natural fiber reinforced composite as prosthesis
TRANSCRIPT
LOGO
Natural Fiber-Reinforced Composite as Prosthesis
Gana Damar Kusuma 0806331582
Kuswarini 0806331651
M Dimas Sanjaya 0806331670
M Ekaditya Albar 0806331683
Mia Diniati 0806331720
Outline
Mind Map
Latar Belakang
Desain Produk
Proses Manufaktur
Aplikasi
Mind Map
Prosthesis
Natural Fibre Reinforced Composite
What?
How?
Who?
Why?
Latar Belakang
Prosthesis
Berasal dari bahasa
Yunani: Prostithenai yaitu
menambahkan.Definisi:
Alat tambahan buatan
yang digunakan untuk
mengganti dari anggota
tubuh yang hilang akibat
kecelakaan, penyakit atau
cacat.
Data statistik:
• Sekitar 20.000-
30.000/tahun
• Usia puncak amputasi:
50 – 75 tahun (terkait
dengan pembuluh darah
dan diabetes melitus)
• Pada anak – anak 60%
amputasi karena
kelainan bawaan
Data
Penyebab Amputasi
• Penyakit pembuluh
darah arteri akibat
merokok atau
komplikasi diabetes
• Frostbite
• Luka bakar
• Kanker tulang
• Infeksi tulang berat
• Bawaan lahir
• Kecelakaan kendaraan
Latar Belakang
Natural Fiber
Harga Prosthesis
Carbon Fiber Reinforced:
• Elbow: $1200-$1200
• Trans tibial: $3900-$6900
• Knee disarticulation:
$5700- $7800
• Trans femoral: $5700-
$12000
• Hip disarticulation: $7800-
$12600
Jenis Prosthesis
Jenis Prosthesis berdasarkan Bahan Baku:
• Polypropylene
• Polyethylene
• Carbon Fiber Reinforced
Composite(fiber:$37/ton)
• Glass Fibre
Composite(fiber:$350/ton)
Natural fibre digunakan:
Bamboo Fiber
Bamboo fiber: $5/ton
Maka akan menghasilkan:
Produk yang lebih murah
dan mudah diidapatkan.
Konvesional:Matriks: Polimer
Reinforcement:
karbon atau glass
fibre
Prosthesis
Rekayasa Produk:
Matriks: Polimer
Reinfrocement:
Natural Fiber
Bamboo Fiber
Desain Produk
Client Requirement
Berat jenis yang ringan
Kekuatan dan fleksibilitas yang baik
Memiliki ketahanan terhadap air yang baik
Mudah untuk digunakan
Memiliki waktu penggunaan yang lebih lama
(durability)
Design Requirement
Standards and Specifications
ISO 22675 = International Standars for prosthetic feet
ASTM D4762-04 = Standard Guide for Testing Polymer Matrix Composite
Materials
ASTM D3039 = Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix
Composites material
ASTM D5229 = Test Method for Moisture Adsorption Properties and
equilbrium Conditioning of Polymer Matrix Composites
ASTM E 1049 = Standard Practices for Cycle counting in fatigue analysis
ASTM 3479 = Test Method for Tension – Tension Fatigue of Polymer Matrix
Composite Material
Standards and Specifications
Performance Requirements:
Penyimpanan dan Pelepasan energi
Energi absorpsi
Kestabilan terhadap kondisi tanah
Rotasi
Berat
Suspensi
Mobilitas yang baik
Ketahanan terhadap air yang baik
Hemat biaya
Desain Produk
Desain Produk
Contoh Desain Prosthesis untuk Kaki Palsu
Material Epoksi
Serat Alami Bambu(Bamboo Natural Fiber)
Proses PembuatanKomposit
Proses Manufaktur
Material epoksi bersifat termoset dan memiliki sifatmekanis yang baik.
Material termoset kaku dan tidak mengalamiperubahan bentuk seperti material elastomer dantermoplastik.
Material epoksi memiliki respons terhadapperlakuan panas dan kimiawi lebih baik darimaterial termoplastic sehingga cocok digunakansebagai matriks komposit.
