Infotekmesin Vol.
No.
Juli 2025 p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 DOI: 10.
35970/infotekmesin.
2730, pp.
Pengaruh Variasi Waktu Curing Pada Kegagalan Uji Bending Komposit Sandwich Serat Karbon Dengan Core PVC Foam Fajar Paundra1*.
Joy Rivaldo Aritonang2.
Eko Pujiyulianto3.
Abdul Muhyi4.
Puguh Elmiawan5 1,2,3,4Program Studi Teknik Mesin.
Institut Teknologi Sumatera 5Program Studi Teknik Mesin.
Politeknik Gajah Tunggal 1,2,3,4Jl.
Terusan Ryacudu.
Way Huwi.
Jati Agung.
Kabupaten Lampung Selatan.
Lampung 35365.
Indonesia 5Jl.
Gajah Tunggal No.
RT.
001/RW.
Alam Jaya Jatiuwung.
Kota Tangerang.
Banten 15133.
Indonesia E-mail: fajar.
paundra@ms.
id1, aritonang@student.
id2, ekopujiyulianto@student.
muhyi@ms.
id4, elmiawan@gmail.
Abstrak Info Naskah:
Naskah masuk: 27 Maret 2025 Direvisi: 19 Juni 2025 Diterima: 21 Juli 2025 Curing adalah metode untuk memperbaiki kemampuan dari material komposit dengan cara memanaskan komposit di dalam oven listrik dengan waktu dan temperatur tertentu.
Penelitian ini bertujuan untuk pengaruh variasi waktu curing pada analisa kegagalan uji bending komposit sandwich serat karbon dengan core PVC foam.
Material yang digunakan adalah resin polyester, serat karbon twill 240 gsm dan core pvc foam dengan ketebalan 5 mm.
Metode pembuatan yang digunakan adalah vacuum bagging dan dilakukan proses curing dengan variasi waktu 30 menit, 60 menit, 90 menit, 120 menit dengan suhu penahan 80oC.
Pengujian bending menggunakan standar ASTM C393.
Nilai kekuatan bending maksimal komposit sandwich terdapat pada waktu curing 120 menit yakni sebesar 45,55 MPa, sedangkan nilai kekuatan bending terendah terdapat pada tanpa curing yakni sebesar 25,76 MPa.
Kegagalan yang terjadi setelah pengujian bending meliputi kegagalan pada inti .
seperti core crush, indentation, dan delaminasi, serta kegagalan pada lapisan luar .
seperti micro buckling.
Abstract Keywords:
sandwich composite.
bending failure.
ASTM C393.
Curing is a method used to enhance the performance of composite materials by heating them in an electric oven for a specific duration and at a controlled This study aims to examine the effect of curing time variations on the failure analysis of carbon fiber sandwich composites with a PVC foam core under bending tests.
The materials used in this research include polyester resin, 240 gsm carbon twill fiber, and a 5 mm thick PVC foam core.
The manufacturing method applied was vacuum bagging, followed by a curing process with time variations of 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes at a constant holding temperature of 80AC.
Bending tests were carried out according to ASTM C393 The highest bending strength of the sandwich composite was achieved with a curing time of 120 minutes, reaching 45.
55 MPa, while the lowest strength was observed in the specimen without curing, at 25.
76 MPa.
The failures observed after bending tests included core failures such as core crush, indentation, and delamination, as well as skin failures like micro buckling.
*Penulis korespondensi:
Fajar Paundra E-mail: fajar.
paundra@ms.
p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Pendahuluan Perkembangan teknologi industri dibidang otomotif maupun kedirgantaraan yang menuntut terciptanya inovasi untuk mengembangkan material yang ringan namun tetap kuat tanpa meninggalkan aspek-aspek keselamatan untuk terciptanya mutu kehidupan yang lebih baik.
Salah satu perkembangan teknologi komposit.
Komposit merupakan salah satu jenis rekayasa material yang bertujuan untuk mendapatkan sebuah material baru dan dapat digunakan sebagai alternatif penggunaan logam.
