Studi Simulasi Analisa Pengaruh Penggantian Glass Fiber dengan Natural Fiber pada Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) terhadap Sifat Tarik Material

Andikusum, Chandya (2024) Studi Simulasi Analisa Pengaruh Penggantian Glass Fiber dengan Natural Fiber pada Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) terhadap Sifat Tarik Material. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201179-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Material komposit menawarkan kombinasi material dengan kekuatan tinggi dan berat yang ringan. Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) adalah salah satu komposit yang banyak digunakan di berbagai sektor industri, namun sulit didaur ulang dan mencemari lingkungan. Untuk mengurangi dampak lingkungan, serat alami mulai dipertimbangkan sebagai alternatif dalam komposit. Serat alami memiliki keunggulan seperti biodegradable, biaya lebih rendah, dan massa jenis lebih rendah, meskipun kualitas dan sifat mekanisnya bervariasi dan lebih rendah dibandingkan serat sintetis. Sebuah penelitian terdahulu menunjukkan bahwa penggantian serat sintetis dengan serat alami belum mampu memberikan performa yang memadai. Oleh karena itu, eksplorasi lebih lanjut perlu dilakukan dengan menggunakan serat alami lainnya. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh penggantian Glass Roving (GR) dengan serat alami Unidirectional (UD) Sisal dan Kenaf terhadap sifat tarik material GFRP pada fan blade, serta menentukan kombinasi susunan hybrid composite yang paling optimal. Simulasi uji tarik dilakukan pada material fan blade GFRP yang tersusun atas 14 lapisan serat kaca dari berbagai macam bentuk. Lapisan GR pada lapisan ke-2, 4, 6, 8, dan 12 akan diganti dengan UD sisal dan kenaf yang akan digunakan sebagai variasi dalam penelitian ini. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggantian GR dengan UD Kenaf meningkatkan kekuatan tarik dan modulus elastisitas GFRP. Peningkatan tegangan maksimum berkisar antara 4,56%-18,89% dan Young’s Modulus antara 4,24%-17,08%. Semakin banyak lapisan GR yang diganti, semakin meningkat sifat tarik material GFRP. Variasi K32 menunjukkan tegangan maksimum tertinggi sebesar 472 MPa dan modulus elastisitas 26,6 GPa, sementara K6 menunjukkan nilai terendah sebesar 407,07 MPa dan 23,22 GPa. Penggantian GR pada layer ke-2 memberikan pengaruh terbesar. Sebaliknya, penggantian GR dengan UD Sisal menurunkan kekuatan tarik dan modulus elastisitas GFRP. Penurunan tegangan maksimum berkisar antara 2,95%-11,06% dan Young’s Modulus antara 2,73%-10,8%. Semakin banyak lapisan GR yang diganti, semakin menurun sifat tarik material GFRP. Variasi S6 menunjukkan kekuatan tarik tertinggi sebesar 391,17 MPa dan modulus elastisitas 22,38 GPa, sedangkan S32 menunjukkan nilai terendah sebesar 363,09 MPa dan 20,25 GPa. Penggantian GR pada layer ke-2 juga memberikan pengaruh terbesar. Untuk memaksimalkan penggunaan serat alami tanpa mengurangi performa, maka dilakukan penggantian UD glass pada lapisan ke-10 dengan UD Kenaf. Dengan memaksimalkan jumlah serat alami tanpa mengurangi tegangan maksimum dan modulus Young dibandingkan variasi C1, variasi KK2-KK32 direkomendasikan sebagai yang terbaik Penelitian ini diharapkan dapat berkontribusi terhadap pengembangan material komposit yang lebih ramah lingkungan tanpa mengorbankan performa mekanis yang dibutuhkan dalam aplikasi industri.
==============================================================================================================================
Composite materials offer a combination of materials with high strength and light weight. Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) is one of the widely used composites in various industrial sectors, but it is difficult to recycle and pollutes the environment. To reduce the environmental impact, natural fibers are being considered as an alternative in composites. Natural fibers have advantages such as biodegradable, lower cost, and lower density, although their quality and mechanical properties vary and are inferior to synthetic fibers. A previous study showed that replacing synthetic fibers with natural fibers has not been able to provide adequate performance. Therefore, further exploration needs to be done using other natural fibers. This study aims to analyze the effect of replacing Glass Roving (GR) with Unidirectional (UD) Sisal and Kenaf natural fibers on the tensile properties of GFRP materials in fan blades and determine the most optimal hybrid composite arrangement combination. Tensile test simulations were conducted on GFRP fan blade material composed of 14 layers of glass fibers of various shapes. The GR layer in layers 2, 4, 6, 8, and 12 will be replaced with UD sisal and kenaf which will be used as variations in this study. The results showed that the replacement of GR with UD Kenaf increased the tensile strength and elastic modulus of GFRP. The increase in maximum stress ranged from 4.56%-18.89% and Young's Modulus between 4.24%-17.08%. The more GR layers replaced, the more the tensile properties of the GFRP material increased. Variation K32 showed the highest maximum stress of 472 MPa and elastic modulus of 26.6 GPa, while K6 showed the lowest values of 407.07 MPa and 23.22 GPa. The replacement of GR in the 2nd layer had the greatest effect. In contrast, the replacement of GR with UD Sisal decreased the tensile strength and elastic modulus of GFRP. The maximum stress reduction ranged from 2.95%-11.06% and Young's Modulus between 2.73%-10.8%. The more GR layers that were replaced, the more the tensile properties of the GFRP material decreased. Variation S6 showed the highest tensile strength of 391.17 MPa and elastic modulus of 22.38 GPa, while S32 showed the lowest values of 363.09 MPa and 20.25 GPa. The replacement of GR in the 2nd layer also had the greatest effect. To maximize the use of natural fibers without reducing performance, UD glass was replaced in the 10th layer with UD Kenaf. By maximizing the number of natural fibers without reducing the maximum stress and Young's modulus compared to variation C1, variation KK2-KK32 is recommended as the best This research is expected to contribute to the development of more environmentally friendly composite materials without sacrificing the mechanical performance required in industrial applications.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	GFRP, Hybrid Composite, Material Komposit, Serat Alami, Uji Tarik, Composite Material, Natural Fiber, Tensile Test
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Chandya Andikusuma
Date Deposited:	27 Aug 2024 01:45
Last Modified:	27 Aug 2024 01:45
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/114179

Actions (login required)

View Item