang diperkuat serat gelas memiliki kekuatan spesifik yang baik. Meskipun lebih
rendah dari Aluminium, namun memiliki kekuatan spesifik yang lebih tinggi jika dibandingkan
dengan baja. Selain itu, karena bahan dasar polypropylene yang sangat ringan, pengurangan berat
lebih dapat dicapai. Nilai fracture toughness tidak terlalu tinggi karena keuletannya yang rendah
tetapi cukup baik. Dibandingkan dengan plastik polipropilena tanpa penguatan, kekuatan tariknya
lebih tinggi dengan nilai fracture toughness spesifik hamper sama.
Komposit Nylon-6 memberikan pengurangan bobot terbaik dari ketiganya. Material ini tujuh
kali lebih ringan dari baja dan tiga kali lebih ringan dari aluminium. Selain itu, sebagai material
yang memiliki kekuatan yield spesifik yang lebih tinggi dari baja, komposit ini dapat dijadikan
bahan alternatif untuk menggantikan komponen baja lainnya
Keunggulan lain dari material komposit adalah ketahanannya terhadap cuaca dan korosi,
sehingga dapat memiliki umur pakai yang lebih Panjang. Penggunaan material yang ringan dapat
meringankan beban mesin, konsumsi bahan bakar, dan emisi gas buang dapat dikurangi.
Penggunaan material komposit pada kendaraan masa depan seperti kendaraan listrik sangat cocok
karena beban kendaraan menjadi lebih ringan yang akan menghemat penggunaan listrik pada
kendaraan.
2. Segi Ongkos Produksi
Biaya produksi merupakan faktor yang memberatkan untuk menjadikan bemper dari bahan
komposit untuk dapat diproduksi secara masal. Produk bemper untuk kendaraan yang diproduksi
masal pada umumnya masih menggunakan material baja atau plastik sebagai bahan bakunya
supaya harganya bias kompetitif. Tabel 2.7 menunjukkan perbandingan harga produksi bemper
dari beberapa jenis material.
Tabel 2. 7 Perbandingan harga produksi Material Penyusun Bumper Mobil
Material
Harga (Rp/kg)
High strength steel
10.249,-
Al-alloy
27.508,-
Unreinforced Polypropylene
28.450,-
Carbon-fibre epoxy
Glass-fibre polypropylene
Nylon-6 nanoclay
305.222,50.494,103.436,-
Komposit polimer pada umumnya lebih mahal karena metode fabrikasi yang berbeda. Serat kaca
merupakan alternatif terdekat apabila mempertimbangkan faktor biaya.
3. Permodelan Numerik
Berdasarkan salah satu penelitian permodelan numerik, bumper dengan berbagai jenis
material penyusun dibandingkan saat menerima beban dengan kecepatan 4km/h [40]. Hasil
pengujain diklasifikasikan pada bumper dengan ketebalan dan kekauan bending yang sama.
Digunakan material baja, CFRP quasi-isotropic, CFRP crossply dan CFRP angle-ply, dan GMT.
a. Bumper Dengan Ketebalan Sama
Hasil permodelan pada bumper dengan berbagai jenis material pada ketebalan yang sama
ditampilkan pada Gambar 2.23 hingga Gambar 2.25.
Gambar 2. 23 Reaction Force Vs Time Berbagai Bumper Pada Ketebalan Sama [40]
Gambar 2. 24 Displacement Vs Time Berbagai Bumper Pada Ketebalan Sama [40]
Gambar 2. 25 Strain Energy Vs Time Berbagai Bumper Pada Ketebalan Sama [40]
Dapat dilihat pada Gambar 2.23 bahwa nilai reaction force bumper baja memiliki nilai
yang paling tinggi dan waktu respon yang paling rendah. Sedangkan GMT memiliki reaction force
paling rendah dan waktu respon yang paling lama. Untuk CFRP dengan berbagai tipe lamina
berada diantara GMT dan baja. Hal ini disebabkan karena perbedaan nilai modulus elastisitas dan
modulus geser [40]. Semakin tinggi nilai modulus gesernya, maka material akan lebih mudah
mendistribusikan beban yang diterima dalam bentuk geser. Untuk ketiga jenis CFRP, quasiisotropik CFRP lah yang paling baik dalam pendistribusian bebannya [40].
Pada Gambar2.24 perpindahan posisi bumper diamati. Dapat terlihat bahwa defleksi paling
minim terdapaat pada baja sedangkan maksimum pada GMT, CFRP berada diantara baja dan
GMT. Perpindahan bumper menunjukkan pada besarnya intrusi bumper kedalam komponen
mesin, sehingga diharapkan intrusi atau defleksi seminimum mungkin untuk mengamankan
komponen mesin. Jika melihat ketiga jenis CFRP, maka quasi-isotropic memiliki perpindahan
paling minim disbanding angle ply dan crossply. Penjelasan hal ini serupa pada reaction force,
yakni dipengaruhi modulus elastisitas [40].
Pada Gambar 2.5, strain energy diamati. Strain energy maksimum terjadi pada saat defleksi
maksimum [40]. Dapat dilihat pada ujung kanan masing-masing kurva material, bahwa strain
energy tidak kembali menjadi nol saat pengujian selesai. Artinya sejumlah deformasi plastis terjadi
pada material.
Sehingga pada ketebalan yang sama, jika ingin mereduksi massa untuk penghamatan
energi, CFRP quasi-isotropik dapat digunakan, selain mereduksi massa dari 8.06 kg menjadi 1.53
kg untuk CFRP, spesifikasi CFRP quasi-isotropik paling mendekati baja [40].
b. Bumper Dengan Kekakuan Bending Sama
Hasil permodelan pada bumper dengan berbagai jenis material pada kekakuan bending yang sama
ditampilkan pada Gambar 2.26 hingga Gambar 2.28.
Gambar 2. 26 Reaction Force Vs Time Berbagai Bumper Pada Kekakuan Bending Sama [40]
Gambar 2. 27 Displacement Vs Time Berbagai Bumper Pada Kekakuan Bending Sama [40]
Gambar 2. 28 Strain Energy Vs Time Berbagai Bumper Pada Pada Kekakuan Bending Sama [40]
Dapat dilihat pada Gambar 2.26, bahwa reaction force berbagai bumper dari jenis material yang
berbeda memiliki nilai yang mirip. Begitupula pada Gambar 2.27, bahwa displacement memiliki
nilai yang mirip pada berbagai jenis material penyusun. Hal ini disebabkan karena kekakuan
bending dari tiap material penyusun memiliki nilai yang sama sehingga kemampuan
mendistribusikan bebannya akan relatif sama [40]. Meski demikian, trend bahwa reaction force
baja tetap paling tinggi, dan GMT paling rendah, ketiga jenis CFRP berada diantaranya dengan
reaction force paling tinggi dimiliki quasi-isotropic CFRP [40]. Trend displacement, baja paling
rendah sedangkan GMT paling tinggi, ketiga jenis CFRP berada diantaranya. Quasi-isotropic
CFRP memiliki displacement paling rendah disbanding angle-ply dan crossply.
Pada Gambar 2.28, dapat dilihat bahwa sejumlah deformasi plastis muncul pada kelima
jenis material, ditandai dengan nilai strain energy yang masih ada saat pengujian telah selesai (
ujung kanan kurva tidak menyentuh sumbu x ) [40]. Derajat deformasi plastis untuk kelima jenis
material ini cenderung sama. Meski dari hasil pengujian dengan kekakuan bending yang sama
menghasilkan reaction force, displacement, dan strain energy yang mirip, hal yang perlu
diperhatikan adalah, komposit yang digunakan akan cenderung lebih tebal. Terdapat sejumlah
penambahan massa. Hal ini perlu dipertimbangkan dalam desain bumper untuk diaplikasikan.
2.6 Standard Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil
Bumper yang efektif adalah suatu system yang dapat menyerap gaya atau energy yang
tinggi dari suatu tabrakan yang dialami oleh kendaraan yang dipasang pada posisi dan ketinggian
tertentu untuk secara efektif melindungi kendaraan itu dari kecelakaan pada kecepatan rendah
(max 15 km/h).
Beberapa persyaratan umum untuk bumper :
1.
Dipasang pada bagian depan dan belakang kendaraan.
2.
Dapat diganti dengan mudah tanpa harus menggunakan cutting dan welding
3.
Ketinggiannya lebih dari 100 mm.
4.
Menyerap energi dan membatasi kerusakan pada sistem bumper saja.
5.
Tidak mahal untuk diperbaiki dan diganti
6.
Stabil ketika terjadi benturan
7.
Melindungi bagian-bagian yang lebih mahal, seperti mesin dan komponen lainnya
8.
Lebar, untuk melindungi bagian-bagian sudutnya.
National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) membuat suatu standard
komponen memenuhi syarat sebagai bumper pada mobil berpenumpang [Standard ini ditemukan
pada NHTSA bagian 581 [41].
Purpose
:
Requirement :
Untuk mengurangi physical damage pada tabrakan dengan kecepatan rendah.