Komposit merupakan suatu jenis bahan material hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat fisik maupun sifat kimianya.
Komposit terdiri dari matriks yang berfungsi sebagai pengikat atau perekat dan penguat .
Dari paduan bahan tersebut akan didapatkan komposit yang memiliki karakteristik dan sifat mekanik yang berbeda dari material pembentuknya .
Salah satu jenis komposit yang tengah gencar dilakukan penelitian atau pengembangan adalah komposit sandwich.
Komposit sandwich tersusun dari 3 lapisan yaitu face skin yang biasa terdiri dari sheet metal atau lapisan laminat komposit sebagai kulit permukaan serta material inti .
di bagian tengahnya.
Komposit sandwich dibuat dengan tujuan untuk efisiensi berat yang optimal, namun mempunyai kekuatan dan kekakuan yang tinggi.
Ada beberapa cara untuk mendapatkan karakteristik kekuatan dan kekauan yang baik salah satunya yaitu proses Curing.
Proses Curing merupakan proses polimerisasi atau pemanasan material komposit agar resin memiliki daya ikat yang tinggi terhadap serat yang dilakukan diatas temperatur kamar.
Peningkatan temperatur dan waktu Curing mengakibatkan terjadinya peningkatan kecepatan Curing pada komposit.
Proses Curing di atas temperatur kamar ini dapat dilakukan dengan furnace atau oven listrik .
Penelitian yang dilakukan oleh Sari dkk.
menganalisis kekuatan tarik dan bending komposit serat karbon-resin dengan variasi waktu curing .
Ae3 ja.
pada suhu 80AC.
Komposit dibuat menggunakan serat karbon 3K 240GSM dan resin lycal GLR 1011 dengan metode Hasil menunjukkan kekuatan tarik tertinggi sebesar 629,799 MPa dan yield stress 479,44 MPa pada curing 1,5 jam, serta terendah 420,816 MPa dan 462,212 MPa pada 2 jam.
Tegangan bending tertinggi tercatat 1008,670 MPa pada 3 jam, dan terendah 840,915 MPa pada 1 jam, hal ini menunjukkan pemilihan waktu curing yang tepat dapat meningkatkan kekuatan mekanik komposit.
Selain itu penelitian di bidang komposit karbon juga dilakukan oleh Wahyu Budi Utomo .
dengan judul AuPengaruh Variasi Jenis Core.
Temperatur Curing Dan Post-Curing Terhadap Karakteristik Bending Komposit Sandwich Serat Karbon Dengan Metode Vacuum InfusionAy penelitian yang dilakukan dengan jenis core .
ayu balsa.
Honeycomb Polypropylene (PP), dan temperatur Curing 27AC.
Curing 27AC post-Curing 90AC.
Curing 90AC terhadap nilai uji bending.
Hasil penelitian didapatkan bahwa hasil terbesar terdapat pada core kayu balsa dengan nilai kekuatan bending sebesar 27,04 MPa, core Honeycomb Polypropylene (PP) memiliki nilai kekuatan bending sebesar 14,66 MPa, dan hasil kekuatan bending terendah terdapat pada core PVC foam board dengan nilai sebesar 10,69 MPa, hal ini terjadi karena adanya penguatan ikatan pada matrix dan penguatnya .
Penelitian lainnya menganalisis pengaruh suhu curing terhadap kekuatan lentur dan modulus elastisitas komposit sandwich berbahan resin poliester, serat karbon twill 240 gsm, dan inti PVC foam 5 mm.
Proses manufaktur dilakukan dengan metode vacuum bagging dan variasi suhu curing 70AC, 80AC, serta tanpa curing selama 1 jam.
Pengujian bending mengacu pada standar ASTM C393.
Hasil menunjukkan peningkatan signifikan pada sifat mekanik komposit, di mana suhu curing 80AC menghasilkan kekuatan bending tertinggi sebesar 48,35 MPa dan modulus elastisitas sebesar 67,03 GPa dibandingkan tanpa curing yang hanya mencapai 30,07 MPa dan 33,67 GPa.
