Pengembangan Composite Sandwich Carbon Fiber Cork Core menggunakan Metode vacuum infusion Terhadap Kekuatan Bending

Development Of A Carbon Fiber-Cork Core Sandwich Composite Using The Vacuum Infusion Method To Enhance Bending Strength

Komposit sandwich yang menggunakan skin carbon fiber dengan inti (core) alami menjadi alternatif material yang berpotensi menggantikan material logam karena memiliki karakteristik ringan, kuat, serta lebih ramah lingkungan. Penggunaan core cork yang berasal dari kulit pohon Quercus suber L mampu meningkatkan kemampuan penyerapan energi sekaligus mengurangi berat struktur. Sedangkan carbon fiber memberikan kekuatan mekanik yang relatif tinggi. Salah satu faktor yang memengaruhi kekuatan komposit sandwich adalah jumlah lapisan skin. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh variasi jumlah lapisan skin carbon fiber terhadap kekuatan bending serta mengidentifikasi jenis kerusakan yang terjadi pada komposit sandwich carbon fiber–cork core.

Metode penelitian yang digunakan adalah penelitian eksperimen dengan proses fabrikasi menggunakan metode vacuum infusion. Spesimen dibuat menggunakan carbon fiber 2×2 twill 3K 240 gsm sebagai skin dan cork NL20 sebagai core dengan variasi jumlah lapisan skin 4, 6, dan 8 layer. Pengujian dilakukan menggunakan metode three-point bending berdasarkan standar ASTM C393. Data yang dianalisis meliputi beban bending maksimum, tegangan bending permukaan (facing bending stress), tegangan geser inti (core shear stress), serta jenis kerusakan setelah pengujian.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi jumlah lapisan skin berpengaruh terhadap kekuatan bending komposit sandwich. Variasi 8 layer menghasilkan nilai rata-rata beban bending maksimum sebesar 66,47 kg. Nilai tegangan bending permukaan tertinggi diperoleh pada variasi 4 layer sebesar 294,62 MPa, Tegangan geser inti meningkat seiring bertambahnya jumlah lapisan skin, dengan nilai tertinggi sebesar 0,769 MPa pada variasi 8 layer. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa jenis kerusakan yang dominan pada seluruh spesimen adalah face yield.

Sandwich composites consisting of carbon fiber skins and natural cork cores are a promising alternative to conventional metallic materials due to their lightweight, high mechanical strength, and environmentally friendly characteristics. Carbon fiber provides excellent strength and stiffness, while cork, derived from the bark of Quercus suber L., offers low density and good energy absorption. The number of carbon fiber skin layers is one of the factors influencing the bending performance of sandwich composites. This study aimed to investigate the effect of different numbers of carbon fiber skin layers on the bending strength and failure characteristics of carbon fiber–cork core sandwich composites.

The specimens were fabricated using the vacuum infusion method with 2×2 twill 3K 240 gsm carbon fiber as the skin and NL20 cork as the core. Three skin layer configurations, consisting of 4, 6, and 8 layers, were prepared and tested using the three-point bending method in accordance with ASTM C393. The evaluated parameters included maximum bending load, facing bending stress, core shear stress, and the failure mode after testing.

The results showed that increasing the number of carbon fiber skin layers improved the maximum bending load, with the highest average value of 66.47 kg obtained by the 8-layer specimen. The highest facing bending stress was achieved by the 4-layer specimen at 294.62 MPa, whereas the highest core shear stress of 0.769 MPa was recorded for the 8-layer specimen. Failure observations indicated that face yield was the dominant failure mode in all sandwich composite specimens.