1.
Komponen pada kendaraan seperti lampu, pintu, hood, cooling system, fuel
system, exhaust system, dll harus bebas dari crack ketika diberi beban kejut
pada saat pendulum dari pengujian menyentuh bumper dengan kecepatan 1,5
mph dan 2,5 mph pada sudut 90° dari bumper.
2.
Body kendaraan yang lain tidak boleh menyentuh perangkat uji ketika proses
pengujian dengan gaya yang dapat melebihi 2000 pounds ketika proses
tabrakan terjadi.
3.
Tidak ada cacat pada bahan lapis seperti cat, coating polimer dll dari
permukaan bumper. Dan tidak ada deviasi permanen dari struktur original
bumper tersebut 30 menit setelah proses pengujian, kecuali bagian yang
langsung terkena perangkat uji.
4.
Condition
: 1.
2.
Tidak ada kerusakan pada hasil sambungan yang ada.
Kendaraan dalam keadaan unloaded.
Pendulum dibuat dari AISI 4130 steel. Dengan nilai kekerasan sebesar 34 RC.
Nilai kekasaran 32 dari standar SAE J499A.
Test Procedure: a.
Longitudinal impact test procedure
1. Setiap bumper (depan dan belakang) dilakukan uji impak masing-masing 2x
dengan ketinggian benturan antara 16 – 20 inch.
2. Posisikan perangkat uji test agar sesuai 90°
3. Interval setiap impact test tidak lebih melebihi 30 menit.
Skematik pengujian longitudinal impact test procedure ditampilkan pada Gambar
2.23.
Gambar 2. 29 Longitudinal Impact Test Procedure [40]
b. Corner Impact Test Procedure
1. Setiap bumper (depan dan belakang) dilakukan uji impak masing-masing 2x
pada bumper belakang ketinggian benturan adalah 20 inch. Dan untuk
ketinggian benturan pada bumper depan adalah antara 16 – 20 inch.
2. Posisikan perangkat uji impact pada sudut 60°
3. Interval setiap impact test tidak lebih melebihi 30 menit.
2.7 Batasan Komposit Polimer Berpenguat Serat Sebagai Bumper Mobil
Terdapat sejumlah batasan dalam penggunaan komposit polimer berpenguat serat sebagai bumper
mobil. Hal yang menjadi batasan dapat diestimasi dari sifat-sifat material penyusun. Sebagai
contoh matriks yang merupakan komponen pengikat serat dan akan memberikan bentuk serat
menjadi suatu profil tertentu. Disisi lain, sifat mekanik matriks dan ketahanan temperaturnya yang
relatif lebih rendah dibandingkan serat akan menjadi batasan dalam pengguaannya sebagai
komponen tertentu, misalnya bumper. Sebagai contoh, ketahanan temperature berbagai jenis
polimer sebagai matriks ditampilkan pada tabel
Tabel 2. 8 Ketahanan Temperatur Berbagai Jenis Polimer [42]
Material
Polyethylene
Polypropylene
PVC
Epoxy
Polystryrene
Temperatur (oC)
50
65-125
65-110
90-160
50
Bab 3
Kesimpulan
1. Jenis serat pada komposit polimer berpenguat serat yang digunakan dalam
aplikasi bumper mobil adalah serat gelas dan serat karbon.
2. Jenis polimer pada komposit polimer berpenguat serat yang digunakan dalam
aplikasi bumper mobil adalah epoksi, polyester, vynil ester, dan polietilena
3. Jenis arsitektur serat pada komposit polimer berpenguat serat yang digunakan
dalam aplikasi bumper mobil adalah serat-matriks, glass mat thermoplastic
(GMT), dan sheet moulding compound (SMC).
4. Jenis manufaktur komposit polimer berpenguat serat sebagai aplikasi bumper
mobil adalag wet hand lay up, prepeg lay up, compression molding- SMC,
compression molding-GMT, structural reaction injection molding (SRIM)
5. Sifat mekanik spesifik komposit polimer berpenguat serat lebih tinggi
dibandingkan logam, misalnya baja dan aluminium. Meski demikian, dalam
permodelan numerik bumper yang menerima beban dengan kecepatan 4km/h,
baja masih terbilang paling baik. Komposit polimer berpenguat serat yang
paling mendekati sifat baja dalam permodelan tersebut adalah CFRP quasi
isotropic dalam kasus ketebalan sama atau kekakuan bending sama. Dari segi
harg untuk per kilogram komposit polimer berpenguat serat lebih memiliki
nilai yang lebih mahal dibandingkan logam, misalnya baja.