Beberapa peneliti telah banyak melakukan penelitian dibidang komposit karbon, tetapi masih belum banyak yang melakukan penelitian tentang pengaruh variasi waktu Curing komposit sandwich serat karbon dengan core PVC foam terhadap kekuatan bending menggunakan metode vacuum bagging.
Untuk mengembangkan penelitian tersebut, peneliti tertarik melakukan kajian dan meneliti bagaimana meningkatkan kekuatan bending dan keringanan komposit dengan memvariasikan waktu menggunakan metode vacuum bagging.
Harapan dari penelitian eksperimen ini adalah menghasilkan material komposit yang ulet, kuat, dan ringan sehingga dapat dimanfaatkan untuk pembuatan bodi pesawat.
Metode Material yang digunakan dalam penelitian ini meliputi serat karbon sebagai lapisan luar .
dan PVC foam board sebagai inti .
Serat karbon yang digunakan berbentuk anyaman twill 3k 240 gsm.
Komposit sandwich ini memiliki 2 lapisan serat karbon di bagian atas dan 2 lapisan di bagian bawah.
PVC foam board yang digunakan memiliki ketebalan 5 mm, dengan dimensi panjang 110 mm dan lebar 38 mm.
Sedangkan matriks yang digunakan adalah jenis polyester yukalac C-108b, dengan hardener atau katalis mepoxe.
Perbandingan resin dan katalis yang digunakan adalah 100:1.
Tabel 1 menunjukkan variasi pada penelitian ini.
Sedangkan gambar 1 menunjukkan ilustrasi dari proses pembuatan dengan metode vacuum bagging.
Tabel 1.
Variasi komposit Variasi Non curing 30 menit 60 menit 90 menit 120 menit Skin Carbon fibre twill 3k 240 gsm Carbon fibre twill 3k 240 gsm Carbon fibre twill 3k 240 gsm Carbon fibre twill 3k 240 gsm Carbon fibre twill 3k 240 gsm Core PVC foam board PVC foam board PVC foam board PVC foam board PVC foam board p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Gambar 1.
Skema vacuum bagging.
Metode pembuatan komposit sandwich menggunakan teknik vacuum bagging dengan tekanan vakum sebesar 14 Tujuannya adalah untuk menghilangkan void pada resin dan membuat permukaan spesimen komposit sandwich lebih rata dan padat.
Gambar 2 menunjukkan diagram alir dari penelitian ini.
Proses pembuatan spesimen komposit sandwich dimulai dengan mencampurkan Polyester yukalac C-108b dengan katalis mepoxe dengan perbandingan 100:1.
Setelah Gambar 2.
Diagram alir penelitian p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 larutan resin siap, wax dioleskan pada permukaan kaca yang akan digunakan sebagai cetakan.
Resin kemudian dituangkan secukupnya di atas kaca lalu diratakan.
Selanjutnya, serat karbon sebagai lapisan pertama .
diletakkan di atas resin.
Resin kembali dituangkan di atas serat karbon dan diratakan, kemudian lapisan serat karbon kedua ditambahkan untuk membentuk dua lapisan bawah komposit sandwich.
Setelah itu, resin kembali dituangkan dan diratakan di atas lapisan serat karbon, lalu inti .
berupa PVC foam ditempatkan di atasnya.
Resin kembali dituangkan dan diratakan di atas PVC foam, kemudian serat karbon diletakkan di atas resin.
Langkah ini diulang untuk membentuk dua lapisan atas komposit sandwich.
Setelah langkah-langkah sebelumnya selesai, letakkan plastik release film, kain peel ply, dan kain breather bleader di atas spesimen komposit sandwich.
Kemudian, pasang selang vakum di atas kaca dan tutup spesimen dengan plastik vacuum bag, lalu rekatkan dengan kaca menggunakan sealant tape.
Selanjutnya, hidupkan mesin vakum hingga mencapai tekanan 14 psi dan tunggu beberapa saat sambil memeriksa apakah ada kebocoran pada plastik vakuum bag selama proses vakum Setelah itu, lepaskan selang vakum dari plastik vacuum bagging.
