Kebutuhan terhadap material yang ringan, tetapi mampu menahan beban dan benturan, menjadi salah satu tantangan dalam pengembangan teknologi material.
Berbagai sektor industri membutuhkan material yang tidak hanya memiliki kekuatan mekanis yang baik. Namun, juga mampu menyerap energi ketika mengalami tumbukan.
Salah satu pendekatan yang dapat dikembangkan adalah menggabungkan dua jenis logam dengan karakteristik berbeda menjadi struktur laminasi.
Berangkat dari permasalahan tersebut, Indratma Fawaz, mahasiswa Program Studi S1 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Malang (UM), melakukan penelitian mengenai kombinasi aluminium AA6061 dan baja tahan karat SS304.
Penelitian ini berfokus pada pengaruh ketebalan lapisan SS304 terhadap kemampuan struktur laminasi dalam menyerap energi benturan.
Spesimen laminasi aluminium AA6061 dan baja tahan karat SS304 dengan variasi ketebalan lapisan. Sumber: Dokumentasi penelitian – Indratma Fawaz.
Gabungkan Dua Material dengan Karakteristik Berbeda
Aluminium AA6061 dipilih sebagai lapisan utama karena memiliki karakteristik ringan dan banyak digunakan dalam bidang rekayasa. Sementara itu, baja tahan karat SS304 digunakan sebagai lapisan tambahan untuk mengevaluasi pengaruhnya terhadap respons mekanis struktur ketika menerima beban benturan.
Dalam penelitian ini, spesimen dibuat dengan ketebalan total tetap sebesar 10 mm. Variasi dilakukan pada lapisan SS304, yaitu 3 mm, 4 mm, dan 5 mm.
Ketebalan lapisan AA6061 kemudian disesuaikan agar dimensi keseluruhan tetap sama. Selain ketiga variasi tersebut, aluminium AA6061 tanpa lapisan baja juga digunakan sebagai spesimen pembanding.
Kedua material digabungkan menggunakan metode adhesive bonding dengan perekat epoksi berbasis logam. Sebelum proses perekatan, permukaan material diamplas dan dibersihkan menggunakan aseton.
Selanjutnya, kedua lapisan direkatkan, dijepit, dan dibiarkan selama 24 jam pada suhu ruang hingga proses pengerasan perekat selesai.
Menguji Kemampuan Material Menyerap Benturan
Untuk mengetahui kemampuan material dalam menyerap energi benturan, penelitian ini menggunakan pengujian Charpy sesuai standar ASTM E23. Pengujian dilakukan menggunakan mesin Gotech Impact Testing Machine GT-7052-30 dengan kapasitas energi maksimum 300 joule.
Melalui pengujian ini, setiap spesimen menerima tumbukan dari pendulum sehingga energi yang diserap selama proses patahan dapat diketahui.
Nilai tersebut kemudian digunakan untuk membandingkan respons impak antara aluminium monolitik dan struktur laminasi dengan variasi ketebalan SS304.
Selain pengujian eksperimental, penelitian ini juga menggunakan simulasi numerik melalui ANSYS Workbench 2023 R2 dengan modul Explicit Dynamics. Simulasi dilakukan dengan memodelkan spesimen dan pendulum untuk menganalisis respons material selama tumbukan berlangsung.
Beberapa parameter yang diamati meliputi energi terserap, tegangan von Mises, regangan plastis ekuivalen, deformasi total, serta perubahan gaya dan energi terhadap waktu.
Penggabungan pengujian langsung dan simulasi ini memberikan dua sudut pandang dalam memahami perilaku struktur laminasi ketika menerima beban impak.
Simulasi numerik menggunakan ANSYS Explicit Dynamics untuk menganalisis respons mekanis struktur laminasi saat menerima tumbukan. Sumber: Dokumentasi penelitian – Indratma Fawaz.
Lapisan Baja yang Lebih Tebal Belum Tentu Menghasilkan Penyerapan Energi Lebih Tinggi
Hasil pengujian menunjukkan bahwa seluruh spesimen laminasi mampu menyerap energi lebih tinggi dibandingkan aluminium AA6061 monolitik yang mencatatkan energi sebesar 48,21 joule.
Dari ketiga variasi laminasi, konfigurasi 37AS dengan ketebalan SS304 sebesar 3 mm menghasilkan energi terserap tertinggi, yaitu 98,31 joule. Nilai tersebut sekitar 104 persen lebih tinggi dibandingkan spesimen aluminium monolitik. Sementara itu, konfigurasi 46AS menghasilkan 85,00 joule dan 55AS sebesar 78,89 joule.
Perbandingan energi terserap pada spesimen aluminium monolitik dan struktur laminasi dengan variasi ketebalan SS304. Sumber: Dokumentasi penelitian – Indratma Fawaz.
Temuan tersebut memperlihatkan bahwa penambahan ketebalan baja tahan karat tidak selalu meningkatkan kemampuan penyerapan energi secara proporsional.
Perbandingan ketebalan antara aluminium dan baja diduga turut memengaruhi distribusi beban, transfer beban antarlapisan, serta perilaku deformasi ketika terjadi benturan.
Hasil simulasi juga menunjukkan bahwa struktur laminasi memiliki deformasi maksimum yang lebih rendah dibandingkan aluminium monolitik. Nilai deformasi pada spesimen laminasi berada pada rentang 9,66–9,76 mm, sedangkan aluminium monolitik mencapai 27,50 mm.
Struktur laminasi juga menunjukkan regangan elastis sedikit lebih rendah, tetapi menghasilkan tegangan von Mises yang lebih tinggi.
Pengamatan setelah pengujian menunjukkan adanya pemisahan antarlapisan atau delaminasi pada seluruh spesimen laminasi.
Namun, pengamatan yang tersedia belum cukup untuk memastikan apakah kegagalan terjadi pada antarmuka perekat atau di dalam lapisan perekat itu sendiri.
Membuka Peluang Pengembangan Material Laminasi
Penelitian ini memberikan gambaran bahwa penggabungan aluminium AA6061 dan baja tahan karat SS304 berpotensi menghasilkan struktur dengan kemampuan penyerapan energi benturan yang lebih baik dibandingkan aluminium monolitik.
Namun, ketebalan setiap lapisan perlu diperhatikan karena perubahan komposisi ketebalan dapat menghasilkan respons impak yang berbeda.
Penelitian ini dibimbing oleh Prof. Dr. Ir. Andoko, S.T., M.T., dengan Riduwan Prasetya, S.T., M.T. sebagai anggota tim penelitian. Hasil penelitian juga dipresentasikan dalam International Conference on Advanced Materials and Technology (ICASMAT) 2026 pada 15 Oktober 2026.
Melalui penelitian ini, pengembangan material laminasi diharapkan dapat menjadi salah satu alternatif pendekatan dalam merancang material teknik yang mampu memberikan respons lebih baik ketika menerima beban benturan.
