Siapa yang tidak tahu dengan material Aluminium, banyak dijumpai pada berbagai bentuk dan fungsi yang beragam namun material carbon fiber memberikan solusi terbaik daripada aluminium
Carbon fiber sendiri digunakan banyak industri baik aviation, racing, equipment dll.
Ada 9 Hal penting yang bisa dianalisa
1. Stiffness and strength of material yang berhubungan dengan berat
Analysis of aluminium, steel and two-direction carbon fiber regarding stiffness against weight and strength against weight:
| Aluminium | Steel | Two-direction carbon fiber – common modulus | Two-direction carbon fiber – improved modulus | Two-direction carbon fiber – highest modulus | |
| Stiffness against weight
(Specific Modulus)
Unit: 10 6 m2s-2 | 26 | 25 | 56 | 83 | 120 |
| Resistance to damage
(Specific Strength)
Unit kN·m/kg | 214 | 254 | 392 | 211 | 126 |
Analysis of aluminium, steel and one -direction carbon fibre regarding stiffness against weight and strength against weight:
| Aluminium | Steel | One -direction carbon fiber – common modulus | One -direction carbon fiber – improved modulus | One -direction carbon fiber – highest modulus | |
| Stiffness against weight
(Specific Modulus)
Unit: 10 6 m2s-2 | 26 | 25 | 113 | 166 | 240 |
| Resistance to damages
(Specific Strength)
Unit kN·m/kg | 214 | 254 | 785 | 423 | 252 |
untuk menjelaskan tabel tersebut, bayangkan seseorang sedang membuat lembaran carbon fiber dengan ukuran 1m2 yang kuat dan ringan dengan berat maksimum 10 kg dan dia mempertimbangkan aluminium, baja dan carbon fiber
Dengan batasan berat sebesar 10 kg, maka yang bisa dipilih:
- lempengan baja setebal 1.5 mm
- Lempengan aluminium setebal 4 mm
- lempengan Carbon Fiber setebal 7 mm
Dari hal tersebut carbon fiber memiliki kelebihan seperti kekakuan yang baik pada density yang lebih rendah. Simpelnya ketebalan material meningkatkan kekakuan 2 kali lipat dan memberikan kelebihan bobot yang sangat ringan.
2. Stiffness and strength of material diketebalan yang sama
Stiffness and strength at the same wall thickness: for aluminium, steel and two-direction carbon fibre:
| Aluminium | Steel | Two-direction carbon fiber – common modulus | Two-direction carbon fiber – improved modulus | Two-direction carbon fiber – highest modulus | |
| Stiffness (Young’s modulus) Unit: GPa | 69 | 200 | 90,5 | 132 | 190 |
| Ultimate strength (Tensile Strength – Ultimate Strength) Unit kN · m/kg | 500 | 1000 | 800 | 368 | 126 |
Stiffness and strength at the same wall thickness: for aluminium, steel and one -direction carbon fibre:
| Material | Aluminium | Steel | One -direction c arbon fiber – common modulus | One -direction carbon fiber – mproved modulus | One -direction carbon fiber – highest modulus |
| Stiffness (Young’s modulus)
Unit: GPa
| 69 | 200 | 181 | 264 | 380 |
| Ultimate strength (Tensile Strength – Ultimate Strength)Unit kN · m/kg | 500 | 1000 | 1600 | 736 | 252 |
Komponen yang terbuat dari carbon fiber dengan ketebalan yang sama dengan aluminium memberikan kekakuan 31% lebih besar dari pada aluminium dan pada saat yang sama memberikan bobot yang 50% lebih ringan dan menghasilkan kekuatan 60% lebih besar.
3. Weight / density of material
Carbon Fiber memiliki densitas 2 kali lebih rendah daripada aluminium dan 5 kali lebih rendah dari baja. Hasilnya adalah pada komponen yang memiliki dimensi yang sama maka carbon fiber akan mengurangi berat sampai 50% dari aluminium
Anggap aja ada sembuah lempengan dengan ukuran tebal 6mm dan luas 1m2, maka satu meter persegi lempengan karbon fiber setebal 6mm sebanding dengan:
- 47.1 kg lembaran baja
- 16.2 kg lembaran aluminium
- 8.7 kg lembaran carbon fiber
4. Machining / cutting
Dengan densitas yang rendah maka carbon fiber bisa dengan mudah dibentuk baik dengan cnc maupun mesin perkakas manual
5. Thermal expansion
Ekspansi Thermal dapat merubah dimensi material, pada aplikasinya carbon fiber menunjukkan ekspansi panas mendekati nol. Carbon fiber adalah material dengan ekspansi panas 6 kali lebih rendah daripada aluminium dan 3 kali lebih rendah dari baja
| Material | Heat expansion |
| Aluminium | 13 |
| Steel | 7 |
| Glass fibre– epoxy composite | 7-8 |
| Kevlar/aramid – epoxy composite | 3 |
| Carbon fibre– epoxy composite | 2 |
6. Heat conduction
Material komposit seperti carbon fiber adalah material yang memiliki konduksivitas panas 40 kali lebih rendah daripada alumunium dan 10 kali lebih rendah daripada baja. Jadi bisa diasumsikan bahwa carbon fiber adalah isulator yang baik
| Material | Heat conduction |
| Carbon fiber– epoxy composite | 5-7 |
| Steel | 50 |
| Aluminium | 210 |
7. Resistance to temperature
komposit carbon fiber epoxy mampu bertahan dari panas dari 70C - 100C. Namun jika dibutuhkan untuk suhu lebih dari 100C maka carbon fiber disesuaikan dengan pengerasan pada suhu 150C yang memungkinkan kenaikan ketahanan pada suhu 200C. Metode pembuatan carbon disesuaikan dengan suhu
8. Long term performance
Untuk penggunaaan konstruksi, carbon fiber dibuat dengan metode vacum (resin infusion) yang memastikan umur pemakaian menjadi panjang. Carbon fiber memiliki ketahanan terhadap korosi namun kurang tahan terhadap sinar radiasi UV, biasanya untuk melindungi dari sinar UV maka dilapisi dengan top coat
9. Production implementation
Dari semua hal tersebut carbon fiber ternyata tidak dipakai secara luas seperti aluminium, jawabannya adalah harga yang mahal daripada aluminium