Setelah proses vacuum bagging, spesimen komposit sandwich menjalani proses curing menggunakan oven Waktu curing bervariasi antara 30 menit, 60 menit, 90 menit, 120 menit, dan tanpa curing, dengan temperatur 80AC.
Proses curing ini bertujuan untuk memperbaiki karakteristik spesimen komposit sandwich dan membentuk ikatan cross-linking antara resin dan serat .
Proses pengujian bending menggunakan standar ASTM 393 dengan kecepatan penekanan sebesar 5 mm/s.
Proses pengambilan gambar dilakukan menggunakan kamera DSLR Canon 750d.
Hasil dan Pembahasan Hasil Uji Bending Pengujian bending dilakukan sebanyak tiga kali terhadap komposit sandwich dengan variasi waktu yang Hal ini bertujuan agar mendapatkan nilai rata-rata dari kekuatan bending maksimal dan modulus elastisitas.
Nilai rata rata tersebut akan menjadi acuan dari besarnya nilai kekuatan bending maksimal dan modulus elastisitas dari PVC foam dan komposit sandwich dengan variasi waktu curing yang berbeda.
Gambar 3 menunjukkan nilai tertinggi dari kekuatan bending maksimal komposit Sandwich serat karbon dengan core PVC foam terhadap waktu curing terdapat pada variasi waktu curing 120 menit, nilai kekuatan bending maksimal yang didapat adalah 45,55 MPa.
Pada variasi temperatur tanpa curing didapatkan nilai kekuatan bending maksimal sebesar 25,76 MPa.
Pada variasi waktu curing 30 menit dan 60 menit, didapatkan nilai kekuatan bending maksimal sebesar 28,98 MPa dan 31,32 MPa.
Pada variasi waktu Curing 90 menit didapatkan nilai kekuatan bending maksimal sebesar 44,03 MPa.
Nilai kekuatan bending maksimal dari komposit Sandwich meningkat diikuti dengan bertambahnya waktu curing.
Hal ini dipengaruhi oleh proses curing komposit sandwich hingga ikatan cross linking antara serat dan resin menjadi lebih rapat.
Selain itu, bagian tengah dari core mengalami perubahan tekstur menjadi lebih keras akibat menyerapnya resin hingga ke bagian tengah core.
Gambar 3.
Grafik uji bending Modulus Elastisitas Modulus elastisitas merupakan ukuran kekakuan suatu bahan atau material.
Semakin besar nilai modulus elastisitas pada material, maka akan semakin kecil regangan elastisitas yang dihasilkan dari tegangan yang diberikan.
Modulus elastisitas diperlukan untuk mengetahui nilai kelenturan dari komposit sandwich.
Nilai modulus elastisitas ditentukan berdasarkan gaya ikat antar atom.
Hal ini disebabkan gaya tersebut diubah tanpa terjadi perubahan mendasar dari sifat bahannya, maka modulus elastisitas merupakan suatu sifat yang tidak mudah untuk diubah.
Sifat modulus elastisitas hanya dapat diubah oleh adanya penambahan paduan, perlakuan panas atau pengerjaan dingin.
Gambar 4.
Grafik modulus elastisitas Gambar 4 menunjukkan pengaruh variasi waktu curing terhadap nilai modulus elastisitas dari komposit sandwich serat karbon dengan core PVC foam.
p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Gambar 5.
Komposit sandwich tanpa curing setelah uji bending Gambar 6.
Komposit sandwich curing 60 menit setelah uji bending Variasi waktu curing 90 menit merupakan variasi waktu curing dengan nilai modulus elastisitas tertinggi yakni sebesar 243,94 GPa, diikuti dengan variasi waktu curing 30 menit, 60 menit dan 120 menit dengan nilai masing-masing modulus elastisitas yang didapat sebesar 83,13 GPa, 142,62 GPa dan 243,66 GPa.
Nilai modulus elastisitas terendah didapatkan oleh variasi tanpa curing yakni sebesar 50,22 GPa.
