SKRIPSI · 2018. 1. 5. · SKRIPSI “ANALISA PENGUJIAN MEKANIK MATERIAL BOVINE HIDROKSIAPATIT...

SKRIPSI

“ANALISA PENGUJIAN MEKANIK MATERIAL BOVINE

HIDROKSIAPATIT (BHA)/SHELLAC/TEPUNG SORGUM”

Dosen Pembimbing I : Dr. Joko Triyono, S. T., M. T.

Dosen Pembimbing II : Dr. Abu Masykur, S.Si., M.Si.

Disusun Oleh :

PLATINO DANANJAYA SUYOKO

NIM: I0413042

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2017

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGIUNIVERSITAS SEBELAS MARET - FAKULTAS TEKNIK

PROGRAFI STUDI 51 TEKNIK MESINJl lr Sutami No. 36A Kentingan Surakarta Telp. 0271 632163 rveb: mesin.ft.uns.ac-id

NamaNfM

BidangPernbimbing 1

Pembimbing 2

PenguJf

SURATTI'GAS FEI.IBI]IIBIil{G DAII FEilGUII TI'GA$ AKHIRFRffiR*H SAruArm TEKHTK lrEsrlr UHs

Program Studi :51Teknik lrlesinNcrnor : O8O5/[AJSI/O3/XOI7

:PLrATll{O trAl{A!*rAYA SlIYOKO:1{}413O42

:llrau Bahaa:DR. JOXQ TRIYOIIO, ST, lfiTl196gt625 199702 1OOI:DR. AEU HASYKU& SSi *tSifi.971&*261997O21OO1

: !. WAHYU FURnnO RAHARJO, ST,ltlTlx9?20229200$1410012. Sukr*aii lndrc Cahyono, ST, fdErgt198308L82S1{S410$1

I*,ilata Kuliah Pendukungl "TEKlrOLffi I SERBUK{I lS04O2S-I5l2.TEKI{OLOGT XCrdFOSrrtUSgttS-I.5}3.TE KHALO€I DAH FAOSES PE?IE5 I HAil{niSO50 13- 15}

Judul Tugas Akhir

"AHALISA pENGt IIAN HEKeillK MATERIAL EOVlltlEHYDROXYAPATITC { B HA}IS H E LLAC/TE P U T'I G 50 RG U M,'

Ternbusan:L. Flahasiswa ybs.2. Dosen Pembimbing TA ybs.3. KoordinatorTA.4. Arsip.

Halldari thal.

ANALISA PENGUJIAN MEKANIK MATERIAL BOVINE HYDROXYAPATITE(BHA)ISHELLAC/TEPUNG SORGUM

Disusun Oleh

PTATTNO DANANJAYA SUYOKONIM:1O413O42

Dosen Pembimbing L Dosen Pembimbing 2

DR. JOKO TR|YONO, ST, MTNlP. 196906251997021001

DR. AB YKUR, SSi MSiNt P. 197iO4261997021001

Telah dipertahankan di depan Tim Dosen Penguji pada tanggal 25-1O-2O17, pukul1O:OO:OO, bertempat di M.1O1, Gd.1 FT-UNS.

L. WAHYU PURWO RAHARJO, ST,MTL97202292000L2i.00L

2. Sukmaji lndro Cahyono, ST, MEng1 98308 L82 0 r.404 r.00 r.

3.

Koordinator Tugas

DR. MUHA , ST,MT

Kepala Prograir:r Studi TeknikFakultas Tekrlik UniVersitas Sebe'

Surakarta

' ---i- \

DR ENG. SYAMSUT HADI, ST,MTNJP.-I97 106 r. s 199 802 100 2

E@

NIP. 197003231 1001

iv

PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS

Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya dalam skripsi ini tidak

terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu

perguruan tinggi dan sepengetahuan saya juga terdapat karya atau pendapat yang

pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali tertulis diacu dalam naskah ini

dan disebutkan dalam daftar pustaka. Jika terdapat hal–hal yang tidak sesuai dengan

ini, maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku.

Surakarta, 5 Oktober 2017

Platino Dananjaya Suyoko

1mm

48

v

MOTTO

Bismillah

Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan

Jangan ragu untuk memulai sesuatu

Cobalah berfikir pada sudut pandang yang berbeda

Selesaikan apa yang kamu pilih

Semua akan indah pada waktunya

48

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan segala kerendahan hati seraya mengucapkan piji syukur kehadiran Allah

SWT , penulis mempersembahkan tulisan ini kepada:

1. Allah SWT sang pencipta alam semesta dan seisinya terima kasih telah

membantu dalam proses pengerjaan skripsi.

2. Kedua orang tuaku, Kakak-kakakku, dan seluruh keluarga besar yang telah

mendampingi serta selalu memberi dukungan dalam perjalanan menempuh

skripsi.

3. Bapak Dr. Joko Triyono, S.T., M.T. dan Bapak Abu Masykur S.Si., M.Si.,.

4. Teman-teman seperjuangan, Fathan, Widy, Chamel, Apip, Ridho, Rizky,

Dicky, Ardian, Bintang, Bakhtiar, Rizal dan Krisna.

5. Teman-teman mahasisawa Teknik Mesin 2013.

6. Teman-teman KKN Gendayakan 2017.

7. Seluruh dosen, karyawan, dan mahasiswa Teknik Mesin UNS.

8. Semua pembaca skripsi ini

vii

MECHANIC TESTING ANALYSIS MATERIAL OF BOVINE

HIDROXYAPATITE (BHA)/ SHELLAC/ SORGHUM FLOUR


Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret

University, Surakarta 57126, Indonesia

Email: [email protected]

Abstract

Hydroxyapatite is one of the most commonly used biomaterials in biomedical

applications. Hydroxyapatite itself can be produced from cow bone (bovine)

which is one of many materials we easily find and have the same structure with

human bones. The objectives of this study were to find out the hardness,

compressive strength, and density of bovine hydroxyapatite

(BHA)/shellac/sorghum materials. Hydroxyapatite used from bovine bone, shellac

as a binder, and sorghum flour to make porous. Bovine bone powder in calcined

700oC, then compacted with sorghum flour and shellac.After that, sintered in

temperature 1000oC. Adding sorgum flour caused a decrease mechanical

properties and increase the porosity. The result of highest hardness and

compresive strenghts 59,10 HVN and 1,67 MPa with the density 1594 kg/m3 on

variation of BHA/shellac/sorghum flour 90/10 %volume.While the lowest

hardness and the compresive strenght is 12,7 HVN and 0,03 MPa with the density

1115 kg/m3 variation BHA/Shellac/sorghum flour 50/50 %volume.

Keywords: Bovine Hydroxyapatite, Shellac, Sorghum flavors,Hardness Vickers

Number (VHN), Compressive Strengh,

mailto:[email protected]

viii

ANALISA PENGUJIAN MEKANIK MATERIAL BOVINE

HIDROKSIAPATIT (BHA)/SHELLAC/TEPUNG SORGUM


Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta,

Indonesia

Email: [email protected]

Abstrak

Hidroksiapatit adalah salah satu bahan biomaterial yang sering digunakan dalam

aplikasi biomedis. Hidroksiapatit sendiri dapat dihasilkan dari tulang sapi (bovine)

yang merupakan salah satu dari banyak bahan dengan mudah kita temukan dan

memiliki struktur yang sama dengan tulang manusia. Tujuan dari penelitian ini

adalah untuk mengetahui nilai kuat tekan, kekerasan dan densitas material

campuran bovine hidroksiapatit (BHA)/tepung sorgum/shellac. Pada penelitian

ini, hidroksiapatitnaya menggunakan tulang sapi, shellac sebagai pengikat, dan

tepung sorgum untuk membuat porus. Serbuk tulang sapi dikalsinasi 700oC,

kemudian dipadatkan dengan tepung sorgum dan shellac. Setelah itu, di sintering

pada suhu 1000oC. Penambahan tepung sorgum mengakibatkan penurunan nilai

mekaniknya dan meningkatkan porusitasnya. Hasil dari nilai kekerasaan dan

kekutan tekan tertinggi yaitu 59,10 HVN dan 1,67 MPa dengan densitas 1594

kg/m3 pada variasi BHA/shellac/tepung sorgum 90/10 %volume. Sedangkan

untuk nilai kekerasaan dan kuat tekan terrendah yaitu 12,7 HVN dan 0,03 MPa

dengan densitas 1115 kg/m3 pada variasi BHA/shellac/tepung sorgum 50/50

%volume.

Kata Kunci : Bovine Hydroxyapatite, Shellac, Sorghum flavors,Hardness Vickers

Number (VHN), Compressive Strengh,

mailto:[email protected]

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat karunianya,

sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan judul

ANALISA PENGUJIAN MEKANIK MATERIAL BOVINE

HIDROKSIAPATIT (BHA)/SHELLAC/TEPUNG SORGUM. Skripsi ini

disusun untuk melengkapi salah satu mata kuliah dan sebagai syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dalam menyusun skripsi ini penulis banyak memperoleh bantuan dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin

menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Allah SWT, karena dengan rahmat serta hidayah-Nya saya dapat

melaksanakan skripsi dengan baik dan lancar.

2. Ayah dan Ibu yang telah memberikan doa dan dorongan serta motivasi

baik moral maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi ini.

