Material FIberglass adalah salah satu jenis bahan fiber komposit yang memiliki keunggulan yaitu kuat namun tetap ringan. Walaupun tidak sekaku dan seringan bahan carbon fiber, fiberglass lebih ulet dan relatif lebih murah di pasaran. Fiberglass biasa digunakan untuk bahan pembuatan pesawat terbang, perahu, bodi atau interior mobil, perlengkapan kamar mandi, kolam renang, septic tank, tangki air, atap, perpipaan, dinding isolator, papan selancar, tong sampah dan lain-lain.
Material komposit itu sendiri adalah material yang terdiri dari dua komponen yaitu penguat (reinforcement) berupa serat dan pengikat (matrix) berupa plastik, sehingga menghasilkan kombinasi sifat yang kaku, kuat dan ringan (Untuk mempelajari material komposit secara umum, baca disini).
Pada komposit fiberglass, komponen penguat tersebut adalah serat kaca. Kaca yang kita kenal sehari-hari memiliki sifat yang mudah retak dan pecah, hal tersebut diakibatikan karena kekerasan permukaan kaca yang terlalu tinggi, sehingga memudahkan proses perambatan retak pada permukaan kaca walaupun dengan sedikit saja cacat atau beban. Untuk menghindari retak awal atau cacat pada permukaan kaca tersebut, kaca dibuat benang yang sangat tipis dengan diameter sekitar 5-25 mikrometer. Diamter yang sangat kecil tersebut membuat serat kaca yang sangat kuat ini tidak diberikan kesempatan untuk mendapatkan cacat permukaan yang menjadi awal perambatan retak. Serat-serat kaca yang kecil ini dipintal untuk kemudian disusun menjadi bentuk jahitan (woven), bulu-bulu yang disatukan membentuk lembaran (chopped strand mat), potongan-potongan kecil (chopped strand) ataupun benang panjang yang kontinyu (continuos roving). Fiberglass sering juga dikenal dengan nama Glass-reinforced plastic (GRP) atau glass-fiber reinforced plastic (GFRP) karena terdiri dari komponen glass-fiber dan dikuatkan dengan plastik (resin).
woven rooving:
Chopped strand mat:
Chopped Strand:
Continuos roving:
Namun, diameter yang sangat kecil tersebut membuat serat kaca mudah untuk tertekuk (buckling). Bayangkan sebuah tongkat yang sangat panjang dengan diameter yang sangat kecil, jika kita tekan kedua bagian ujungnya kearah dalam pasti tongkat tersebut akan bengkok. Hal ini dikenal dengan istilah buckling. Untuk menghindari hal tersebut, fabrik atau mat fiberglass ini “diikat” dengan bahan semacam lem yang jika dicampur dengan katalis (pemercepat proses reaksi kimia) akan kering dan menjadi bahan yang keras dan getas yang disebut dengan istilah resin. Kombinasi kekerasan dari resin kering dan kekuatan dari serat fiberglass inilah yang membuat bahan paduan komposit fiberglass menjadi kuat, keras dan ulet. Selain mencegah buckling, resin juga berfungsi untuk meratakan tegangan antara serat satu dengan serat lainya, sehingga komposit dapat menahan beban yang berat. Ibaratkan mematahkan satu batang lidi akan jauh lebih mudah daripada mematahkan ratusan batang lidi secara bersama-sama.
Proses pembuatan komponen berbahan fiberglass pun bermacam-macam. Berikut rankuman dari masing-masing proses tersebut:
- Filament winding
Proses ini biasa dilakukan untuk membuat produk-produk berbentuk silinder dangan arah serat tertentu. Proses filament winding dilakukan dengan memutar cetakan bersamaan dengan menarik serat fiber yang sudah dibasahi dengan resin membentuk pola tertentu. Fiberglass yang digunakan pada proses ini adalah jenis continuos roving.
2. Hand Lay-up
Hand Lay-up merupakan proses fabrikasi fiberglass yang paling sederhana dan paling banyak digunakan untuk kalangan industri menengah kebawah. Proses ini dilakukan dengan cara meratakan fiberglass dengan jenis woven roving atau choped strand mat yang dibasahi dengan resin cair ke dalam cetakan secara manual menggunakan tangan.
3. Spray lay-up
Proses fabrikasi yang banyak dipakai di industri kapal dan perahu adalah spray up. Resin dan fiberglass dalam bentuk chopped strand dicampur dan disemprotkan ke cetakan kemudian diratakan dengan tanggan yang pada umumnya menggunakan alat bantu berupa roller. Sebelum menjadi choped strand, fiberglass sebelumnya berbentuk continuos roving yang dipotong oleh alat sprayer. Proses ini dapat dilakukan untuk bentuk-bentuk yang kompleks dengan banyak lengkungan, yang sulit dilakukan pada proses hand lay-up biasa karena fiberglass jenis woven roving dan choped strand mat memiliki keterbatasan untuk cetakan dengan kurva-kurva yang kompleks.
Untuk mendesain part-part atau struktur yang terbuat dari material komposit, salah satu cara untuk menganalisisnya secara lebih detail namun komprehensif adalah menggunakan metode komputasi yaitu Finite Element Method (FEM); Karena selain kompleksitas dari struktur yang ada, sifat dari material komposit yang anisotropic (berbeda ke berbagai arah) membuatnya sangat kompleks untuk dianalisis secara analitis. Contoh dari software FEM yang sangat banyak dan robust digunakan di industri terutama untuk analisis material seperti komposit adalah MSC Nastran, dengan user interface generasi terbaru MSC Apex.
Kemudian, untuk mendesain mikrostruktur dari material komposit itu sendiri secara lebih detail dan insightfull, terdapat juga software FEM yang didedikasikan khusus untuk desain struktur mikro komposit, yaitu Digimat, yang dapat anda saksikan demo nya di bawah ini:
