28/10/2013

1

Fajar SuryantoNRP. 4109100092

Dosen Pembimbing : Ir. Heri Supomo M.Sc.Bidang Studi : Industri Perkapalan

JURUSAN TEKNIK PERKAPALANFakultas Teknologi KelautanInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya2013

“Studi Inovasi Peralatan Steam Wood untuk Membuat Gading Kapal Berbahan Laminasi Bambu”

Sidang Tugas Akhir (P3)Kamis, 4 Juli 2013

Ruang Bidang StudiTeknik Perkapalan

28/10/2013

2

PENDAHULUAN

28/10/2013

3

LATAR BELAKANG

33

• Kebutuhan dengan ketersediaan kayu yang semakinbertolakbelakang

• Perlu dikembangkan teknologi bahan alternatifpengganti kayu. Salah satu bahan yang dapat dijadikansebagai alternatif pengganti kayu adalah bambu.

• Bambu memiliki sifat mekanis yang hampir samadengan kayu. Oleh karena itu proses pembengkokanatau pelurusan bambu perlu dibantu dengan alatpemanas. Pemanas diperlukan untuk melunakkan bilahbambu sehingga mudah dibentuk.

• Metode pemanasan yang sering digunakan adalahmenggunakan panas api untuk pembengkokan kayucukup banyak digunakan oleh industri perkayuan rumahtangga atau khususnya pada industri kapal kayu.

28/10/2013

4

RUMUSAN MASALAH

44

1. Bagaimana merancang peralatan steam wood (penguapan) sebagai alat bantu dalam proses pembengkokan bambu laminasi

2. Apakah pengaruh dari perlakuan panas menggunakan uap dan pembakaran berdampak kepada kekuatan dan elastisitas bambu.

3. Metode manakah yang lebih baik dalam pembentukan gading kapal berbahan bambu laminasi

28/10/2013

5

BATASAN MASALAH

55

Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :

Lem yang digunakan adalah lemepoxy “marine use”

1. Bambu yang digunakan adalah jenis bambu Betung (Dendrocalamus asper)

2. Lem yang digunakan adalah lem epoxy 3. Kapal yang diamati memiliki ukuran 30 GT4. Bentuk gading yang digunakan memiliki kelengkungan half girth

tersulit dalam proses pembentukannya5. Gading yang dibuat sebanyak dua buah dengan masing-masing

perlakuan panas menggunakan penguapan dan pemanasan menggunakan api

6. Regulasi yang dipakai untuk pengujian adalah ASTM D 3039 dan 3410

28/10/2013

6

PENGADAAN KAPAL TANGKAP IKAP 30 GT KEPRIKonsultan perencana PT SEATECH Indonesia

Gading yang dipakai Frame No. 4 S = 3,1729 m ≈ 3 m

28/10/2013

7

TUJUAN

77

1. Merancang peralatan penguapan untuk bambu yang akan dilaminasi

2. Membandingkan hasil kekuatan gading kapal berbahan laminasi kayu yang mendapatkan proses penguapan dan pemanasan dengan api

3. Mengetahui metode manakah yang cocok sebagai alat bantu membuat gading kapal berbahan bambu laminasi.

28/10/2013

8

MANFAAT

88

Manfaat dari Tugas Akhir ini adalah 1. Dapat memberikan gambaran serta data masukan untuk

merancang alat penguapan kayu (steam wood) yang berguna untuk membuat gading kapal berbahan laminasi bambu.

2. Dapat digunakan sebagai referensi metode perlakuan panas bilah bambu yang terbaik dalam pembentukan gading kapal

28/10/2013

9

HIPOTESA

Penggunaan peralatan steam wood ini dapat membantu dalam proses pembengkokan gading sebagai konstruksi kapal kayu. Perlakuan penguapan bilah bambu lebih efisien dibanding pemanasan menggunakan panas api dan mempermudah pembentukan gading dengan tingkat kelengkungan half girth yang cukup tinggi.

