Desain Struktur dan Pembuatan Parking Bumper dari Bahan Polymeric Foam Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (Tkks) terhadap Beban Impak dan Tekan

Abstract

ABSTRACT The palm oil industry development is rapidly increasing. One of palm oil industry waste is oil palm empty fruit bunch (OPEFB). OPEFB waste can be processed in to fibers. OPEFB fibers are potential to be made as engineering materials. The aims of the research were to obtain the parking bumper design which was able to obtain the static and dynamic load impact, to obtain the effective parking bumper product manufacturing, to find the best material composition for parking bumper, and to examine the mechanical properties materials, such as tensile strength, static compressive load, and its strength to stand the impact of parking bumper. This design of the parking bumper was conducted in three types. This design used Ansys software. The process of making parking bumper was done with two molds which were differentiated in their measurement: the first mold was 300 х 200 х 130 mm and the second mold was 1000 х 200 х 130 mm with vertical mold position and the mold ratio was 3:1 of the mold volume. Inside the mold was coated by 5 mm glass. The material composition was differentiated in three compositions with varied proportions of the number of blowing agents and the amount of resin. The mechanical properties materials was obtained by using Tensile Testing Machine for tensile test and compressive load test, while the impact was tested by using free fall impact testing device. The tensile test specimens were done by using ASTM D638 and the compressive load and impact test specimens were done by using ASTM D1621-00. The result of parking bumper design in simulation showed the stress value of 0.13 MPa. for trapezium type. This stress value was smaller than the other types. The process of making accurate parking bumper was in the second mold. The material composition of the best parking bumper was in the variation of the composition 15% of blowing agent, 70% of resin, 10% of fiber, and 5% of catalyst. The result of the mechanical properties of parking bumper showed different composition about 34-41% for tensile test and 26-29% for compressive load test. The stress in the compressive load test showed the average error value per composition between 0.05 - 3.23 MPa, while for the strain, there was the disparity under 0.010. The result was that the disparity between experimental and software was close enough. The result of the free fall impact in the second composition with the variation of the fall height was not close enough. This indicated that the polymeric foam material structure had significant influence on the result, and by using 15% of blowing agent, the material structure for making the parking bumper would become more accurate and perfect. Keywords: Oil Palm Empty Fruit Bunch Waste, Engineering Materials, Parking Bumper, Tensile Strength, Static Compressive Load, Free Fall Impact

ABSTRAK Perkembangan industri kelapa sawit dewasa ini semakin pesat. Salah satu hasil industri kelapa sawit yang kerap menjadi limbah adalah Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS). TKKS ini dapat diolah menjadi serat yang akhirnya dapat dimanfaatkan sebagai material engineering. Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan desain parking bumper yang mampu menahan beban tekan statik dan dinamik (impak) dan untuk mendapatkan proses pembuatan parking bumper yang efektif, juga untuk menemukan komposisi material yang terbaik untuk parking bumper serta menyelidiki kekuatan mekanik material seperti kekuatan tarik, kekuatan tekan dan kemampuan menahan impak pada parking bumper. Desain parking bumper dilakukan dengan tiga bentuk. Desain ini dengan menggunakan software Ansys. proses pembuatan parking bumper dilakukan dengan dua bentuk cetakan yang dibedakan pada ukuran cetakan yaitu cetakan pertama berukuran 300 х 200 х 130 (mm) dan kedua berukuran 1000 х 200 х 130 (mm), dengan posisi cetakan vertikal dan rasio cetakan 3:1 dari volume cetakan. Bagian dalam cetakan dilapisi kaca setebal 5 mm. Komposisi material dibedakan pada tiga komposisi dengan perbandingan jumlah blowing agent dan jumlah resin yang bervariasi. Kekuatan mekanik material diperoleh dengan cara melakukan pengujian yaitu menggunakan alat uji tarik dan tekan Tensile Testing Machine untuk pengujian tarik dan pengujian tekan. Sedangkan pada pengujian impak dengan menggunakan alat uji impak jatuh bebas. Spesimen uji tarik digunakan ASTM D638 dan spesimen uji tekan dan impak dengan ASTM D1621-00. Hasil desain parking bumper secara simulasi diperoleh nilai tegangan sebesar 0,13 MPa. untuk bentuk trapesium. Nilai tegangan ini lebih kecil dari bentuk desain yang lain. Pada proses pembuatan parking bumper yang lebih tepat yaitu pada cetakan yang kedua. Komposisi material parking bumper yang terbaik yaitu pada variasi komposisi blowing agent 15%, resin 70%, serat 10% dan katalis 5%. Hasil uji kekuatan mekanik parking bumper diperoleh perbedaan perkomposisi berkisar 34-41% untuk pengujian tarik, dan untuk pengujian tekan berkisar 26-29%. Tegangan yang terjadi pada pengujian tekan diperoleh nilai error rata-rata per komposisi antara: 0,05-3,23 MPa, sementara untuk regangan terjadi selisih di bawah 0,010. Sehingga perbandingan antara eksperimental dan software sangat mendekati. Hasil pengujian impak jatuh bebas pada komposisi dua dengan variasi ketinggian jatuh diperoleh hasil yang sangat mendekati. Hal ini menandakan bahwa struktur material polymeric foam sangat mempengaruhi hasil, dan dengan penggunaan blowing agent sebanyak 15% struktur material untuk pembuatan parking bumper ini menjadi lebih tepat dan sempurna. Kata kunci: Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit, Material Engineering, Parking Bumper, Beban Tekan Statik, Beban Dinamik, Impak Jatuh Bebas