Material Epoksi
Material Epoksi
Properties Epoxy
Density (g/cm2) 1.01 – 2.00
Flexural Modulus (MPa) 0.0686 – 12400
Tensile Strength (MPa) 0.00621 – 77.5
Tensile Elongation 0.4 – 7.9 %
Rockwell Hardness 105 – 118
Notched Izod Impact (J/m) 11 - 64
Sifat – Sifat Material Epoksi
MaterialDensitas
(g/cm2)
Kekuatan tarik
(MPa)
Modulus young
(GPa)
Elongasi
(%)
Bamboo 1,4 500-740 30-50 2
E-glass 2,5 1200-1800 72 2,5
Carbon 1,4 4000 235 2
Perbandingan Bamboo Fibre dengan Glass Fibre dan Carbon Fibre
Meskipun sifat mekanisnya lebih rendah daripada glass fibre dan carbon fibre, serat
bambu lebih dipilih karena sifat ramah lingkungannya.
Dengan proses hydrolysis alkalization dengan multi-phase bleaching :
1. Daun bambu dan batang diekstrak dan dihancurkan.
2. Selulosa bambu hasil penghancuran direndam pada
larutan natrium hidroksida dengan kadar 15-20% pada
suhu antara 200-250C selama 1-3 jam.
3. Selulosa basa dari bamboo lalu ditekan, dihancurkan
dan dikeringkan selama 24 jam.
4. Penambahan karbon sulfida untuk mensulfurisasi.
Pembuatan Serat Bambu
5. Penguapan karbon sulfida melalui proses decompression
dan menghasilkan selulosa natrium xanthogenate.
6. Selulosa natrium xanthogenate ditambahkan Natrium
Hidroksida.
7. Serat selulosa bamboo dimasukkan melalui pipa semprot
yang berputar ke container yang mengandung larutan asam
sulfur yang akan mengeraskan selulosa viscose natrium
xanthogenate dan mengubah kembali menjadi benang serat
selulosa bambu.
8. Hasilnya akan kembali diputar menjadi benang serat bambu
dan siap digunakan untuk fabrikasi.
Pembuatan Serat Bambu
Serat Bambu
Bambu sebagai Natural FibreComposite
Untuk pembuatan natural fiber-reinforced composite, proses
yang umumnya digunakan adalah proses Resin Transfer
Moulding (RTM). Proses ini membutuhkan cetakan yang berguna
sebagai pembentuk desain produk prosthesis yang diinginkan.
Proses Pembuatan Komposit
Proses Resin Transfer Moulding (RTM)
Tahapan proses :
1. Serat alami bambu yang akan digunakan sebagai penguat composite
diletakkan di cetakkan.
• Kadar serat alami antara 10-20% dari volume total produk.
• Apabila melebihi 30%, maka akan menghambat kemampuan
permeabilitasnya.
2. Cetakan ditutup dengan menggunakan tekanan rendah (low pressure)
3. Resin epoksi diinjeksikan melalui nozzle yang ada.
4. Lakukan penekanan lagi dengan tekanan rendah (low pressure)
Proses Pembuatan Komposit
Keuntungan proses ini adalah:
Hasil produksi memiliki permukaan yang baik pada kedua sisinya
Menghasilkan ketebalan yang sama pada produk
Menggunakan tekanan yang rendah (low pressure)
Produk yang dihasilkan sudah hampir mendekati produk jadi.
Menyisakan sedikit sampah / waste
Dapat memproduksi produk dengan bentuk yang susah dan berongga.
Menghasilkan produk dengan dimensi yang akurat
Proses Pembuatan Komposit
Cara Pemakaian Artificial Legs
1
98765
432
Keunggulan Serat Alami:
Mengurangi berat
Dapat didaur ulang
Sebagai langkah untuk bumi
hijau (green movement)
Mengurangi molding cycle
Biaya yang lebih kompetitif
Performance material yang lebih
baik
Karakteristik Natural Fibre
Keterbatasan Serat Alami:
Kekuatan rendah bila
dibandingkan dengan yang lain
Kualitas tergantung iklim
Tidak tahan temperatur
Harga tergantung kondisi
pertanian
Aplikasi Prosthesis
LOGO
Pertanyaan
Ardiles:
Penguat kenapa ga pake material bio lainnya?
Rian:
Karakteristik bambu yang baik untukprosthesis?