Peningkatan nilai modulus elastisitas terjadi pada waktu curing 30 menit, 60 menit dan 90 menit hal ini dikarenakan adanya pengaruh proses p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Gambar 7.
Komposit sandwich curing 90 menit setelah uji bending Gambar 8.
Komposit sandwich curing 120 menit setelah uji bending curing dengan bantuan oven listrik.
Penambahan waktu curing mempengaruhi semakin rapatnya ikatan cross linking antara serat dan resin pada komposit Sandwich.
Namun peningkatan waktu curing 120 menit terjadi penurunan nilai modulus elastisitas dikarenakan terjadinya peningkatan kecepatan curing sehingga dapat memberikan cross-linking pada komposit sandwich, tetapi kekakuan komposit sandwich menurun.
Mekanisme Kegagalan p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Pengujian bending merupakan salah satu metode penting untuk mengevaluasi perilaku mekanik komposit sandwich, terutama dalam menilai kekuatan lentur, kekakuan, serta mekanisme kegagalannya.
Komposit sandwich, yang tersusun atas lapisan kulit .
ace shee.
dan inti .
, memiliki perilaku lentur yang kompleks karena interaksi antara material penyusun dan distribusi tegangan sepanjang ketebalannya.
Pemahaman terhadap mekanisme kegagalan yang terjadi selama pengujian bending sangat krusial untuk memastikan keandalan struktur komposit sandwich dalam aplikasi teknik.
Berikut disajikan hasil analisis kegagalan pada uji bending komposit sandwich yang telah dilakukan.
Gambar 5 dan gambar 6 menunjukkan mekanisme kegagalan pada uji bending komposit sandwich.
Gambar 5 memperlihatkan tahapan proses pengujian bending pada komposit sandwich dengan variasi tanpa proses curing.
Gambar 5a, terlihat bahwa komposit sandwich mulai menerima beban uji lentur.
Deformasi dan awal terjadinya kegagalan material mulai tampak secara bertahap, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 5b.
Jenis kegagalan yang muncul pada tahap ini adalah micro buckling, yaitu kegagalan lokal pada skin komposit akibat tekanan, yang ditandai dengan terlepasnya lapisan skin .
erat karbo.
dari core berupa PVC foam.
Fenomena ini terjadi karena serat karbon memiliki ketebalan yang relatif
PVC
Selanjutnya.
Gambar 5c menunjukkan bahwa kegagalan micro buckling berkembang semakin besar, disertai dengan munculnya jenis kegagalan baru pada core, yaitu indentation.
Kegagalan indentation ini terjadi akibat adanya tekanan lokal yang menyebabkan deformasi permanen pada core, dan sangat dipengaruhi oleh kekuatan serta ketebalan core.
Jenis kegagalan ini umumnya menghasilkan defleksi yang lebih besar dibandingkan kegagalan lainnya pada struktur komposit sandwich .
Gambar 6 menunjukkan tahapan proses pengujian bending pada komposit sandwich dengan variasi curing selama 60 menit.
Gambar 6a, terlihat bahwa komposit sandwich mulai menerima pembebanan uji lentur.
Deformasi awal dan indikasi kegagalan material mulai tampak secara bertahap, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 6b.
Jenis kegagalan yang terjadi pada tahap ini adalah micro buckling, yang ditandai dengan terlepasnya lapisan skin .
erat karbo.
dari core berupa PVC foam.
Kegagalan ini disebabkan oleh perbedaan ketebalan antara skin yang relatif lebih tipis dibandingkan core, sehingga tidak mampu menahan tegangan tekan yang terjadi .
Selanjutnya.
Gambar 6c memperlihatkan perkembangan kegagalan micro buckling yang semakin meluas, disertai dengan munculnya kegagalan tambahan pada bagian core, yaitu indentation.
Kegagalan indentation terjadi akibat tekanan lokal yang melebihi kekuatan tekan core, yang dipengaruhi oleh faktor ketebalan dan kekuatan mekanik core itu sendiri.