28/10/2013

10

METODOLOGI

28/10/2013

11

METODOLOGI

1111

• Laboratorium CNC dan Pengerjaan Logam, Jurusan Teknik Sistem Perkapalan

• Laboratorium Produksi dan Manajemen Perkapalan ITS, Surabaya

• Laboratorium Konstruksi dan Kekuatan Jurusan Teknik Perkapalan ITS

Tempatpelaksanaan

28/10/2013

12

METODOLOGI

1212

Peralatan

• Jig Saw• Jangka Sorong• Gergaji tangan• Mesin serut 82 mm• Mesin amplas orbital• Las karbit• Mesin Las SMAW• Metal Cutting Wheel• Mesin bubut CNC• Mesin serut meja• Empat buah kempa C 9”• Dua puluh lima kempa

modifikasi• Wood Moisture Meter• Peralatan pembentuk gading

kapal kayu• Universal Testing Machine

Bahan

• Bambu Betung (Dendrocalamus asper) jumlah 150 bilah dengan dimensi panjang 3 m dengan tebal 1 cm

• Lem Epoxy (Marine use)• Electrode E 308 dia. 2 mm• Dua buah LPG tabung 3 Kg

28/10/2013

13

DIAGRAM ALIR PENELITIAN

1313

Tahap Persiapan

Mulai

Studi LiteraturPenelitian sebelumnyaBuku yang relevanReferensi dari internet

Persiapan Alat, Material dan Bahan

Persiapan Alat :

Jangka SorongGergaji tanganJig SawBand SawGerinda tanganMesin serut 82 mmMesin amplas orbitalLas karbitMesin Las SMAWMetal Cutting WheelUniversal Testing Machine

Persiapan Material :

Water Pipe Galvanize panjang 3 m, od 4.4”Flexible Pipe panjang 1.5 m, dia. ¾”Drum galvanize dia. 35 cm, tinggi 40 cmDua buah Water mur SS 304 ¾” Satu buah Ball Valve ¾” Satu buah Ball Valve ½”Satu buah Double Nipple SUS 304 ¾”Satu buah Double Nipple SUS 304 ½”Dua buah Stainless Steel pipe ¾” panjang 16 cm 

Persiapan Bahan :

Bambu Betung (Dendrocalamus asper)jumlah 150 bilah dengan dimensi panjang 3 m dengan tebal minimum 0.5 cm dan maksimal 1 cmLem Epoxy (Marine use)Electrode E 308 dia. 2 mmEmpat buah LPG tabung 3 Kg

Merangkai material menjadi peralatan Steam wood

Pemotongan enam batang bambu menjadi 150 bilah bambu menggunakan Wood Planner Machine dengan dimensi lebar 3 cm, min. 0.5 cm, dan panjang 3 m

A

28/10/2013

14

DIAGRAM ALIR PENELITIAN

1414

Tahap Pengujian

Tahap Pemrosesan

Tahap Analis

Melakukan penguapan bilah bambu menggunakan peralatan Steam wood

Membentuk dua buah gading dengan metode tekuk menggunakan alat pencetak gading dan kempa 

sesuai dengan bentuk gading yang sudah ditentukan tanpa menggunakan lem

Analisa data dan Kesimpulan

Selasai

Merekatkan bilah bambu menggunakan lem epoxy dengan jumlah kadar air pada bilah bambu 12‐18% 

dalam waktu maksimal satu hari

Menghitung prosentase kadar air bilah bambu menggunakan alat Wood Moisture Meter

Membuat tiga spesimen uji tarik dan tekan sesuai standar ASTM D 3039 dan 3410 untuk masing‐masing gading 

