Perbandingan Kapal Alumunium dan FRP

Perbandingan Kapal Alumunium dan FRP
Teknologi pembangunan kapal modern dengan penggerak motor telah berkembang sejak pertengahan abad ke-19 di Inggris. Revolusi industri yang dimotori oleh James Watt dengan penemuan dinamo yang menjadi penggerak industrialisasi tersebut. Robert Fulton adalah orang pertama di dunia yang dicatat sebagai penemu konsep kapal api atau tepatnya kapal uap dan dilanjutkan penelitian di berbagai riset saintifik untuk memahami kapal secara keseluruhan. Sampai muncul seorang ahli perkapalan a.l. William Froude yang diberi sebutan the Father of Ship Resistance.


Jika kapal-kapal masa lalu dibangun dengan bahan dasar dari kayu, maka material baja pada awalnya mendominasi bahan pembangunan kapal. Selain kuat, maka bahan baja dikenal memiliki tingkat kekedapan yang tinggi yang ditunjang oleh teknologi pengelasan dan juga memiliki life-time yang panjang (dengan catatan dirawat dengan baik dan teratur). 

Titik lemah baja terletak pada density yang cukup tinggi (7800 kg/m3) sehingga bahan baja hanya cocok digunakan untuk pembangunan kapal-kapal dengan displasemen penuh dan semi (full- and semi-displacement vessels). Untuk kapal-kapal yang lebih kecil dan dengan kecepatan tinggi maka penggunaan bahan baja menjadi tidak menarik karena akan dibutuhkan motor penggerak yang cukup besar sehingga berat kapal secara keseluruhan akan sangat besar. Akibatnya, tidak hanya kecepatan optimum (expected speed) yang tidak tercapai tetapi juga bila dipaksakan maka akan terjadi pembengkakan pada komponen harga mesin induk dan konsumsi bahan bakar yang cenderung boros.


Perbandingan Kapal Alumunium dan FRP
Dalam era sekarang ini dimana harga BBM semakin mahal maka langkah ini menjadi tidak menarik sama sekali. Pengalaman menunjukan bahwa kapal cepat panjang 28 m dengan material lambung baja masih cukup ekonomis untuk kecepatan sampai dengan 22 knot. Namun untuk kecepatan 25-30 knot sudah tidak ekonomis karena membutuhkan daya penggerak  yang besar.

Menjawab permasalahan tersebut maka berkembanglah bahan-bahan alternatif untuk kapal-kapal cepat seperti  Fiberglass Reinforced Plastics (FRP), dan Aluminium, walaupun penggunaan bahan kayu juga kembali menjadi pilihan karena lebih ringan dan harganya relatif lebih murah dibandingkan dengan bahan baja.

Untuk kapal patroli cepat maka penggunaan FRP dan Aluminium menjadi pilihan yang paling menarik. Penyebab utama adalah karena lebih ringan dari bahan baja tetapi memiliki tingkat kekuatan dan kekakuan yang cukup dan dapat dipertanggungjawabkan.

Tabel 1 berikut memperlihatkan perbandingan kekuatan ultimat beberapa bahan tersebut.


Table 1: Perbandingan kekuatan ultimat
Material
Berat Spesifik
Kekuatan Tarik
(kN/m2)
Kekuatan Tekan
(kN/m2)
Modulus Elastisitas (kN/m2)
Lb/ft3
Kg/m3
FRP (SCM)
94
1500
1000
1000
60
FRP (WR)
106
1700
2400
1700
140
Kayu Balok
42
700
550
400
80
Kayu Laminasi
40
650
160
120
110
Alumunium
170
2700
1200
850
700
Baja
485
7800
2100
1900
2000

Sumber: FAO Fisheries Technical Paper: Fishing Boat Construction

Secara global tampak bahwa baja adalah yang paling kuat dan kayu yang paling lemah. Berat spesifik atau density baja adalah yang tertinggi dan kayu yang terendah. Demikian pula dengan kekuatan tarik, kekuatan tekan serta modulus elastisitasnya. Karena itu, penggunaan baja menjadi tidak menarik karena konstruksi menjadi sangat berat walau dalam skala harga lebih murah dibandingkan aluminium dan FRP (lihat Tabel 2). Sementara itu, penggunaan kayu juga tidak menarik karena masalah kekuatan.

Ketersedian kayu juga menjadi masalah karena berkaitan dengan persoalan konservasi alam dan pengolahannya memerlukan keahlian tenaga kerja yang tinggi.. Dengan demikian, penggunaan FRP dan Aluminium menjadi alternatif menarik sebagai bahan dasar pembuatan kapal-kapal cepat.

Tabel 2 memperlihatkan unit biaya (cost unit) dari penggunaan bahan-bahan baja, aluminium dan FRP.

Table 2: Perbandingan ketebalan dan unit harga untuk kekuatan yang setara

Biaya /
unit berat
Kekuatan tarik setara
Kekakuan bending setara
Ketebalan
Biaya
Ketebalan
Biaya
Baja
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
Aluminium
6.3
1.8
1.3
6.6
3.2
FRP
5.4
3.0
3.0
3.0
3.0
Sumber: FAO Fisheries Technical Paper: Fishing Boat Construction

Secara global tampak bahwa unit biaya baja per satuan berat adalah yang paling murah dibandingkan aluminium dan FRP. Bahan aluminium lebih mahal 17% dibandingkan FRP (6.3 vs 5.4). Jika persoalan kesetaraan kekuatan tarik yang dijadikan acuan maka FRP akan menjadi jauh lebih tebal dibandingkan aluminium dan unit biayanya 2.3 kali lebih besar. Jika kekuatan bending yang dijadikan acuan maka aluminium 2.2 kali lebih tebal dibandingkan FRP tetapi hanya 7% lebih mahal dibandingkan FRP.

Berkaitan dengan persoalan lingkungan maka bahan FRP tidak dapat didaur ulang sehingga menjadi masalah besar lingkungan setelah melewati life-timenya. Daur ulang aluminium dilakukan dengan meleburnya dengan pemanasan dan dibentuk kembali sesuai kebutuhan atau permintaan pasar. 

Berdasarkan analisis di atas maka dapat disimpulkan bahwa secara umum penggunaan Aluminium untuk pembangunan kapal-kapal cepat akan lebih menarik dan menguntungkan dalam jangka panjang dibandingkan menggunakan bahan alumunium

Meskipun harga pembangunannya lebih mahal dibandingkan dengan FRP (tetapi tidak terlalu signifikan), aluminium relatif sama ringannya dengan FRP. Meskipun sedikit lebih lemah dibandingkan FRP, tetapi aluminium justru lebih lentur atau elastis sehingga aluminium lebih tidak mudah patah jika bertumbukan bila dibandingkan dengan FRP. Persoalan lingkungan karena tidak dapat didaur ulang juga menjadi kendala besar dalam penggunaan bahan FRP. Apalagi organisasi dunia seperti IMO (International Maritime Organization) kelihatan mulai membatasi penggunaan FRP untuk pembangunan beberapa jenis kapal seperti kapal ikan.