BALSA CORE, foam, honey comb: mana yang terbaik dalam SANDWICH COMPOSITE. Bagaimana aplikasi sandwich composite dan pengembangannya di Indonesia

Aerospace industri adalah market terbesar untuk produk core. Mereka menggunakan core kelas satu yaitu alumunium dan aramid honeycomb sebagai core untuk struktur primer pesawat, interior panel, dan lantai. Disisi lain honeycombs, foam, dan kayu balsa menjadi pilihan core untuk marine industri, kincir Pembangkit Listrik Tenaga Angin, dan industri transportasi. Selain density yang ringan dan harga relative lebih murah, jenis core ini memberikan hasil sandwich composit yang mengagumkan setelah dilapis dengan serat fiber dan resin. Hal tersebutlah yang membuat industri non-aerospace memilih jenis core ini, yaitu stiffness/kekakuan dan berat yang ringan.

Sandwich composite lahir untuk mendapatkan sebuah bahan yang kaku dengan berat ringan dan harga lebih ekonomis. Teknologi ini merupakan alternative lebih baik daripada solid laminate.

• Kekakuan/stiffnes diperoleh dengan melapisi core menggunakan serat fiber dan resin.
• Berat yang ringan diperoleh dengan menggunakan low density core.
• Harga yang ekonomis diperoleh dengan menggunakan core yang lebih murah dan pengerjaan yang lebih sederhana.

Pertimbangan untuk memilih core harus dipadukan dengan jenis skin dan adhesive yang akan dipakai sehingga memberikan hasil yang sesuai dengan harapan.

En.wikipedia.org

Menurut Dr.Brent Strong dari Brigham Young University, kekuatan lentur (bending stiffnes) sebanding dengan ketebalan core. Dengan menggandakan ketebalan core menghasilkan panel 6 kali lebih kuat dan 12 kali lebih kaku dengan peningkatan sedikit berat pada panel composit.

Core juga membantu mendistribusikan beban dan tekanan pada kulit sehingga sandwich composit merupakan desain yang sangat baik untuk menyerap tekanan.

Honey comb mempunyai tingkat rasio kekuatan dengan berat yang paling tinggi, sedangkan foam dan balsa core mempunyai kemampuan menyebarkan dampak gaya tekan dari kulit ke area yang lebih luas daripada kemampuan honey comb.

FOAM

Foam untuk core dibuat dari sejumlah termoset dan polimer termoplastik termasuk PVC, PU, dan sebagainya sedemikian rupa dalam tekanan dan suhu tinggi dengan menggunakan cetakan. Foam mempunyai density 30kg/m3 – 300 kg/m3

Jenis paling umum dari core Foam yaitu PVC. Ada 2 jenis PVC Foam yaitu Crosslinked dan Linear. Jenis crosslinked atau semi rigid lebih kaku dan kuat, mampu bertahan sampai suhu 120 C. Sedangkan jenis Linear, dibuat dengan formulasi polymer yang berbeda, mempunyai elastisitas lebih baik akan tetapi lebih mudah untuk panas.

Foam mengandung gas di bawah tekanan, sehingga terkadang terjadi outgassing, yaitu gas lolos dari sel tertutup menuju daerah yang unbounded sehingga bisa menyebabkan delaminasi. Akan tetapi masalah ini bisa juga disebabkan karena teknik laminasi yang jelek.

Produk PVC Foam yang beredar di pasaran diantaranya

1. Diviniycell dan Klegecell dari DIAB (pabrik di swedia, Italia, dan US),
2. Airex PVC Foam produk dari Alcan Airex AG (Switzerland)

SAN FOAM

Styrene Acrylonitrile (SAN) foam adalah core yang dikenalkan oleh Perusahaan Canada ATC Chemicals Inc pada tahun 1990 an yang sekarang diakuisisi oleh Gurit Composite Technologies Company.

SAN foam mereduksi kelemahan PVC Foam yaitu dibuat pada suhu sangat tinggi sehingga menghasilkan foam yang lebih tahan terhadap suhu atau bisa mengurangi dampak outgassing dari PVC Foam.

Contoh SAN Foam yaitu Core-Cell dari Gurit.

PMI Foam

Pengembangan dari PVC Foam yang lebih ditujukan untuk industri kereta super cepat yang membutuhkan ketahanan pada suhu tinggi melebihi SAN Foam. Contohnya adalah ROHACELL dari Degussa Rohm gmbH & Co.

PU Foam

Jenis ini paling ekonomis disbanding foam core yang lain, digunakan luas untuk industri maritime. Lebih mudah diproduksi secara missal dengan range density 3-50 lb/ft3. Sifatnya yang thermoplastic foam sehingga bisa digunakan untuk aplikasi pada suhu sampai 135C.

Contohnya adalah

1. LAST-A-FOAM produksi dari General Pastics Manufacturing Co. (USA)
2. Elfoam produksi Elliot Co (USA)

BALSA WOOD CORE

Kayu balsa adalah pilihan yang paling ekonomis diantara core yang lain dengan tetap memperhitungkan kekuatan kompresi yang tinggi, kekuatan geser (shear strength), dan daya lelah (fatique performance) yang luar biasa. Balsa adalah composit alami yang disusun dari serat lignin dan secara mikroskopik menyerupai struktur honey comb.

