Sarang Lebah dan Kampas Rem - Sebagai Kampas Sepeda Motor

Penggunaan Serat Sarang Lebah

Sebagai Penguat Kampas Rem Sepeda Motor

Sumber gambar disini

a.  Judul Penelitian

     Penggunaan Serat Sarang Lebah sebagai penguat kampas rem sepeda motor.

b.  Latar Belakang

    Rem adalah sebuah peralatan dengan memakai tahanan gesek buatan yang diterapkan pada sebuah mesin berputar agar gerakan mesin berhenti. Rem menyerap energi kinetik dari bagian yang bergerak. Energi yang diserap oleh rem berubah dalam bentuk panas. Panas ini akan menghilang dalam lingkungan udara supaya pemanasan yang hebat dari rem tidak terjadi.

     Rem merupakan sesuatu yang sangat berarti, dalam hal ini yaitu rem sepeda motor. Ada berbagai hal yang dapat mempengaruhi kekuatan dari kampas  rem yang baik diantaranya kekuatan lem, jenis material dasar, proses pemanasan dll. Akan ada Hal yang lebih penting disini mengenai material yang umumnya dipakai dalam pembuatan pembuatan klampas rem yaitu batok kelapa dan limbah kayu (grenjeng). Dalam hal ini perlu adanya material lain yang lebih memiliki nilai kekuatan yang tinggi sebagai penguat material tersebut.   

  

 Penelitian ini bersifat eksploratif yang meliputi aspek-aspek teknis, estetis dan fungsional. Tahapan penelitian meliputi seleksi dan pengolahan limbah kayu, batok kelapa dan serat sarang lebah. Penelitian ini diharapkan dapat menjadikan kualitas kampas rem sepeda motor lebih baik dan diharapkan hasil-hasil penelitian ini dapat meningkatkan apresiasi masyarakat terhadap produk-produk lokal, dan selain itu pula mengurangi kekhawatiran para pengguna sepeda motor terhadap rem mereka.

 Dalam penelitian ini, untuk mendapatkan kampas rem sepeda motor dengan kualitas yang kuat dan tahan lama. Teknik pembuatan kampas rem ini menarik karena biaya pengadaan bahan,  alat pemanas dan operasionalnya relatif  terjangkau.

c.  Rumusan Masalah

Berdasarkan tinjauan latar belakang di atas, maka timbul beberapa permalasahan yaitu:

1. Bagaimanakah teknik pembuatan kampas rem sepeda motor dengn campuran serat sarang lebah?
2. Bagaimanakah karaterisasi sifat kampas rem sepeda motor dengan campuran serat sarang lebah?
3. Bagaimanakah efisiensi dari kmpas re,m sepeda motor dengan campuran serat sarang lebah?

d.  Pembatasan Masalah

Dalam penelitian ini, peneliti membatasi penelitian yang akan dilaksanakan supaya penelitian dapat berhasil dan berjalan sesuai yang direncanakan.

     

e.   Signifikansi Penelitian

      Signifikansi penelitian ini adalah :

1. Diperoleh kempas rem sepeda motor dengan karakteristik, sifat kekuatan dan efisiensi yang lebih tinggi.
2. Diperoleh kampas sepeda motor dengan kualitas yang lebih tinggi, bermanfaat bagi para pengguna sepeda motor tentunya untuk mengurangi permasalahan atau bahaya dari kampas rem sepeda motor.

Selain itu penelitian ini merupakan penelitian dalam rangka menghasilkan kualitas yang baik bermanfaat dan mengurangi resiko negative akibat kampas rem rem yang kurang baik. Dalam penelitian ini akan kampas rem sepeda motor dengan kakuatan tinggi.

f.  Kajian Riset Sebelumnya

   Sebelumnya kampas rem sepeda motor terbuat dari bahan asbestos dan unsur-unsur tambahan lainnya seperti SiC, Mn atau Co. Berdasarkan proses pembuatannya, brakeshoes (kampas rem) sepeda motor, termasuk pada “particulate composite”. Komposit jenis ini, bahan penguatnya (reinforced) terdiri atas partikel yang tersebar merata dalam matriks yang berfungsi sebagai pengikat, sehingga menghasilkan bentuk solid yang baik. Melalui proses penekanan sekaligus pemanasan pada saat pencetakan (sintering) akan dihasilkan kekuatan, kekerasan serta gaya gesek yang semakin meningkat. Pemanasan dilakukan pada temperatur berkisar antara 130oC – 150oC, yang menyebabkan bahan tersebut akan mengalami perubahan struktur dimana antara partikel satu dengan yang lain saling melekat serta akan diperoleh bentuk solid yang baik dan matriks pengikat yang kuat. (Sulistijono, 2004).