Melakukan pengujian tarik menggunakan peralatan Universal Testing Machine

Melakukan pemanasan bilah bambu menggunakan api 

A

28/10/2013

15

BILAH BAMBU

1515

Bambu Betung Pembersihan buku-buku bambu

Penipisan bilah bambu

Hasil penipisan

28/10/2013

16

BILAH BAMBU

1616

Pemotongan bilah menjadi dua Pemberian borax

28/10/2013

17

STEAM WOOD

1717

BOILER

PIPA FLEKSIBEL

KAKI TIGA

STEAM TUBE

28/10/2013

18

BOILER

1818

Pengelasan drum Kompor tekanan tinggi

28/10/2013

19

1919

Pipa fleksibel Kaki tiga

28/10/2013

20

STEAM TUBE

2020Pembuatan ulir

28/10/2013

21

2121Matras pembentuk

gading

Kempa

Moisture meter

28/10/2013

22

2222

Peralatan Steam Wood

28/10/2013

23

PENGUAPAN

2323

Mekanisme penguapan bilah bambu yaitu;

• Merebus air didalam drum sebagai boiler penghasil uap menggunakan kompor gas bertekanan tinggi. Dibutuhkan waktu 15 menit hingga uap masuk kedalam steam tube

• Uap bertekanan dialirkan melalui pipa fleksibel menuju pipa penguapan.

• Memasukkan bilah bambu kedalam pipa penguapan dengan jumlah maksimal 15 bilah. Pada pipa penguapan terdapat katup yang berfungi mengeluarkan air hasil penguapan. Katup rutin dibuka agar tidak terjadi genangan air didalam pipa

• Menguapkan bilah bambu selama satu jam• Mengukur kadar air dan suhu pada bilah bambu yang sudah

selesai diuapkan.

28/10/2013

24

PENGUAPAN

2424

Mekanisme penguapan bilah bambu yaitu;

Perebusan air dalam boiler

Bambu yang sudah diuapkan

Pengukuran kadar air dan suhu bilah

28/10/2013

25

PEMBAKARAN

2525

Mekanisme pemanasan dengan api bilah bambu yaitu;

• Merendam bilah kedalam kolam air selama 5 menit, kondisi pembakaran memang harus dalam keadaan basah. Kadar air dalam bambu berkisar 75-80%.

• Memanaskan satu per satu bilah dengan menggunakan nyala api dari kompor sambil dibengkokkan perlahan

28/10/2013

26

PEMBAKARAN

2626

Mekanisme pemanasan dengan api bilah bambu yaitu;

Perendaman bilah Pemanasan dengan api

28/10/2013

27

PEMBENTUKAN

2727

Mekanisme pembentukan gading

Peletakan sketsa bentuk gading diatas matras

Pembentukan dengan bantuan kempa

Hasil pembentukan

28/10/2013

28

LAMINASI

2828

Mekanisme pengeleman bilah menjadi gading

Pengeleman bilah bambu Lem Epoxy

28/10/2013

29

SPESIMEN UJI

2929

Mekanisme pembuatan spesimen uji tarik• Memotong bagian curve section dan straight section dari gading yang sudah dibuat• Kemudian memotong balok laminasi menjadi tiga bagian secara memanjang

menggunakan circular saw sehingga didapatkan tiga buah balok laminasi denganukuran 25 x 20 x 250

• Memotong bagian curve section dan straight section dari gading yang sudah dibuat• Balok \dipotong menjadi empat bagian secara memanjang dengan lebar masing –

masing 25 mm sehingga didapatkan tiga buah balok berukuran 25 x 25 x 150.

Mekanisme pembuatan spesimen uji tarik

Pembuatan Spesimen

28/10/2013

30

SPESIMEN UJI

3030

Straight dan Curve Section

Lem Epoxy

Spesimen uji tarik Spesimen uji tekan

28/10/2013

31

PENGUJIAN

3131

Pengujian Tarik Pengujian Tekan

28/10/2013

32

HASIL PENGUJIAN

3232

Hasil Pengujian Tarik Metode Pembakaran Curve Section

• Spesimen uji tarik untuk gading dengan metode perlakuan pemanasan dengan apidilakukan dengan jumlah tiga test perlakuan pembakaran seksi lengkung (curvesection) Selanjutnya untuk spesimen tarik metode pembakaran seksi lengkungdinamakan dengan BC (bakar curve) dan UC (Uap Curve) untuk metode penguapan.

Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)BC1 0.3478 5.15 6.55 23.45 153.60 33.5292 341.7858BC2 0.3696 4.75 5.7 24.5 139.65 34.0136 346.7238BC3 0.3478 4.5 5.8 24.5 142.10 31.6678 322.8118

Hasil Pengujian Tarik Metode Penguapan Curve Section

Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)UC1 0.30434783 4.6 4.9 24.05 117.85 39.03432475 397.9034123UC2 0.24637681 5.25 4.5 23.5 105.75 49.64539007 506.0692158UC3 0.30434783 3.85 4.7 24 112.80 34.13120567 347.9225859

Tabel Hasil Uji Tarik Bakar Curve

Tabel Hasil Uji Tarik Uap Curve

28/10/2013

33

HASIL PENGUJIAN

3333

Perbandingan Kekuatan Tarik Untuk Curve Section

• Didapatkan hasil dari data pengujian tarik untuk seksi lengkung (curve section).Metode uap menghasilkan nilai kuat tarik curve section lebih baik yaitu 40.937 MPa.Selanjutnya untuk tabel hasil pengujian yang terbaik antara penguapan danpembakaran akan diberi warna hijau dan untuk hasil yang kurang baik akan diberiwarna merah seperti pada tabel dibawah

Spesimen Tegangan

UC1  39.034 UC2  49.645 UC3  34.131 

Rata‐rata  40.937 

Spesimen TeganganBC1  33.529 BC2  34.014 BC3  31.668 

Rata‐rata  33.771 Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Bakar

CurveTabel Hasil Uji Spesimen Tarik Uap

Curve

28/10/2013

34

HASIL PENGUJIAN

3434

• Pengujian berikutnya adalah pengujian tarik seksi lurus untuk gading denganmetode perlakuan pembakaran dengan api. Dalam perlakuan pembakaran seksilurus (straight section) selanjutnya dinamakan dengan BL (bakar lurus) dan ULuntuk uap seksi lurus

Hasil Pengujian Tarik Metode Pembakaran Straight Section

Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)BL1 0.2826087 4.1 6.2 24.8 153.76 26.66493236 108.7255142BL2 0.36231884 6.15 6.1 24.85 151.59 40.57129663 165.4283247BL3 0.37318841 6 5.95 24.25 144.29 41.58364377 169.5561418

Hasil Pengujian Tarik Metode Pembakaran Straight Section

Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)UL1 0.12318841 3.3 4.25 20 85.00 38.82352941 395.7546321UL2 0.2826087 4.1 4.4 21.3 93.72 43.74733248 445.9463046UL3 0.34782609 4.7 4.5 20.8 93.60 50.21367521 511.8621327

Tabel Hasil Uji Tarik Bakar Lurus

Tabel Hasil Uji Tarik Uap Lurus

28/10/2013

35

HASIL PENGUJIAN

3535

Perbandingan Kekuatan Tarik Untuk Straight Section

• Metode penguapan menghasilkan kuat tarik seksi lurus lebih baik sebesar 44.262MPa dibandingkan dengan bakar seksi lurus. Tabel warna hijau menerangkan bahwategangan tarik metode penguapan untuk seksi lurus lebih baik dibanding denganmetode pembakaran yang diterangkan dengan tabel warna merah.

Spesimen TeganganBL1  26.665 BL2  40.571 BL3  41.584 

Rata‐rata  36.273 

Spesimen TeganganUL1  38.824 UL2  43.747 UL3  50.214 

Rata‐rata  44.262 Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Bakar

LurusTabel Hasil Uji Spesimen Tarik Uap

Lurus

28/10/2013

36

HASIL PENGUJIAN

3636

Hasil Pengujian Tekan Metode Pembakaran Curve Section

• Spesimen uji tarik untuk gading dengan metode perlakuan pemanasan dengan apidilakukan dengan jumlah tiga test piece. Spesimen uji tarik yang tampak padagambar di bawah ini dibentuk sesuai dengan standar ASTM D 3410. Dalamperlakuan pembakaran seksi lengkung (curve section) selanjutnya dinamakandengan BC (bakar curve) dan UC untuk metode penguapan.

Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)BC1 0.03 5.1 11.1 12 133.20 38.28828829 390.2985554BC2 0.03 5.2 10.8 13.15 142.02 36.61456133 373.2371185BC3 0.03 6 11.4 13.4 152.76 39.27729772 400.380201

Hasil Pengujian Tekan Metode Penguapan Curve Section

Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)UC1 0.04 7 11.2 14.2 159.04 44.01408451 448.6654894UC2 0.03 6.3 10.4 13.7 142.48 44.21673217 450.7312148UC3 0.04 6.6 9 13.4 120.60 54.72636816 557.8630801

Tabel Hasil Uji Tekan Bakar Curve

Tabel Hasil Uji Tekan Uap Curve

28/10/2013

37

HASIL PENGUJIAN

3737

Perbandingan Kekuatan tekan untuk Curve Section

• Didapatkan hasil dari data pengujian tekan untuk seksi lengkung (curve section).Metode penguapan mengasilkan kuat tekan curve section lebih baik yaitu 47.552MPa dibandingkan dengan metode pembakaran yang hanya bernilai 38.06 MPaPada penjelasan pengujian tarik metode penguapan baik seksi lurus maupunlengkung di atas jauh lebih baik dibandingkan menggunakan metode pembakaran.

Spesimen TeganganBC1  38.288 BC2  36.615 BC3  39.277 

Rata‐rata  38.060 

Spesimen TeganganUC1  44.014 UC2  44.217 UC3  54.726 

Rata‐rata  47.652 Tabel Hasil Uji Spesimen Tekan Bakar

CurveTabel Hasil Uji Spesimen Tekan Uap

Curve

28/10/2013

38

HASIL PENGUJIAN

3838

Hasil Pengujian Tekan Metode Pembakaran Straight Section

• Dalam perlakuan pembakaran seksi lurus (straight section) selanjutnya dinamakandengan BL (bakar lurus) dan UL untuk metode penguapan seksi lurus

Hasil Pengujian Tekan Metode Penguapan Straight Section

Tabel Hasil Uji Tekan Bakar Lurus

Tabel Hasil Uji Tekan Uap Lurus

Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)BL1 0.04 6.7 10 13 130.00 51.53846154 210.1466322BL2 0.05 6.4 10.5 12.7 133.35 47.99400075 195.6941927BL3 0.04 4.8 11.4 11.85 135.09 35.53186764 144.8801943

Test Piece Regangan Beban (kN) Tebal (mm) Lebar (mm) Luas (mm2) Tegangan(MPa) Tegangan (Kg/Cm2)UL1 0.03 7.8 11.2 12.7 142.24 54.83689539 558.9897593UL2 0.04 5.8 10.5 12.5 131.25 44.19047619 450.4635697UL3 0.04 7.7 11 12 132.00 58.33333333 594.6313286

28/10/2013

39

HASIL PENGUJIAN

3939

Perbandingan Kekuatan tekan untuk Straight Section

• Dari data pengujian tekan diatas untuk seksi lurus (straight section). Metodepenguapan mengasilkan kuat tekan straight section lebih baik yaitu 52.454 MPadibandingkan dengan metode pembakaran yang hanya bernilai 45.021 MPa.