3. Ketiga kakak yang selalu memberi semangat.

4. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T., selaku kepala program studi

Teknik Mesin

5. Bapak Agung Tri Wijayanta, M.eng., Ph.D. selaku dosen pembimbing

akademik

6. Bapak Dr. Joko Triyono, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing I yang

senantiasa memberikan nasehat, arahan, dan bimbingan dalam

menyelesaikan skripsi ini.

7. Bapak Abu Masykur S.Si., M.Si., selaku dosen pembimbing II yang turut

serta memberikan arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi

ini.

8. Bapak Heru Sukanto, S.T.,M.T., selaku kepala laboratorium proses

produksi Teknik Mesin FT UNS.

9. Bapak Dr. Tech. Suyitno. Selaku kepala laboratorium biofuel Teknik

Mesin FT UNS.

x

10. Dr. Budi Kristiawan. Selaku kepala laboratorium perpindahan panas dan

thermodinamika Teknik Mesin FT UNS.

11. Bapak Dr. Nurul Muhayat S.T., M.T., selaku koordinator TA yang telah

membantu kelancaran dalam menyelesaikan skripsi ini.

12. Bapak serta Ibu dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Sebelas Maret Surakarta yang turut serta mendidik penulis hingga

menyelesaikan studi S1.

13. Arifin dan Hendri, sebagai laboran dan instruktur laboratorium proses

produksi Teknik Mesin FT UNS.

14. Bambang, Sebagai laboran laboratorium biofuel Teknik Mesin FT UNS.

15. Solikhin sebagai laboran laboratorium perpindahan panas dan

termodinamika Teknik Mesin FT UNS.

16. Fathan, Camelia, Ridho, Widy, Afif, Rizky, Bhorin, Mas Bujar dan Mas

Topik selaku rekan Tugas akhir.

17. Teman-teman mahasiswa Teknik Mesin 2013 yang telah banyak

membantu dan memberi dorongan moril, fasilitas serta motifasi sehingga

terselesainya penulisan skripsi ini.

18. Teman-teman Pemuda Harapan Bangsa (Ardian, Bintang, Apip, Rizky,

Dicky, Rizal, Ridho, Krisna dan Bakhtiar) yang telah memberi hiburan.

19. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu selama penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi masih terdapat

kekurangan. Kritik dan saran dari berbagai pihak akademis maupun umum selalu

penulis harapkan demi kesempurnaan tugas akhir ini.

Akhir kata, penulis berharap semoga skipsi ini dapat berguna dan

bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis pada khusunya.

Surakarta, Oktober 2017

Penulis

xi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

HALAMAN SURAT PENUGASAN TUGAS AKHIR ......................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................. iii

PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS ........................................................... iv

HALAMAN MOTTO .............................................................................................. v

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................. vi

ABSTRAK (INGGRIS) ........................................................................................... vii

ABSTRAK (INDONESIA) ..................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ............................................................................................. ix

DAFTAR ISI ........................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xiv

DAFTAR RUMUS .................................................................................................. xv

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1

1.2 Perumusan Masalah ...................................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah ............................................................................................ 3

1.4 Tujuan Penelitian .......................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 4

1.6 Sistematika Penelitian ................................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI ......................................................................................... 5

2.1 Tinjauan Pustaka .......................................................................................... 5

2.2 Dasar Teori ................................................................................................... 6

2.2.1 Biomaterial ....................................................................................... 6

2.2.2 Biokeramik ........................................................................................ 6

2.2.3 Tulang Sapi ....................................................................................... 7

2.2.4 Hidrosiapatit ...................................................................................... 8

2.2.5 Shellac ............................................................................................... 10

2.2.6 Tepung Sorgum ................................................................................. 11

2.2.7 Uji Karakteristik Material ............................................................... 12

2.2.8 Uji Kekerasan Vickers ..................................................................... 12

2.2.9 Uji Kuat Tekan ................................................................................. 13

2.2.10 Uji Scanning Electron Microscope (SEM) .................................... 13

2.2.11 Uji Densitas ..................................................................................... 14

2.2.11 Hipotesis ......................................................................................... 15

BAB III METODELOGI PENELITIAN ............................................................. 16

3.1 Tempat Penelitian ` ..................................................................................... 16

3.2 Alat dan Bahan .......................................................................................... 16

3.2.1 Alat .................................................................................................. 16

3.2.2 Bahan ............................................................................................... 21

3.3 Prosedur Penelitian .................................................................................... 21

3.3.1 Persiapan .......................................................................................... 21

3.3.2 Proses Kalsinasi ............................................................................... 22

xii

3.3.3 Proses Pembuatan Shellac ............................................................... 22

3.3.4 Perendaman Bovine Hydroxyapatite (BHA) dengan Shellac .......... 22

3.3.5 Proses Homogenisasi ........................................................................ 22

3.3.4 Proses Kompaksi .............................................................................. 23

3.3.4 Proses Sintering ................................................................................ 22

3.4 Variabel Penelitian .................................................................................... 23

3.5 Tahap Pengujian ........................................................................................ 24

3.6 Tahap Analisa ........................................................................................... 25

3.7 Perencanaan Penelitian .............................................................................. 25

3.8 Diagram Alir .............................................................................................. 26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 28