 Proses fabrikasi seperti ini kemudian mengakibatkan harga jual kampas rem cukup mahal. Penggunaan asbes dalam pembuatan kampas rem tidak ramah lingkungan karena memiliki dampak negatif bagi kesehatan yaitu dapat menyebabkan asbestosis/ fibrosis (penebalan dan luka gores pada paru-paru), kanker paru-paru dan kanker saluran pernapasan.(Anoname. 1981). memiliki pemikiran Sebenarnya brakeshoes sepeda motor dapat dibuat dengan memanfaatkan sampah serabut kelapa dan serbuk kayu sebagai penguatnya dan resin polyester sebagai matriksnya. Selain ramah lingkungan, pemanfaatan sampah serabut kelapa dan serbuk kayu dalam pembuatan kampas rem sepeda motor memiliki kelebihan dalam hal harga produksinya yang lebih murah dibandingkan kampas rem berbahan asbestos. (alex kurniawan, 2009)

      Selama tahun 2005, masyarakat Medan mengeluhkan pencemaran lingkungan akibat limbah serbuk kayu dari perusahaan Indokarya Tetap Cemerlang (ITC) dan mengadukannya kepada Dinas LH dan ESDM Medan.Limbah tersebut mencemari produk makanan dari PT Medan Canning, sehingga ditemukan serbuk kayu pada produk makanan tersebut. (Waspada, 28 Desember 2005). Di Jawa Timur, Pabrik kayu PT Sengon Kondang Nusantara (SKN) menerima komplain masyarakat karena limbah yang dihasilkannya yang berupa debu bercampur serbuk kayu mengganggu lingkungan sekitar. Dampak polusi tersebut mengganggu aktivitas masyarakat Desa Sidoagung, Kecamatan Tempuran, Kabupaten Magelang. (Suara Merdeka, 12 Agustus 2003). Bahan-bahan tersebut (serbuk kayu dan serabut kelapa) memang terlihat tidak berguna dan tidak memiliki nilai ekonomi karena hanya bisa menjadi sampah dan merusak lingkungan, padahal sebenarnya kita dapat memanfaatkannya sebagai bahan alternatif pembuatan kampas rem sepeda motor.

g. g.  Kerangka Teori

Material yang digunakan untuk lapisan rem harus mempunyai ciri-ciri sebagai berikut (Zainuri, 2010):

1. Mempunyai koefisien gesek yang tinggi.
2. Mempunyai laju keausan yang rendah.
3. Mempunyai tahanan panas yang tinggi.
4. Mempunyai kapasitas disipasi panas yang tinggi.
5. Mempunyai koefisien ekspansi termal yang rendah.
6. Mempunyai kekuatan mekanik yang mencukupi.
7. Tidak dipengaruhi oleh moisture (embun) dan oil (minyak).

h.  Material Kampas

Persyaratan bahan untuk kampas rem, baik untuk drum ataupun disk sangatlah sulit. Di samping agar dapat memberikan koefisien gesek yang tinggi, juga diharapkan tidak terpengaruh oleh temperatur, tekanan, kecepatan gesek, air, oli dan secara mekanis harus mampu di keling atau di lem pada sepatunya, tidak menimbulkan suara (noise) akibat pengereman, berharga murah dan mempunyai umur pakai yang lama (Lubi, 2001).

Bahan dasar kampas secara umum adalah asbestos dilengkapi dengan bahan inorganic seperti: logam oksida, sulphat, Mn atau Codan silikat. Semuanya dilekatkan bersama dengan berbagai resin organik, karet dan lain-lain.kampas rem dari bahan asbestos hanya memiliki I jenis fiber yaitu asbes yang merupakan komponen yang menimbulkan karsinogenik, sehingga kampas rem ini memiliki kelemahan pada saat kondisi basah yang mengakibatkan efek licin waktu pengereman. Kampas rem yang terbuat dari asbestos hanya bisa bertahan sampai dengan suhu 200⁰C rem asbestos akan blong (fading) pada temperature 200⁰C (Waskito, 2008). Namun saat ini banyak digunakan material sintetis dimana semua bahan dicampur jadi satu termasuk asbestos fibres, kawat seng dan kuningan dengan menambahkan resin bahan pengikat. Sehingga dengan demikian lebih mudah untuk ditambahkan bahan lain guna meningkatkan kemampuan dari kampas rem, yang kemudian dikenal dengan tipe cetak (moulded type)(Lubi, 2001).