Proses pembuatan Balsa Core adalah mulai dari penebangan, sawmill menjadi kayu gergajian kemudian KD (pengeringan kayu) sehingga memperoleh MC 12%. Sawn timber yang kering dan stabil MC nya kemudian diolah dipabrik menjadi S4S sampai akhirnya proses laminating panel dan block. Satu hal penting sebelum laminating adalah density dan quality grading. Setelah menjadi block laminating, kemudian sisi end grainnya dibelah menjadi lembaran sesuai ketebalan yang diinginkan. End Grain Balsa Sheet kemudian disanding dan selanjutnya siap digunakan.

Penampakan end grain inilah yang mampu menunjukkan tingginya kekuatan kompresi dan kekuatan geser, syarat utama dalam membuat sandwich composite yang bagus.

End Grain Balsa Sheet bisa berupa rigid panel dan flexible panel.

Kelebihan flexible panel yaitu lebih praktis dalam aplikasinya karena bisa mengikuti contour permukaan molding. Flexible sheet dibuat dengan cara memotong rigid panel menjadi kotak-kotak kecil yang kemudian disatukan dengan fibre scrim backing.

Kekhawatiran bahwa balsa core akan membusuh jika terkena air laut/tawar dibantah oleh spesialis kelautan. Metode aplikasi resin yang baik akan melindungi balsa dari apapun seperti hanya foam.

Produsen balsa core tertua dan terbesar adalah Baltek Corp (USA) yang saat ini dibeli oleh Alcan Inc dari Kanada dan dikenal dengan Alcan Baltek Corp. Baltek memiliki 17.000 ha perkebunan balsa di Ekuador, produksi pertama sebelum PD II digunakan untuk mensuplai kebutuhan militer Inggris. Mereka melapisinya dengan veneer kayu lapis untuk bomber Mosquito.

Produk Baltek yang beredar yaitu ContourKore dan Superlite, dihasilkan dari rekayasa genetika tanaman balsa dari perkebunan mereka sehingga menghasilkan sedikit variasi kadar air dan density.

Meskipun kontra-intuitif, kayu balsa menunjukkan performa tahan api yang sangat bagus. Balsa tidak banyak mempunyai kandungan bahan bakar, dan hanya mengeluarkan asap putih tidak beracun jika dibakar. Selama kayu tidak bersentuhan dengan api, lapisan selulosanya tidak akan dikonsumsi oleh sumber panas. Berbeda dengan foam khususnya PU yang menghasilkan asap hitam dan sangat mungkin mengandung racun karena komposisi kimianya.

Inilah alasan balsa menjadi pilihan BART (Bay Area Rapid Transit) kereta api yang beroperasi di metropolitan San Fransisco. “Lebih murah dan lebih baik daya tahannya” menurut Dohn dari Baltek.

DIAB juga memproduksi balsa dari perkebunan di Ecuador dan terkenal dengan ProBalsa. Tersedia dalam 3 density yaitu 90 kg/m3, 155 kg/m3, dan 220 kg/m3. Produsen lainnya yaitu Nida-Core (USA) dengan nama brand Balsalite.

Bagaimana dengan Indonesia ? Indonesia memiliki potensi sumber daya alam. Tanaman balsa mulai ditanam walaupun dalam skala kecil yaitu hutan rakyat. Untuk HTI mungkin masih belum berminat mengembangkan jenis ini.

Produk balsa Indonesia sebagian besar diekspor untuk dibuat Balsa Core di Negara lain. Akankah potensi Market Composite Core untuk konsumsi lokal dan internasional bisa dikembangkan di Indonesia?

Selama ini para boat builder sebagian besar masih menggunakan bahan impor baik foam, honey comb, maupun balsa core. Karena harganya yang mahal, maka builder kelas menengah ke bawah lebih memilih menggunakan multipleks/plywood local dan sebagian plywood marine.

Mungkin Indonesia masih merasa kaya akan hutan alam, sehingga pemerintah/industri belum melirik segment bisnis ini.

Berangkat dari sini sibalsa™ menghadirkan ECore, end grain balsa sheet 100% Made In Indonesia. Kami mengajak engineering Indonesia untuk mengembangkannya bersama.

HONEY COMB

Honey comb adalah pilihan ketiga untuk aplikasi kelautan. Dengan daya geser dan daya kompresi yang lebih rendah disbanding foam dan balsa core, Honey Comb dengan struktur hollow berbentuk hexagonal seperti sarang lebah memiliki density lebih rendah, sehingga lebih menghemat berat. Selain itu kemampuannya menyerap suara bising dari mesin disel kapal.

Dalam perawatan, material Honey Comb lebih sulit dibanding Foam atau Balsa dan resistensi sekrup yang tidak baik.

Pabrikasi yang memproduksi Honeycomb diantaranya :

1. Nida Core
2. Plascore Inc ( Zeeland , Michigan , USA ) , produsen sarang aerospace aluminium , aramid dan stainless steel
3. Hexcel Komposit ( Dublin , California , USA ) , menawarkan HexWeb ACG ( Aluminium Commercial Grade)
4. Tricel Honeycomb Corp ( Gurnee , Illinois, USA )

sumber : composite world.com dan pengalaman penulis