Perpustakaan Digital ITB

Manufaktur aditif berbasis ekstrusi material telah berkembang dari metode purwarupa cepat menjadi proses produksi suku cadang fungsional berkinerja tinggi, salah satunya melalui ekstrusi polimer termoplastik berpenguat Serat Karbon Kontinu (Continuous Carbon Fiber/CCF) yang menawarkan rasio kekuatan-terhadap-berat dan kekakuan-terhadap-berat yang unggul. Namun, arsitektur internal komposit cetak 3D jauh lebih kompleks dibandingkan komposit konvensional, karena kuat dipengaruhi struktur meso dan mikro seperti bentuk filamen (beads), antarmuka antar-filamen, serta distribusi serat dan rongga (voids), sehingga prediksi sifat mekanisnya menjadi tantangan tersendiri. Pendekatan analitik konvensional seperti Rule of Mixtures (ROM) dinilai kurang akurat untuk menangkap interaksi antar-konstituen yang kompleks, terutama saat terjadi inisiasi kerusakan dan perambatan retak akibat pembebanan. Penelitian ini mengembangkan pemodelan mikromekanik komputasional berbasis unit cell yang secara eksplisit merepresentasikan serat karbon kontinu, matriks termoplastik, dan antarmuka serat-matriks, untuk menyimulasikan dan melacak mekanisme kerusakan sejak fase inisiasi di tingkat mikro. Matriks termoplastik dimodelkan menggunakan pendekatan plastisitas yang digabungkan dengan kriteria kerusakan ulet (ductile damage criterion), sementara antarmuka serat-matriks disimulasikan dengan elemen kohesif (cohesive elements) untuk merepresentasikan pelepasan ikatan (debonding). Melalui kerangka kerja berbasis elemen hingga ini, penelitian ini diharapkan memberikan pemahaman fundamental mengenai bagaimana parameter mikrostruktur mengontrol respons mekanis dan kegagalan makroskopis komposit CCF cetak 3D.