Bahan kampas rem asli adalah kampas rem yang terbuat dari bahan non asbestos biasanya terdiri dari 4 s/d 5 macam fiber diantaranya Kevlar, steel fiber, rock wool, cellulose dan carbon fiber yang memiliki serat panjang. Bilamana bahan menggunakan kampas rem non asbestos yang memiliki beberapa jenis fiber maka efek licin tersebut dapat teratasi. Kampas rem non asbestos bertahan sampai 360⁰C sehingga cenderung stabil (tidak blong).Bahan kampas rem non asbestos yang terbuat dari material berkualitas seperti Kevlar/aramid. Kevlar ini bahan yang digunakan untuk baju anti peluru di mana Kevlar mampu menghambat laju putaran peluru sampai berhenti, jadi pada dasarnya Kevlar itu menghentikan putaran peluru bukan memantulkan peluru seperti baja.Inilah yang kadang kadang orang berpendapat non asbestos keras padahal tidak, terbukti putaran peluru bisa dihentikan apalagi putaran rotor atau drum kendaraan bermotor (Waskito, 2008).

Berdasarkan proses pembuatannya, kampas rem tromol (brake shoes) sepeda motor bahan penguatnya (reinforced) terdiri atas partikel yang tersebar merata dalam matriks yang berfungsi sebagai pengikat, sehingga menghasilkan bentuk padatan yang baik. Melalui proses penekanan sekaligus pemanasan pada saat pencetakan (sintering) akan dihasilkan kekuatan, kekerasan serta gaya gesek yang semakin meningkat. Pemanasan dilakukan pada temperatur berkisar antara 130⁰C-150⁰C, yang menyebabkan bahan tersebut akan mengalami perubahan struktur dimana antara partikel satu dengan yang lain saling melekat serta akan diperoleh bentuk solid yang baik dan matriks pengikat yang kuat (Setiyanto, 2009).

Kemampuan bahan material kampas rem setiap kendaraan memiliki titik kritis masing-masing. Titik kritis bahan material kampas rem, ditunjukan dengan mengerasnya permukaan kampas rem dan menjadi licin. Keadaan seperti itu yang mengakibatkan kendaraan mengalami pengereman kurang maksimal

i.  Sifat Mekanik Kampas Rem

Masing-masing tipe sepeda motor memiliki bentuk serta kualitas bahan kampas rem khusus. Secara umum bagian-bagian kampas rem terdiri dari daging kampas (bahan friksi), dudukan kampas (body brake shoe) dan 2 buah spiral. Pada aplikasi sistem pengereman otomotif yang aman dan efektif, bahan friksi harus memenuhi persyaratan minimum mengenai unjuk kerja, noise dan daya tahan.Bahan rem harus memenuhi persyaratan keamanan, ketahanan dan dapat mengerem dengan halus.Selain itu juga harus mempunyai koefisien gesek yang tinggi, keausan kecil, kuat, tidak melukai permukaan roda dan dapat menyerap getaran.

Sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan (seperti komponen yang terbuat dari bahan tersebut) untuk menerima beban/gaya/energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan/komponen tersebut. Sering kali bila suatu bahan mempunyai sifat mekanik yang baik tetapi kurang baik pada sifat yang lain, maka diambil langkah untuk mengatasi kekurangan tersebut dengan berbagai cara yang diperlukan. Untuk mendapatkan standar acuan tentang spesifikasi teknik kampas rem, maka nilai kekerasan, keausan, bending dan sifat mekanik lainnya harus mendekati nilai standar keamanannya. Adapun persyaratan teknik dari kampas rem komposit yakni:

a. Untuk nilai kekerasan sesuai standar keamanan 68 – 105 (Rockwell R).

b. Ketahanan panas 360 ⁰C, untuk pemakaian terus menerus sampai dengan

250 ⁰C.

c. Nilai keausan kampas rem adalah (5 x 10^-4 - 5 x 10^-3 mm²/kg)

d. Koefisien gesek 0,14 – 0,27

e. Massa jenis kampas rem adalah 1,5 – 2,4 gr/cm³

f.  Konduktivitas thermal 0,12 – 0,8 W.m.°K

g. Tekanan Spesifiknya adalah 0,17 – 0,98 joule/g.°C

h. Kekuatan geser 1300 – 3500 N/cm²

i. Kekuatan perpatahan 480 – 1500 N/cm²   

      Sumber : (www.stopcobrake.com/en/file/en.pdf/SAEJ661)

j. Rem Tromol

Tipe drum, rem ini terdiri dari sepasang kampas rem yang terletak pada piringan yang tetap (tidak ikut berputar bersama roda), dan drum yang berputar bersama roda. Dalam operasinya setiap kampas rem akan bergerak radial menekan drum sehingga terjadi gesekan antara drum dan kampas rem (Sen, 2008).