4.1 Hasil Proses Kalsinasi terhadap Serbuk Tulang Sapi ................................ 28

4.2 Hasil Sintering Bovine Hidroksiapatit (BHA)/Tepung Sorgum/Shellac ... 29

4.3 Hasil Hasil Uji Kekerasan Vickers ............................................................ 31

4.4 Hasil Hasil Uji Kuat Tekan ....................................................................... 33

4.5 Hasil Uji Densitas Bovine Hydroxyapatite (BHA)/Tepung Sorgum/Shellac34

4.4 Hasil Pengamatan Scanning Electron Microschopy (SEM) Bovine

Hydroxyapatite (BHA)/Tepung Sorgum/Shellac ....................................... 36

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 40

5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 40

5.2 Saran .......................................................................................................... 40

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 41

LAMPIRAN ............................................................................................................ 44

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat mekanis dari variasi ukuran partikel hidroksiapatit ....................... 9

Tabel 3.1 Variasi perbandingan campuran BHA-shellac dan tepung sorgum .................. 23

Tabel 4.1 BHA/Tepung sorgum/Shellac dalam berbagai variasi campuran ............. 29

Tabel 4.2 Prosentase porusitas .................................................................................. 38

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tulang femur ............................................................................................ 8

Gambar 2.2 Morfologi Sorgum ..................................................................................... 11

Gambar 2.3 Ilustrasi pengukuran vickers dan dimensi lekukan ............................... 13

Gambar 2.4 Ilustrasi uji kuat tekan (diametral tensile strength) menggunakan Universal

Testing Machine ...................................................................................... 13

Gambar 3.1 Mortar dan alu ....................................................................................... 16

Gambar 3.2 Gelas kimia ........................................................................................... 16

Gambar 3.3 Magnetic stirrer ..................................................................................... 17

Gambar 3.4 Proses pemotongan tulang...................................................................... 17

Gambar 3.5 Mesin crusher......................................................................................... 18

Gambar 3.6 Mesh ....................................................................................................... 18

Gambar 3.7 Cetakan .................................................................................................. 18

Gambar 3.8 Timbangan digital ................................................................................. 19

Gambar 3.9 Mesin Press ........................................................................................... 19

Gambar 3.10 Dapur pemanas (furnace) .................................................................... 20

Gambar 3.11 Hardness Vickers Number ................................................................... 20

Gambar 3. 12 Universal Testing Machine ................................................................. 20

Gambar 3.13 Scanning Electron Microschopy .......................................................... 21

Gambar 3.14 Tulang sapi ........................................................................................... 22

Gambar 3.15 Diagram Alir Penelitian ....................................................................... 26

Gambar 3.15 Diagram Alir Penelitian (lanjutan) ....................................................... 27

Gambar 4.1 Serbuk tulang sapi sebelum dan sesudah kalsinasi ................................ 28

Gambar 4.2 Grafik Uji Kekerasan Vickers ................................................................ 31

Gambar 4.3 Grafik Uji Kuat Tekan ........................................................................... 33

Gambar 4.4 Grafik Uji Densitas ............................................................................... 35

Gambar 4.5 Hasil Foto SEM BHA/shellac/tepung sorgum variasi 50/50 ................. 36





Gambar 4.10 Hasil Foto SEM BHA/shellac (kontrol) ............................................... 37

xv

DAFTAR RUMUS

Persamaan (2.1) Kekerasan Vickers .......................................................................... 12

Persamaan (2.2) Compressive Strength ..................................................................... 13

Persamaan (2.3) Densitas Aktual ............................................................................... 14

Persamaan (4.1) Rumus Kimia Pati yang Teroksidasi ............................................... 31

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Kekerasan ............................................................................................. 46

Lampiran 2 Kuat Tekan ........................................................................................... 49

Lampiran 3 Densitas ................................................................................................ 52

Lampiran 4 Grafik Kuat Tekan ................................................................................ 55

Lampiran 5 Hasil SEM ............................................................................................. 85

SKRIPSI · 2018. 1. 5. · SKRIPSI “ANALISA PENGUJIAN MEKANIK MATERIAL BOVINE HIDROKSIAPATIT...

Documents

Transcript of SKRIPSI · 2018. 1. 5. · SKRIPSI “ANALISA PENGUJIAN MEKANIK MATERIAL BOVINE HIDROKSIAPATIT...