Tabel Hasil Uji Spesimen Tekan Bakar Lurus

Tabel Hasil Uji Spesimen Tarik Uap Lurus

Spesimen TeganganBL1  51.538 BL2  47.994 BL3  35.532 

Rata‐rata  45.021 

Spesimen TeganganUL1  54.837 UL2  44.190 UL3  58.333 

Rata‐rata  52.454 

28/10/2013

40

Analisa Ekonomis

4040

Biaya Material Steam Tube

No Material Dimensi Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp)1 Pipa air galvanis 3 m 1 275,000 275,0002 Flexible pipe 3/4"x1,5 m 1 265,000 265,0003 Drum galvanis Ø35 cmx40 cm 1 150,000 150,0004 Water mur 3/4" 2 32,500 65,0005 Double nipple 3/4" 1 16,500 16,5006 Kompor gas 1 150,000 150,0007 Regulator gas 1 65,000 65,0008 Ball valve 3/4" 1 50,000 50,0009 Ball valve 1/2" 1 21,000 21,00010 Pressure gauge 1/2" 1 65,000 65,00011 Pipa stainless steel 3/4"x16cm 2 15,000 30,00012 Pelat stainless steel Ø12 cm 2 10,000 20,00013 Mur M14 3 2,000 6,000Jumlah  1,178,500

Tabel Biaya Material

28/10/2013

41

Analisa Ekonomis

4141

Biaya KonsumableNo Jenis Dimensi Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp)1 Electrode E 308 Ø 2 mm 0,5 kg 15,970 79,8502 Gas 3 kg 3 tabung 13,000 39,0003 Velcro rubber pad Ø 4" 3 8,000 24,0004 Amplas bulat 60,80,100,120  @ 5 buah 1,000 20,0005 Lem Epoxy 2 kg 4 112,500 450,000

612,850Jumlah 

No Jenis Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp)1 Moisture meter 1 2,000,000 2,000,0002 Digital thermometer 1 99,000 99,0003 Jangka sorong 1 45,000 45,0004 Meteran  1 5,000 5,0005 Clamp C 9" 4 22,500 90,0006 Stopwatch 1 50,000 50,0007 Sarung tangan silikon 1 13,000 13,0008 Gergaji band saw 1 330,000 330,000Jumlah  2,632,000

Biaya Peralatan Pendukung

JumlahBiaya Material Rp1,178,500Biaya Konsumable Rp612,850Biaya pendukung Rp2,632,000Total Rp4,423,350

Jenis

Tabel Biaya Material

Tabel Biaya Peralatan Pendukung

Tabel Total Biaya Peralatan Steam Tube

28/10/2013

42

Analisa Ekonomis

4242

Biaya Produksi bambu per m3Metode Penguapan

Biaya Produksi bambu per m3Metode Penguapan

28/10/2013

43

KESIMPULAN

4343

• Hasil pengujian didapatkan kuat tarik perlakuan bakar seksi lengkung 33.771MPa, perlakuan bakar seksi lurus 36.273 MPa, sedangkan untuk perlakuanpenguapan seksi lengkung 40.937 MPa, perlakuan penguapan seksi lurus44.262 MPa. Untuk kuat tekan perlakuan bakar seksi lengkung 38.06 MPa,perlakuan bakar seksi lurus 45.021 MPa, sedangkan untuk perlakuanpenguapan seksi lengkung 47.652 MPa, perlakuan penguapan seksi lurus 52.452MPa.

• Dari segi ekonomis kedua metode, biaya pembuatan gading bambu yangdikeluarkan untuk melakukan metode penguapan adalah Rp 12,373,350 jauhlebih besar dibandingkan produksi gading menggunakan metode pembakaranyaitu Rp 8,139,000.

• Dapat ditarik kesimpulan yaitu;1. Metode penguapan sangat efektif digunakan sebagai metode bantuan dalam

membentuk gading kapal, khususnya gading kapal berbahan laminasi bambu.2. Untuk perbedaan besar investasi dari kedua metode tersebut sebesar Rp

4,287,350, besar investasi diawal akan memberikan hasil yang lebih baik dalam pembentukan gading kapal berbahan bambu laminasi

28/10/2013

44

الحمد لله ربلعالميناالم وعليكم الس

TERIMA KASIH