18
4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Additive Manufacturing Additive Manufacturing (AM) adalah suatu pemrosesan bahan untuk membuat sebuah objek dengan memanfaatkan teknologi CAD ( Computer Aided Design) dengan metode pembuatan lapis demi lapis. Additive Manufacturing (AM) memiliki standar acuan yaitu ISO / ASTM 52900. Gambar 2.1 Proses Chain AM (Sumber: Andreas Gebhardt, 2019 [10]) Berbeda dengan teknologi manufaktur konvensional biasa, additive manufacturing berfokus pada penambahan material daripada membuangnya. Teknik pemrosesan material ini akan dapat memberikan fleksibilatas desain pada suatu industri serta lebih hemat waktu dalam pengerjaannya. Dengan demikian penggunaan energi dan waktu pemasaran dapat di potong, sehingga efisiensi pekerjaan yang di dapat semakin besar. Teknologi ini sudah muncul sejak tiga dekade yang lalu dan sudah banyak digunakan oleh para pelaku industri di dunia. Sejak kemunculan printer 3D, teknologi ini semakin naik daun dan banyak dikenal di dunia.

BABII TINJAUANPUSTAKA

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

4��

BAB�II�

TINJAUAN�PUSTAKA�

2.1�Additive�Manufacturing�

Additive�Manufacturing�(AM)�adalah�suatu�pemrosesan�bahan�untuk�membuat�

sebuah� objek� dengan� memanfaatkan� teknologi� CAD� (Computer� Aided� Design)�

dengan� metode� pembuatan� lapis� demi� lapis.� Additive� Manufacturing� (AM)�

memiliki�standar�acuan�yaitu�ISO�/�ASTM�52900.��

Gambar�2.1�Proses�Chain�AM�

(Sumber:�Andreas�Gebhardt,�2019�[10])�

Berbeda�dengan�teknologi�manufaktur�konvensional�biasa,�additive�manufacturing�

berfokus�pada�penambahan�material�daripada�membuangnya.�Teknik�pemrosesan�

material�ini�akan�dapat�memberikan� fleksibilatas�desain�pada�suatu�industri�serta�

lebih�hemat�waktu�dalam�pengerjaannya.�Dengan�demikian�penggunaan�energi�dan�

waktu� pemasaran� dapat� di� potong,� sehingga� efisiensi� pekerjaan� yang� di� dapat�

semakin�besar.�Teknologi�ini�sudah�muncul�sejak�tiga�dekade�yang�lalu�dan�sudah�

banyak�digunakan�oleh�para�pelaku�industri�di�dunia.�Sejak�kemunculan�printer�3D,�

teknologi�ini�semakin�naik�daun�dan�banyak�dikenal�di�dunia.�

Page 2: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

5��

Gambar�2.2�Additive�Manufacturing�

(Sumber:�Andreas�Gebhardt,�2019�[10])�

Perkembangan� revolusi� industri� 4.0� mendorong� berbagai� peningkatan� dalam�

teknologi� additive� manufacturing.� Salah� satunya� adalah� pemanfaatan� teknologi�

cloud� dan� internet� cepat,� sehingga� diharapakan� antara� satu� dan� lainnya� dapat�

terhubung� dan� menambah� efisiensi� dalam� setiap� prosesnya.� Perkemabangan�

teknologi�ini�sangat�memberikan�manfaat�yang�cukup�besar.�Dimulai�dari�kecepatan�

serta� kemudahan� dalam� pembuatan� sebuah� prototype� dan� penyesuaian� sebuah�

produk.� Kulitas� produk� yang� di� hasilkan� juga� lebih� baik� dalam� durabilitas� dan�

fungsinya�serta�lebih�ergonomi�karena�penggunaan�bahan�bisa�diminimalkan�[10].��

2.2�Sejarah�Printer�3D�

Gambar�2.3�Printer�3D�

(Sumber:�https://www.imeche.org�[11])�

Page 3: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

6��

Printer� 3D� merupakan� salah� satu� bukti� perkembangan� teknologi� Additive�

Manufacturing.� Printer� 3D� merupakan� alat� atau� device� untuk� membuat� sebuah�

produk� cetak� 3D� dari� sebuah� file� digital�dengan�memanfaatkan� teknologi�CAD�

(Computer� Aided� Design).� Sejak� Tahun� 1970-an,� konsep� pencetakan� 3D� sudah�

mulai�dikembangkan�khususnya�untuk�menunjang�percepatan� dan�efisiensi� rapid�

prototyping.� Kurang� dari� 10� tahun,� tiga� jenis� teknologi� printer� 3d� berhasil�

dipatenkan.� Charles� Hull� merupakan� orang� yang� pertama� kali� tertarik� dan�

mematenkan�teknologi�printer�3D�SLA�(Stereolithography)�tahun�1986.�Tidak�jauh�

setelah�itu,�di�tahun�1988�Carl�Deckard�dari�University�of�Texas�juga�mendaftarkan�

patennya�atas�teknologi�printer�3D�SLS�(Selective�Laser�Sintering)�dan�kemudian�

dikuti�oleh�pendiri�Stratasys�Inc.�yaitu�Scott�Crump�yang�mendaftarkan�patennya�

akan�teknologi�printer�3D�FDM�(Fused�Deposition�Modeling).��

Gambar�2.4�Timeline�Sejarah�Printer�3D�hingga�Sekarang�

(Sumber:�https://www.mistywest.com�[12])�

Perkembangn�printer�3D�semakin�tidak�dapat�terbendung�lagi�saat�paten�yang�

dimiliki�oleh�Scott�Crump�atas�teknologi�printer�3D�FDM�berakhir�pada�tahun�2009.�

Hal� ini�ditandai� dengan�mulai� ramainya�berbagai�brand�printer�3D�bermunculan�

hingga� orang� saling� berlomba� lomba� untuk� mengembangakan� printer� 3D� ini.�

Sebelumnya,� penggunaan� teknologi�printer�3D�hanya�diperbolehkan�bagi�orang-

orang� yang� telah�membeli� hak� paten� akan� teknologi� tersebut.� Karena� harganya�

cukup�mahal,�kebanyakan�pengguannya� juga�terbatas�dan�dalam�lingkup�industri�

saja.�Kebangkitan�era� teknologi� printer� 3D� ini�diawali� oleh�Reprap� (Replicating�

Apid�Prototiper).�Perusahaan�yang�didirikan�oleh�Andrian�Blower�pada�2004�ini�

mengawali� komersialisasi� mesin� cetak� tiga� dimensi� yang� lebih� murah� dengan�

Page 4: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

7��

metode�yang� sama�seperti�paten�Scott�Grump.�Hingga�kini,� teknologi�printer�3D�

terus�dikembangan�untuk�berbagai�kebutuhan�[13].�

2.3�Printer�3D�FDM�dan�Sistem�Feeding�

1.� Printer�3D�FDM�

Printer�3D�FDM�merupakan�alat�yang�digunakan�untuk�mencatak�objek�3D�

sesuai�dengan�desain�yang�dibuat�pada�software�CAD.�Sesuai�dengan�namanya�

FDM,�Printer�3D�ini�memanfaatakan�teknologi�additive�manufacturing� fused�

deposition�modeling.�Fused�deposition�modeling�adalah�adalah�sebuah�metode�

dalam� additive� manufacturing� dimana� dasar� kerjanya� dengan� menumpuk�

lapisan� demi� lapisan� material� yang� dilelehkan� sesuai� dengan� temperatur�

transisinya� kemudian� di� ekstrusi� dalam� bentuk� lapisan� lapisan� tipis� hingga�

membentuk� sebuah� objek.� FDM� sendiri� merupakan�merek� dagang� Stratasys�

tahun�1991�[14].�

Gambar�2.5�Ilustrasi�Teknologi�Printer�3D�FDM�

(Sumber:�https://all3dp.com�[15])�

Dalam� penggunaannya,� printer� 3D� FDM� identik� dengan� penggunaan�

filament�atau�material�yang�digunakan�dalam�proses�pencetakan�3D.�Filament�

ini� memiliki� penampang� lingkaran� yang� dikemas� dalam� sebuah� gulungan�

panjang.�Material�yang�digunakan�dalam�pembuatannya�juga�cukup�bermacam-

macam� sesuai� dengan� kebutuhan� dan� pastinya� harus� memiliki� sifat�

termoplastik.�Banyak�jenis�bahan�yang�dapat�digunakan�dengan�teknik�FDM,�

Page 5: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

8��

termasuk� termoplastik� yang� paling� umum,� cokelat,� pasta,� dan� bahkan� bahan�

"eksotis"�seperti�termoplastik�yang�diinfuskan�dari�logam�atau�kayu�[16].�

Gambar�2.6�Filament�Printer�3D�FDM�

Secara�umum�bentuk�printer�3D�FDM�memilki�2�jenis�yaitu�cartesian�dan�

delta.�Hal� yang�membedakan� antara� keduanya� adalah�model� pergerakannya.�

Printer� cartesian� bergerak� linier� sesuai� sumbu� cartesian� XYZ,� sedangkan�

printer� delta�menggunakan�kordinat� XYZ� tetapi� tiap� penggeraknya� bergerak�

tidak� searah� sumbu� tersebut.�Dibandingkan� dengan� printer� cartesian,� printer�

delta� cenderung� memiliki� meja� print� yang� lebih� kecil.� Sistem�

pengkalibrasiannya� juga� cukup� sulit.� Dengan� segala� kekurangan� dan�

kelebihannya� semuanya� menggunakan�metode�pencetakan� umum�yang� sama�

[17].�

Gambar�2.7�Printer�3D�FDM�Cartesian�dan�Delta�

(Sumber:�https://all3dp.com�[18])�

Page 6: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

9��

2.� Sistem�Feeding�

Sistem� feeding� merupakan� mekanisme� ekstrusi� dalam� pembentukan�

material�pada�printer�3D�dengan�atau�tanpa�menggunakan�gaya�dari�luar.�Printer�

3D�yang�menggunakan�sistem�feeding�ekstrudernya� telah�dimodifikasi�untuk�

melakukan�pencetakan�material�berbentuk�pasta.�Prinsip�kerjanya�tidak�terlalu�

jauh�berbeda�dengan�printer�3D�jenis�FDM�yang�belum�dimodifikasi.�Material�

pasta� diekstrusi� kemudian�disimpan�di� suhu� kamar�hingga�mengeras� dengan�

diikutinya�penguapan� air�dan� zat�pelarut� lainnya� [19].�Dalam�Penerapannya,�

printer�3D�yang�menggunakan�sistem�feeding�diklasifikasikan�menjadi�bentuk�

single� step� dan� two� step.� Sejarah� pengembangan� printer� 3D� jenis� ini� mulai�

diinisisasi� oleh� RepRap� pada� tahun� 2005.� Saat� itu� reprap� membuat� model�

eksperimental�dengan�prinsip�air�ekstruder�dan�syringe�pump.��

Gambar�2.8�Jenis�Sistem�Feeding�

(Sumber:A.�Ruscitt,�2020�[8])�

Gambar�2.9�Ilustrasi�FDM�(a)�dan�Modifikasi�(b)�

(Sumber:�A.�Ruscitt,�2020�[8])�

Page 7: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

10��

Proses� ekstrusi� material� pada� printer� 3D� berkaitan� dengan� interpolasi� pada�

sumbu�X�dan�Y,�sedangakan�untunk�pengaturan�ketinggian�lapisan�setiap�kondisi�

pencetakan�berkaitan�dengan�interpolasi�sumbu�Z.�Lebar�penampang�pada�proses�

pencetakan�objek�di�kontrol�oleh�rasio�ekstrusi�dan�kecepatan�laju�sumbu�X�dan�Y�

printer�3D.�Kunci�untuk�memastikan�akurasi�dimensi,�ketebalan,�serta�homogenitas�

tiap� lapisan� pencetakan� adalah� dengan� melakukan� kontrol� hubungan� tersebut.�

Variable�geometris�dan�kinetmatik�pada�proses�printing�ditetapkan�oleh�parameter�

pada�saat�proses�pemrograman,�oleh�karena�itu�dapat�dieksekusi�secara�akurat.�[8].�

Gambar�2.10�Sekema�Proses�Ekstrusi�dan�Deposisi�pada�Printer�3d�

(Sumber:�A.�Ruscitt,�2020�[8])�

2.4�CAD�(Computer�Aided�Design)�

Gambar�2.11�Penampakan�Software�Autodesk�Fusion�360�

Page 8: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

11��

Computer-aided�design�(CAD)�mengacu�pada�komputer�yang�digunakan�untuk�

membantu�proses�desain.�Dengan�perangkat�lunak�CAD,�Anda�dapat�membangun�

seluruh� model� dalam� ruang� imajiner,� memungkinkan� Anda� memvisualisasikan�

properti�seperti� tinggi,�lebar,� jarak,�bahan,�atau�warna� sebelum�model�digunakan�

untuk� aplikasi� tertentu.� Pada� tahun� 1962,� ilmuwan� komputer� Ivan� Sutherland�

menciptakan�program�grafik�komputer�pertama,�yang�dikenal�sebagai�"SketchPad",�

yang�memungkinkan� orang�untuk�menulis� atau�menggambar� gambar� sederhana�

langsung�di�layar�dengan�bantuan�pensil�khusus.�Ini�menandai�dimulainya�semua�

perangkat�lunak�CAD�masa�depan�[20].�

Pada�awalnya,�CAD�hanya�digunakan�untuk�tujuan�penelitian,�tetapi�pada�tahun�

1970-an,� perusahaan� otomotif� dan� kedirgantaraan� besar� mulai� mengembangkan�

perangkat�lunak�mereka�sendiri,�memperluas�aplikasinya�ke�industri�lain�pada�tahun�

1980-an.� Alat� seperti� CATIA� dan� AutoCAD� baru� lahir� pada� tahun� 1990-an,�

sehingga� memungkinkan� untuk� digunakan� di� banyak� sektor� profesional.�

Penggunaan�CAD�sangat�membantu�sekali�dalam�proses�sebuah�desain.�Mulai�dari�

visualisasi,�membuat�detail,�melakukan�optimasi�hingga�dicapai�desain�yang�sesuai�

dengan� keinginan� pengguna.� Penggunaanya� pula� cukup� beragam,� dari� mulai�

arsitektur,�desain�produk,�engineering,�dan�masih�banyak�lainnya.�Hingga�saat�ini�

sudah�banyak�software�yang�dikembangkan�untuk�membantu�proses�CAD.�Selain�

Catia� dan� Autocad,� software� Autodesk� Inventor,� Fusion� 360,� Blender,� dan�

Solidworks�juga�ambil�bagian�dalam�perkemabangan�teknologi�CAD�[21].�

2.5�Sistem�Slicing�pada�Printer�3D�

Gambar�2.12�Skema�Pencetakan�pada�Printer�3D�

(Sumber:�http://my3dconcepts.com�[22])�

Page 9: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

12��

Secara�umum,�proses�slicing�saat�pencetakan�pada�printer�3D�ditujukan�untuk�

menentukan�bagimana� suatu�desain� atau�model�3D� dibuat�kemudian�di� instruksi�

pada� printer� 3D� untuk� kemudian� di� cetak.� Slicer� adalah� sebuah� program� untuk�

mengubah� model� 3D� untuk� menjadi� serangkaian� instruksi� pada� pencetakan� 3D�

dalam� membentuk� sebuah� objek.� Didalamnya� juga� berisi� parameter-parameter�

pencetakan� 3D� yang� sudah� ditentukan� pengguna� sebelumnya.�Misalnya� seperti�

tinggi�tiap�lapisan,�kecepatan,�dan�penggunaan�struktur�pendukung�[23].�

Sesuai� dengan�namanya�“slice”,�mudahnya�proses� slicing�dapat�dianalogikan�

secara� sederhana� dalam� beberpa� proses� atau� langkah.� Langkah� pertama� setiap�

lapisan�akan�dibuat�sesuai�dengan�kontur�dan�ketebalan�lapisan�yang�ditentukan.�Ini�

dapat� dilakukan�dengan� berbagai� cara�menggunakan�prinsip� fisik� yang�berbeda.�

Metode�paling� sederhana� adalah�memotong�kontur� dari� foil�atau� lembaran.�Pada�

langkah�kedua,�setiap�lapisan�akan�terhubung�dengan�yang�sebelumnya�dan�lapisan�

baru�kemudian�membentuk� lapisan�atas�dari�bagian�yang� tumbuh.�Lapisan�demi�

lapisan�model�fisik�tumbuh�dari�bawah�ke�atas�sampai�bagian�tersebut�diselesaikan.�

Gambar�2.13�Ilustrasi�Proses�Slicing.�

(Sumber:�Andreas�Gebhardt,�2019�[10])�

Selain�analogi�di�atas,�untuk�memudahkan�pemahaman�terkait�slicing�dapat�kita�

gambarkan�pada�proses�CAM.�Meskipun�biasanya� tidak�terkait�dengan� software�

slicer,computer�aided�manufacturing�(CAM)�sangat�membantu�dalam�pemahaman�

kita�tentang�apa�yang�dilakukan�slicer.�CAM�adalah�penggunaan�perangkat�lunak�

komputer�untuk�membantu,�memfasilitasi,�atau�mengotomatiskan�proses�produksi.�

Dalam� praktiknya,� ini� berfungsi� sebagai� jembatan� antara� model� 3D� digital�

Page 10: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

13��

(diproduksi�melalui�CAD)�dan�sistem�manufaktur�dengan�menerjemahkan�gambar�

menjadi�instruksi�agar�mesin�dapat�bekerja.�

Instruksi�ini�dikirimkan�dalam�bentuk�baris�perintah,�biasanya�disebut�sebagai�

kontrol� numerik� komputer� (CNC).� Sesuai� namanya,� perintah� yang� dimasukkan�

mengontrol� semua� aspek� alat� berat,� termasuk� kecepatan� gerakan,� suhu,� dan�

pendinginan.�Meskipun�ada�banyak�cara�berbeda�untuk�"berbicara"�dengan�mesin�

ini,� bahasa� utamanya� adalah� G-code,� yang� digunakan� di� berbagai� jenis� sistem�

manufaktur�[10].�

Meskipun� slicer�3D� tidak�dikategorikan�secara�ketat�sebagai�perangkat�lunak�

CAM,�mereka�menjalankan�fungsi�yang�sama�dalam�proses�pencetakan�3D�karena�

mereka�mengeluarkan�file�digital�yang�berisi�petunjuk�terperinci�untuk�dijalankan�

oleh� printer.� Dalam�kebanyakan� kasus,� seperti� yang� akan� kita� lihat� selanjutnya,�

mereka�bahkan�menghasilkan�perintah�G-code�[24].�

Gambar�2.14�Analaogi�proses�CAM�yang�Hampir�sama�dengan�Proses�Slicer�pada�Printer�3D�

(Sumber:�https://all3dp.com�[25])�

Fused� deposition� modeling� (FDM)� adalah� teknik� ekstrusi� material� di� mana�

kepala�cetak�bergerak�melintasi�dua�arah�yang�berbeda�(sumbu�X�dan�Y)�sementara�

filamen� plastik� dilebur� dan� didorong�melalui� nosel� untuk�membuat� lapisan� 2D.�

Proses�ini�diulangi�lapis�demi�lapis,�hingga�objek�3D�selesai�di�cetak.�Printer�FDM�

sangat� bergantung� pada� gerakan� untuk� membangun� objek� 3D,� dengan� kontrol�

multi-sumbu�yang�halus�diperlukan�untuk�pencetakan�yang�akurat.�Setelah�model�

3D� dan� setelan� cetak� ditentukan,� slicer� akan� memproses� masukan� ini� dan�

menghasilkan�file�G-code�yang�kemudian�diunggah�ke�printer�3D.�

Page 11: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

14��

Langkah� terakhir� dilakukan� sepenuhnya� oleh� algoritma� internal� setiap� slicer�

3D,� yang� berarti� ini� tidak� terkait� dengan� pengguna� dan� setiap� slicer� akan�

melakukannya�secara�berbeda.�Untuk�model�sederhana,�perbedaan�apa�pun�antara�

slicer� mungkin� tidak� terlihat,� tetapi� untuk� model� yang� lebih� rumit,� pasti� akan�

terlihat.�Ada� banyak� slicer� 3D�untuk�FDM�yang�tersedia,�beberapa�di�antaranya�

gratis.�Contohnya�adalah�Prusa�Slicer�dan�Cura�mungkin�yang�paling�populer�dalam�

komunitas�open-source,�sedangkan�untuk�yang�berbayar�terdapat�Simplify3D�[26].�

Gambar�2.15�Penampakan�Software�Prusa�Slicer�

2.6�Keramik�dan�Tanah�Liat�

1.� Keramik�

Keramik� dapat� didefinisikan� sebagai� senyawa� padat� yang� dibentuk� oleh�

penerapan�panas,�dan�terkadang�panas�dan�tekanan,�yang�terdiri�dari�setidaknya�

dua�elemen�asalkan�salah�satunya�adalah�padatan�berelemen�bukan�logam�atau�

non�logam�yang� telah�dibentuk�dan�kemudian� dikeraskan�dengan�pemanasan�

hingga�suhu�tinggi�[27].�Secara�umum,�bahan�ini�keras,�tahan�korosi�getas,�dan�

mampu�bertahan�pada�suhu�tinggi.��Definisi�yang�lebih�sederhana�diberikan�oleh�

Kingery�yang�mendefinisikan�keramik�sebagai,�"Seni�dan�ilmu�pembuatan�dan�

penggunaan� barang� padat,� yang� memiliki,� sebagai� komponen� esensial,� dan�

sebagian�besar�terdiri�dari�bahan�non�logam�anorganik".�Dengan�kata�lain,�apa�

yang�bukan�logam,�semikonduktor�atau�polimer�adalah�keramik�[28].�

Kwarsa,� felspard,� kaolin,�ballclay,�dan� air�merupakan�bahan�umum�yang�

biasa�dipakai�dalam�pembuatan�keramik� [29].�Seiring�dengan�perkembangan�

ilmu� pengetahuan� dan� teknologi,� material� keramik� sendiri� di� bagi� atas� dua�

Page 12: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

15��

kelompok� yaitu,� keramik� konvensional� dan� kermik� mutakhir� atau� advanced�

ceramics.�Keramik�konvensional�merupakan�keramik�berbahan�baku�dari�alam�

seperti�kaolin,�kuarsa�dan�lain� sebagainya.�Ini�merupakan�kelompok�keramik�

yang�familiar�digunakan�masyarakat�untuk�membuat�produk�seperti�keperluan�

rumah�tangga�(tile,�bricks),�barang�pecah�belah�(dinnerware),�dan�untuk�industri�

(refractory).�Berbeda�dengan�keramik�konvensional,�keramik�mutakhir�dibuat�

dengan� bahan� dasar� oksida� (alumina,� zirkonia),� non� oksida� (borida,�

karbida,nitrida,� silikida),� dan� komposit� (kombinasi� oksida� dan� nonoksida).�

Kelompok� keramik� ini� biasanya� digunakan� sebagai� bahan� pembuatan�

komponen�turbin,�elemen�isolasi��pemanas,�dan�semikonduktor�[27].�

Gambar�2.16�Ilustrasi�Penerapan�Keramik�(a)�Konvensioanl,�(b)�Mutakhir�

(Sumber:�https://www.sciencelearn.org.nz�[30])�

2.� Tanah�Liat�

Tanah�liat�merupakan�sebuah�mineral�kristal�yang�memiliki�ukuran�sangat�

kecil� hingga� satuan� mikroskopis.� Secara� kimiawi,� tanah� liat� termasuk�

hidrosilikat� aulumina� yang� merupakan� salah� satu� bahan� untuk� pembuatan�

keramik.�Tanah�ini�biasa�disebut�dengan�lempung�dan�diklasifikasikan�sebagai�

tanah�denagan�butiran�yang�halus�dengan�mesh�kurang�dari�0,002�mm.�Ciri�khas�

dari� material� ini� ada� memiliki� sifat� koloid� seperti� plastisitas,� kemampuan�

menyerap�air�atau�absorbsi,�dan�kemampuan�kohesi.�Kohesi�meruapakan�sifat�

suatu�bahan�atau�material� yang�mana�tiap�bagiannya�melekat� satu� sama� lain,�

sedangkan� plastisitas� merupakan� sifat� dari� suatu� bahan� atau� material� yang�

memungkinakan�bentuknya�untuk�diubah�tanpa�melakukan�perubahan�isi�atau�

kembali�ke�bentuk�aslinya�tanpa�terjadi�keretakan�pada�material�tersebut�[31].�

Page 13: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

16��

Secara� umum� kandungan� mineral� lempung� atau� tanah� liat� terdiri� dari�

silikon,� alumunium,� magnesium,� okisgen,� dan� hidrogen.� Selain� mineral�

tersebut,� kadang� terapat� pula� sodium� potasium� atau� kalsium.� Pada�kadar�air�

yang�cukup�rendah�tanah�liat�ini�akan�menjadi�padat,�sedangkan�pada�kondisi�

sebaliknya� tanah� liat� akan� menjadi� fluida� yang� dapat� mengalir.� Kondisi� ini�

terjadi�karena�sifat�plastisitas�yang�dimilikinya.�Kondisi�palstisitas�disebabkan�

oleh�butiran�silika�yang�dikelilingi�oleh�lapisan�air�[32].�

Gambar�2.17�Albert�Mauritz�Atterberg�

(Sumber:�geni.com�[33])�

Tahun�1911,�seorang�ilmuan�ahli�dalam�bidang�kimia�dan�pertanian�swedia�

Albert�Mauritz�Atterberg�mengenalkan�batas�Atterberg�yang�dapat�digunakan�

untuk�menentukan� sifat� indeks� properti� baru� sebuah� tanah.� Hal� ini�meliputi�

batas� cair,� plastis,� dan� susut.� Ketika� sebuah� tanah� diremas� kemudian� tidak�

terjadi�keretakan,�maka�tanah�tersebut�mangandung�mineral�lempung�atau�tanah�

liat.� Hal� ini� terjadi� karena�kemampuan� kohesif� tanah� liat� sebagai� adanya�air�

yang�terserap�di�sekeliling�permukaan�dan�partekel�tanah�liat.�Tinggi�rendahnya�

kadar� air� dalam� tanah� liat� sangat� berpengaruh� pada� keadaannya.� Atterberg�

membaginya�atas�empat�keaadan�yang�dapat�dilihat�pada�ilustrasi�gambar�2.18.�

Tanah�akan�menjadi�kaku�serta�tidak�mengalir�jika�kadar�air�berkurang�hingga�

titik� Q-LL.� Ini� merupakan� kondisi�batas� cair.� Jika�kadar�air� terus�berkurang�

hingga�titk�R-PL�maka�akan�mulai�terjadi�keretakan.�Kondisi�ini�disebut�batas�

plastis.�Sedangkan�jika�kadar�air�terus-menerus�berkurang�hingga�tingkat�S-SL,�

maka�tanah�akan�menjadi�padat�dan�kering.�Dalam�kondisi�ini�berkurangnya�air�

tidak�akan�menyebabkan�terjadinya�perubahan�volume�[34].�

Page 14: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

17��

Gambar�2.18�Pembagian�Keadaan�Tanah�oleh�Atterberg�

(Sumber:�Muntohar,�2007�[34])�

Untuk�menghitung�kadar�air�tanah�liat�dapat�menggunakan�standar�ASTM�

D2216-92.�Konsep�dasar�adalah�dengan�menghitung�rasio�beda�berat�tanah�saat�

basah�dengan�berat�tanah�saat�kering.�Untuk�lebih�jelasnya�dapat�dilihat�pada�

persamaan�berikut�ini.�

� =���

�����100%�.....................................(1)�

Dimana,�

W� :�kadar�air�(%)�

a� :�berat�cawan�kosong�(gram)�

b� :�berat�tanah�liat�saat�basah�+�cawan�(gram)�

c� :�berat�tanah�liat�saat�kering�+�cawan�(gram)�

Gambar�2.19�Tanah�liat�basah�(a)�dan�Powder�(b)�

Page 15: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

18��

2.7�Sintering�

Gambar�2.20�Perubahan�Struktur�mikro�pada�Sintering�

(Sumber:�https://www.e-education.psu.edu�[35])�

Sintering� adalah� proses� pemanasan� suatu� material� atau� bahan� dimana�

temperaturnya�ditahan�pada�waktu�tertentu�tidak�sampai�melampaui�titik�lelehnya.�

Proses� sintering� ditunjukan� untuk� penghilangan� pori-pori� yang� ada� pada� antar�

partikel�bahan�sehingga�proses�penyusutan�komponen�akan�terjadi.�Penyusutan�ini�

akan�diikuti�dengan�peningkatan�ikatan�antar�partikel�yang�berdekatan�.�Proses�ini�

akan�menghasilkan�bahan�yang�lebih�mampat�atau�kompak�(terlihat�pada�gambar�

2.20� [36].� Semakin� rendah� temperatur� sintering,� maka� akan� berpengaruh�

meningkatan�porositas�pada�produk� itu�sendiri.�Temperatur�sintering�yang�tinggi�

akan�sangat�membantu�dalam�meningkatkan�kekuatan�mekanik�dari�produk�yang�

dihasilkan.�Pada�gambar�2.21�dapat�di�lihat�temperatur�dan�lama�waktu�pada�proses�

sintering�pada�material�keramik�[37].�

Gambar�2.21�Suhu�dan�Waktu�Sintering�Keramik�

(Sumber�M.�Mouiya,�2019�[37])�

Page 16: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

19��

2.8�Porositas�

Gambar�2.22�Porositas�

(Sumber:�https://www.innovacera.com�[38])�

Porositas� didefinisikan� sebagai� fraksi� volume� pori-pori� yang� ada� di� suatu�

material�dengan�volume� total�dari�material� tersebut� (�����⁄������).� Pori-pori� suatu�

material� sendiri� terbagi� menjadi� pori-pori� terbuka� (open� pores)� yang� berada� di�

permukaan�dan� pori-pori� tertutup� (closed� pores)� yang�berada�di� dalam�material.�

Porositas�suatu�material�akan�memengaruhi�massa�jenis�keseluruhan�(bulk�density)�

suatu�material.�Pada�material�keramik,�porositas�merupakan�salah�satu�hal�penting�

yang�harus�diperhatikan�karena�sifat-sifat�material�keramiksangat�dipengaruhi�oleh�

porositasnya.�

Pengukuran� porositas� dapat� menggunakan� metode� pencelupan� Archimedes�

(Archimedes� immersion�method).�Standar�yang�digunakan� dalam�pengukuran� ini�

dirujuk� pada� ASTM� C373-88� dan� ISO� 5017.� Pengujian� dilakukan� dengan�

mengukur� masa� sampel� kering� (�k),� kemudian� melakukan� perendaman� sampel�

pada� air�mendidih�dengan� tujuan�untuk�mengisi�pori� pori� yang� terbuka.� Sampel�

yang� sudah�di� rendam� kemudian�diukur�massanya� dengan�menggantungkan�dan�

mencelupkannya�dalam�air.�Massa�ini�disebut�sebagai�massa�gantung�(��).�Setalah�

itu�sampel�di�lepas�talinya�dan�diukur�massa�jenuhnya�yang�merujuk�pada�pori-pori�

permukaan�yang�telah�jenuh�terisi�air�[39].�

Terdapat�beberapa�parameter�yang�harus�dilakukan�perhitungan�pada�pengujian�

ini,�diantaranya�apparent�porosity�(%��)�dan�massa�jenis�total�dari�sampel�(bulk�

density� (��)).� Definisi� dari� %��� adalah� nilai�porositas� yang�hanya�menghitung�

Page 17: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

20��

fraksi�volume�pori-pori�terbuka�saja.�Persamaan�untuk�menghitung�%���dan����

ditunjukkan�oleh�persamaan�(2)�dan�(3).�

%�� =�����

�������100%�.....................................(2)�

�=��

�������100%�.......................................(3)�

Gambar�2.23�Ilustrasi�Penurunan�Berat�Karena�Adanya�Gaya�Apung�

(Sumber:�https://sites.google.com�[40])�

2.9�Pengujian�Tekan�

Gambar�2.24�Pengujian�Tekan�

Pengujian� tekan� seperti� yang� terlihat� pada� gambar� 2.24� merupakan� sebuah�

pengujian�mekanik�yang�digunakan�untuk�mengetahui�kekuatan�suatu�bahan�atau�

material�terhadap��gaya�tekan.�Pengujian�tekan�biasanya�digunakan�untuk�pengujian�

material� yang� bersifat� getas.� Dalam� pengujian� tekan,� parameter� yang� biasa�

diperhitungkan� adalah� kekuatan� tekan� (ε),� regangan� tekanan� (ε),� dan� modulus�

Page 18: BABII TINJAUANPUSTAKA

��

21��

elastisitas� (E).�Perhitungan�paramater� tersebut�dap,at�dilihat�pada�persamaan� (4),�

(5),�(6).�

σ� =�

�......................................................(4)�

ε� =���......................................................(5)�

E� =�

�......................................................(6)�

Dimana�P�adalah�gaya�pembebanan�(N),�A�luas�area�(m2),� ����Displacement�(m),�

dan�L�merupakan�panjang�awal�(m)�[41].�Selain�itu�terdapat�juga�Toughness�yang�

merepresentasikan� jumalah� energi� yang� di� serap� pada� suatu� pengujian� sampel.�

Besarnya� dapat� dihitung� dengan�menghitung� luasan�di� bawah� kurda� dari� titik� 0�

hingg�titik�maximum�stress�hasil�pengujian.�

Tidak�seperti�pengujian�tarik,�yang�biasanya�dilakukan�untuk�menentukan�sifat�

tarik�suatu�bahan�tertentu,�uji�kompresi�sering�dilakukan�pada�produk�jadi.�Barang�

umum�seperti�bola� tenis,�bola�golf,�botol� air,� kotak�pelindung,�pipa� plastik,�dan�

furnitur� adalah� contoh� produk� yang� perlu� dievaluasi� kekuatan� tekanannya.�

Misalnya,� seorang� insinyur�mungkin� ingin�menghemat� plastik� dengan�membuat�

botol�air�dengan�dinding�yang�lebih� tipis,�tetapi� botol� tersebut�harus�tetap�cukup�

kuat�untuk�dikemas�dalam�palet�dan�ditumpuk�untuk�diangkut.�Pengujian�kompresi�

dapat�membantu�insinyur�menyempurnakan�keseimbangan�antara�kekuatan�produk�

dan�material�conservation.�Hasil�pengujian�tekan�biasanya�disajikan�dalam�diagram�

stress-strain�seperti�yang�terlihat�pada�gambar�2.25.�

Gambar�2.25�Diagram�Stress-Strain�

(Sumber:�https://www.azom.com�[42])