Pada rem tromol, penghentian atau pengurangan putaran roda dilakukan dengan adanya gesekan antara kampas rem dengan tromolnya. Pada saat tuas rem tidak ditekan kampas rem dengan tromol tidak saling kontak. Tromol rem berputar bebas mengikuti putaran roda, tetapi pada saat tuas rem ditekan lengan rem memutar cam pada sepatu rem sehingga kampas rem menjadi mengembang dan bergesekan dengan tromolnya. Akibatnya putaran tromol dapat ditahan atau dihentikan.

 Rem drum mempunyai kelemahan kalau terendam air, tidak dapat berfungsi dengan baik karena koefisen gesek berkurang secara nyata/banyak. Oleh karena itu mulai ditinggalkan dalam dunia otomotif dan mengantinya dengan rem cakram (Sen, 2008)

Untuk mengetahui besarnya gaya gesek yang ditimbulkan oleh kampas rem tromol dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Untuk benda yang diam menggunakan rumus :

F_g = F.................................................................................................. (2-1)

Untuk benda tepat akan bergerak ( gaya gesek mencapai maksimum )

F_s = μ_s . N............................................................................................ (2-2)

Untuk benda bergerak menggunakan rumus :

F_k = μ_k . N............................................................................................ (2-3)

Besarnya torsi yang diserap oleh rem adalah

T = F_out . r

Dengan : F_g = Gaya Pegas ( N )

F_s = Gaya Gesek Statis (N)

F_k = Gaya Gesek Kinetik (N)

k = Konstanta Pegas ( N/mm)

N = Gaya Normal = F_out  ( N )

μ_s = Koefisien Gesek Statis

μ_k = Koefisien Gesek Kinetik

r = jarak ( mm )

T = Torsi ( Nmm)

k.  Efisiensi Pengereman

Untuk mengetahui karakteristik dari kemampuan pengereman pada kendaraan, seringkali digunakan perhitungan efisiensi pengereman. Efisiensi pengereman (breaking efficiency) adalah didefinisikan sebagai perbandingan dari perlambatan maksimum yang dapat dicapai dalam unit gravitasi g sebelum terjadinya lock pada ban dengan koefisien adhesi dari jalan μ, dan dirumuskan sebagai berikut (Lubi, 2001).

............................................................................................................... (2-4)

Dengan a = perlambatan maksimum (m/s²)

g = gravitasi ( m/s²)

μ = koefisien adhesi

Efisiensi pengereman mengindentifikasikan tingkat sampai sejauh mana kendaraan tersebut memanfaatkan koefisien adhesi jalan yang tersedia selama pengereman (Lubi, 2001).

l.  Metode Penelitian

Penelitian ini akan dilaksanakan dengan menggunakan metode eksperimen.
Prosedur-prosedur pelaksanaan pembuatan kampas rem sepeda motor dengan penguat serabut kelapa dan serbuk kayu adalah sebagai berikut :

a.  Persiapan alat dan bahan. Bahan meliputi bahan baku produk (serbuk serat sarang tawon, serbuk kayu, serbuk serbut kelapa,  resin 208b, katalis, vaselin, lem besi, rem sepeda motor bekas yang sisa kampasnya telah dibersihkan) dan bahan cetakan (plat baja, timbangan badan, ulir baja, mur dan baut) serta katoda las. Peralatan meliputi alat mekanik (gergaji besi, palu, gerinda, mesin drill, dll), perangkat las busur listrik.

b. Pembuatan cetakan. Cetakan terdiri dari alat penekan dan cetakan produk. Alat penekan didesain dengan bentuk seperti alat penekan tambal ban yang bocor. Hanya saja, untuk ujung penekan dari alat penekan ini (mata penekan), digunakan rem sepeda motor bekas yang tidak berkampas. Cetakan produk dibuat dari plat besi agar cukup kuat menerima pembebanan dari alat penekan. Dalam desain cetakan produk kampas rem, plat besi dibentuk mengikuti bentuk lengkungan kampas rem. Sehingga nantinya pas dengan ujung penekannya yaitu rem sepeda motor bekas yang tidak berkampas. Prinsip kerjanya adalah bahan yang akan dicetak diberi tekanan yang besarnya tertentu dengan tujuan memperoleh persebaran partikel penguat dalam matriks yang lebih uniform sehingga didapatkan padatan kampas rem yang baik. Selain itu untuk menjaga agar kualitas bahan dari produk yang satu dengan yang lain sama maka penekanan harus sama besar.

