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?