6. Standard yang digunakan untuk komponen bumper mengacu pada National
Highway Traffic Safety Administration (NHTSA)
7. Batasan komposit polimer berpenguat serat terutama terletak pada sifat
matriks sebagai material penyusun.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Ezekwem, D. (2016). Composite Materials Literature review for Car bumber. 8, 12.
https://doi.org/10.13140/RG.2.1.1817.3683
[2]
Salifu, S., Desai, D., Ogunbiyi, O., Sadiku, R., Adesina, O., & Adesina, O. (2020).
Comparative study of high velocity impact response of aluminium 3105-H18 and carbon
fibre-epoxy composite double hat bumper beams. Materials Today: Proceedings, xxxx.
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.03.828
[3]
Prabhakaran, S., Chinnarasu, K., & Kumar, M. S. (2012). Design and Fabrication of
Composite Bumper for Light Passenger Vehicles. International Journal of Modern
Engineering Research (IJMER), 2(4), 2552–2556.
[4] Baig, B. A. (2015). Study of Impact on Car Bumper-A Literature Review. 2(05), 119–125.
[5]
Association, E. A. (2013). Applications – car body – crash management systems. European
Aluminium Association, 1–26.
[6] H, V. R., Raju B, P. K., & Kumar, V. (2018). Design and Strength Validation of Front Car
Bumper Using Composite Material. International Research Journal of Engineering and
Technology. www.irjet.net
[7] Bohra, B. A., & Pawar, P. D. B. (2014). Comparative analysis of frontal car bumper during
impact. International Journal of Innovations in Engineering and Technology (IJIET)
Comparative, 3(12), 89–93.
[8]
Pradeep, G. (2018). Design and Experimental Analysis on Car Bumper With Composite
Materials. 54–58.
[9] H, V. R., Raju B, P. K., & Kumar, V. (2018). Design and Strength Validation of Front Car
Bumper Using Composite Material. International Research Journal of Engineering and
Technology. www.irjet.net
[10] Achema, F., Yahaya, B. S., Apeh, E. S., & Akinyeye, J. O. (2017). Application of Glass Fibre
Reinforced Composite in the Production of Light Weight Car Bumper ( A Case Study of the
Mechanical Properties ). International Journal of Engineering Research & Technology,
6(07), 575–579.
[11] Baig, B. A. (2015). Study of Impact on Car Bumper-A Literature Review. 2(05), 119–125.
[12] Beyene, A. T., Koricho, E. G., Belingardi, G., & Martorana, B. (2014). Design and
manufacturing issues in the development of lightweight solution for a vehicle frontal bumper.
Procedia Engineering, 88, 77–84. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.11.129
[13] Sapuan, S. M., Suddin, N., & Maleque, M. A. (2002). A critical review of polymer-based
composite automotive bumper systems. Polymers and Polymer Composites, 10(8), 627–636.
https://doi.org/10.1177/096739110201000806
[14] John, A., & Alex, S. (2014). A Review on the Composite Materials used for Automotive
Bumper in Passenger Vehicles. International Journal of Engineering and Management
Research, 4(4), 98–101.
[15] Davoodi, M. M., Sapuan, S. M., Ahmad, D., Ali, A., Khalina, A., & Jonoobi, M. (2010).
Mechanical properties of hybrid kenaf/glass reinforced epoxy composite for passenger car
bumper
beam.
Materials
and
Design,
31(10),
4927–4932.
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.05.021
[16] Hosseinzadeh, R., Shokrieh, M. M., & Lessard, L. B. (2005). Parametric study of automotive
composite bumper beams subjected to low-velocity impacts. Composite Structures, 68(4),
419–427. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2004.04.008
[17] Belingardi, G., Koricho, E. G., & Martorana, B. (2014). Implementation of composite and
recyclable thermoplastic materials for automotive bumper subsystem. International Journal
of Automotive Composites, 1(1), 67. https://doi.org/10.1504/ijautoc.2014.064128
[18] Davoodi, M. M., Sapuan, S. M., Aidy, A., Abu Osman, N. A., Oshkour, A. A., & Wan Abas,
W. A. B. (2012). Development process of new bumper beam for passenger car: A review.
Materials
and
Design,
40(December),
304–313.
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.03.060
[19] Foto stok gratis tentang bumper, dari dekat, diparkir. https://www.pexels.com/id-id/foto
/bumper-dari-dekat-diparkir-jarak-dekat-2414737/ Accessed: 2020-09-24
[20] Foto sok gratis tentang aspal, berkilau. https://www.pexels.com/id-id/foto/aspal-berkilaubumper-chrome-2739286/ Accessed: 2020-09-24
[21] Foto stok gratis tentang akngkutan. https://www.pexels.com/id-id/foto/angkutan-banberbayang-berfokus-1740919/ Accessed: 2020-09-24
[22] Composite Adhesives. https://www.intertronics.co.uk/applications/composites/ Accessed:
2020-09-24
[23] Nawy, E. G. (2008). Fiber-reinforced composites : Materials, Manufacturing, and Design
University of Michigan.CRC Press.
[24] Hermawan Judawisastra (2016). Slide Perkuliahan Material Komposit : Material Penyusun.
Bandung. Institut Teknologi Bandung
[25] Gopinath, A., Senthil Kumar, M., & Elayaperumal, A. (2014). Experimental investigations
on mechanical properties of jute fiber reinforced composites with polyester and epoxy resin
matrices.
Procedia
Engineering,
97,
2052–2063.
https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.12.448
[26] Jeyanthi, S., & Janci Rani, J. (2014). Development of natural long fiber thermoplastic
composites for automotive frontal beams. Indian Journal of Engineering and Materials
Sciences, 21(5), 580–584.
[27]Polypropilene
Plastics
:
Types,
Properties,
Uses,
Structures,
Info.
https://omnexus.specialchem.com/selection-guide/polypropylene-pp-plastic
[28] GMT Materials Coist of Glass Fiber Mats-Shandong Exceding Auto Interior Parts Co.Ltd.
http://www.exceeding.com.cn/ppbanyijiboxianzengqianggmtban/gmt-materials-consist-ofglass-fiber-mats.html . Accesed: 2020-09-25.
[29] White Fiberglass Chopped Strand Mat Cut Piece Emulsion Binder, Thickness: 2 To 4 mm.
https://www.indiamart.com/proddetail/fiberglass-chopped-strand-mat-cut-piece-emulsionbinder-11702253448.html Accesed: 2020-09-25.
[30] Mazumdar, Sanjay K (2001), Composites Manufacturing Materials, Product and Process
Engineering, CRC Press,
[31] Prepeg Rear Bumper Beam – Pole 2 Flas Racing. http://www.pole2flagracing.com/prepregrear-bumper-beam.html. Accesed : 2020-09-25
[32] Etcheverry, M., & Barbosa, S. E. (2012). Glass fiber reinforced polypropylene mechanical
properties enhancement by adhesion improvement. Materials, 5(6), 1084–1113.
https://doi.org/10.3390/ma5061084
[33] Mardiyati (2016). Slide Perkuluiahan Material Polimer : thermoset. Bandung. Institut
Teknologi Bandung
[34] Composite Materials Guide : reinforcement Unidirectional fabric. Net Composites.
https://netcomposites.com/guide/reinforcements/unidirectionalfabric/#:~:text=A%20unidirectional%20(UD)%20fabric%20is,also%20offer%20some%20s
tructural%20properties.
[35] Wang, T., & Li, Y. (2015). Design and analysis of automotive carbon fiber composite
bumper beam based on finite element analysis. Advances in Mechanical Engineering, 7(6),
1–12. https://doi.org/10.1177/1687814015589561
[36] Hoa, Suong V.(2009), Principles of The Manufacturing of Composite Materials, DEStech
Publications, inc.,
[37] Custom Bumpers : Front Bumper and Rear Bumper https://www.dofrp.com/fiberglassbumper-manufacturing-process-b/. Accesed : 2020-09-25
[38] Jin, X (2016). "US-3 Validation of Material Models: Composite Fabric Manufacturing Studies
by Simulation and Experiment." SPE-Automotive Composite Conference, Novi, MI.
[39] Kim, D. H., Kim, H. G., & Kim, H. S. (2015). Design optimization and manufacture of hybrid
glass/carbon fiber reinforced composite bumper beam for automobile vehicle. Composite
Structures, 131, 742–752. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.06.028
[40] Giovanni Belingardi, Ermias Gebrekidan Koricho, B. M. (2014). Implementation of
composite and recyclable thermoplastic materials for automotive bumper subsystem
Giovanni Belingardi Ermias Gebrekidan Koricho * Brunetto Martorana. Int. J. Automotive
Composites, 1(1).
[41] Traffic, H., & Admin, S. (2005). Nat ’ l Highway Traffic Safety Admin ., DOT PART 581
— BUMPER STANDARD. Traffic Safety, 1133–1134.
[42] Productive Plastic. https://www.productiveplastics.com/. Acceses : 2020-09-26.