Gmbar 1.cetakan produk kampas rem

c.  Pencampuran bahan. Serbuk kayu dan serbuk serabut kelapa dihaluskan (diselep) dan disaring dengan saringan 50 mesh kemudian keduanya dicampur dengan perbandingan 40 : 60. (Serbuk kayu = 40 dan serbuk serabut kelapa = 60). Resin 208b (tak jenuh) dituangkan ke dalam gelas ukur dan dituang ke campuran serbuk kayu dan serabut kelapa dan diaduk hingga persebaran partikel merata. Fraksi volume campuran serbuk kayu dan serbuk serabut kelapa dalam resin adalah 40% atau dengan perbandingan 40 : 60. ( campuran serbuk kayu dan serabut kelapa = 40, resin = 60). Kemudian dituangkan katalis secukupnya, diaduk hinggá katalis menyebar merata, dan diaduk terus samapai dituang ke cetakan. 

Gambar 2. Campuran serbuk serabut kelapa dan serbuk kayu

d. Pencetakan. Proses hasil dari pencampuran kemudian dituang secara merata ke dalam cetakan produk yang sebelumnya, permukaan bagian dalamnya telah diolesi vaseline secukupnya, kemudian sesegera mungkin diberi penekanan dengan alat penekan. Setelah itu bahan didiamkan selama beberapa waktu dengan maksud memberikan waktu bagi katalis untuk bereaksi dengan bahan. Lama waktu yang dibutuhkan tergantung dari banyaknya katalis yang ditambahkan pada bahan. Semakin banyak katalis dalam bahan semakin cepat reaksi terjadi sehingga semakin cepat bahan memadat.

e.  Pengeluaran produk dari cetakan.

f. Kampas rem kemudian dilem dengan menggunakan lem besi dan dilekatkan dengan rem yang tidak berkampas yang telah dipersiapkan sebelumnya.

g. Setelah dilekatkan, kampas rem dirapikan ketebalannya hingga sekiranya muat dengan ruang rem pada sepeda motor. Dalam proses ini dapat digunakan gerinda. 

Gambar 2. Prosedur penelitian

m. Daftar Pustaka

• Anoname. 1981. ”Penggunaan Asbestos Secara Aman. Konvensi K3.
• Brady, George S. & Clauser, Henry R. 1986. 12th Edition Materials Handbook. McGraw Hill, Inc. : New York
• Fathurahman, Imam. 2006. ”Kampas Rem 5000 Rupiah”. Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Surabaya.
• Harjadi dan prasetyo, 2006, “Rancang Bangun Peralatan Carbonizer Untuk Proses Karbonisasi Briket Serbuk Kayu” dalam . www.iptek.net.com, dikunjungi : 28 Nopember 2006.
• Kompas, 2001, “Pemkot Tutup Puluhan TPS”, Kompas, 06 April 2001.
• Suara Merdeka, 2003, “Debu Bercampur Serbuk Kayu Cemari Lingkungan Sidomukti”. Suara Merdeka. 12 Agustus 2003.
• Sulistijono. 2004. “Material Komposit“. Jurusan Teknik Material dan Metalurgi ITS, Surabaya.
• Tempo, 2003, ”Pemkot Pekanbaru Akan Panggil Pencemar Sungai Siak”. Tempo, 11 Juni 2003.
• Waspada, 2005, “50 Kasus Pencemaran Lingkungan di Medan”, Waspada, 28 Desember 2005.
• ---------, ”Brake System Road Test Code”, SAE J108a, 1986 SAE Handbook, Volume 2, Parts & Components, Society of Automotive Engineers, Inc
• --------, ”Standart Test Method for Composites”, ASTM D 638M – 84, 1986 Annual Book of ASTM Standart, Volume 15.03, Space Simulation; Aerospaces Materials; High Modulus Fibers and Composites, American Society for Testing and Materials Inc.