Kegagalan jenis ini umumnya menghasilkan defleksi yang lebih besar dibandingkan jenis kegagalan lainnya pada komposit sandwich .
Gambar 7 menunjukkan gambar proses pengujian bending komposit sandwich variasi curing 90 menit.
Pada gambar 6a, menunjukkan komposit sandwich mulai dikenai pembebanan uji bending.
Deformasi dan kegagalan pada komposit sandwich mulai terjadi secara perlahan yang ditunjukkan pada gambar 7b, fenomena kegagalan indentation dipengaruhi oleh dua faktor yaitu kekuatan dan ketebalan core.
Jenis kegagalan ini mengakibatkan defleksi yang lebih besar dibandingkan jenis kegagalan lain yang terjadi pada komposit sandwich .
Gambar 7c menunjukkan kegagalan indentation mulai membesar dan muncul kegagalan baru pada core komposit sandwich yaitu delaminasi core.
Kegagalan ini terjadi akibat adanya gaya geser yang terjadi pada core yang mengakibatkan kerusakan lapisan.
Kerusakan core terjadi secara bertahap dimulai dari bagian atas menuju bagian bawah komposit sandwich .
Kemudian pada gambar 7d menunjukkan komposit sandwich telah selesai dilakukan uji bending.
Gambar 8 menunjukkan tahapan proses pengujian bending pada komposit sandwich dengan variasi curing selama 120 menit.
Pada Gambar 8a, terlihat bahwa komposit sandwich mulai menerima pembebanan uji lentur.
Deformasi awal mulai terjadi, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 8b, dengan munculnya fenomena kegagalan berupa indentation.
Kegagalan ini dipengaruhi oleh dua faktor utama, yaitu kekuatan dan ketebalan core.
Indentation menyebabkan terjadinya deformasi lokal pada core akibat tekanan tinggi, yang menghasilkan defleksi lebih besar dibandingkan jenis kegagalan lainnya pada struktur komposit sandwich .
Gambar 8c, terlihat bahwa kegagalan indentation berkembang semakin parah, dan muncul jenis kegagalan baru yaitu delaminasi pada core.
Delaminasi ini terjadi akibat gaya geser yang terbentuk di dalam core dan diteruskan ke lapisan perekat antar material.
Gaya tersebut menyebabkan pemisahan antar lapisan dalam core secara bertahap, yang dimulai dari bagian atas dan berkembang ke arah bawah struktur komposit sandwich .
Gambar 8d menunjukkan kondisi akhir dari komposit sandwich setelah seluruh proses pengujian bending selesai dilakukan.
Kesimpulan Setelah dilakukan proses pembuatan, pengambilan data, dan analisis pada penelitian tugas akhir mengenai komposit sandwich, diperoleh beberapa kesimpulan.
Kekuatan bending tertinggi ditemukan pada komposit sandwich dengan variasi waktu curing selama 120 menit, yaitu sebesar 45,55 MPa, sedangkan kekuatan bending terendah tercatat pada komposit tanpa perlakuan curing dengan nilai 25,76 MPa.
Nilai modulus elastisitas tertinggi diperoleh pada komposit dengan waktu curing 90 menit sebesar 163,49 GPa, sementara nilai terendah terdapat pada komposit tanpa curing sebesar 50,22 GPa.
Dari hasil pengujian dengan variasi waktu curing 30, 60, dan 90 menit, dapat disimpulkan bahwa semakin lama waktu curing, maka semakin tinggi nilai kekuatan bending dan modulus elastisitas komposit sandwich.
Namun, pada waktu curing 120 menit, meskipun terjadi peningkatan p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 kekuatan bending, nilai modulus elastisitas justru mengalami penurunan.
Hal ini akibat peningkatan crosslinking yang menyebabkan penurunan kekakuan komposit.
Selain itu, kegagalan yang terjadi setelah pengujian three point bending meliputi kegagalan pada inti .
seperti core crush, indentation, dan delaminasi, serta kegagalan pada lapisan luar .
seperti micro buckling.
Daftar Pustaka