optimisasi karakteristik multirespon pada proses
Post on 28-Oct-2021
27 Views
Preview:
TRANSCRIPT
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
OPTIMISASI KARAKTERISTIK MULTIRESPON PADA
PROSES ELECTROPLATING HIP JOINT IMPLANT
MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI DAN PARTICLE
SWARM OPTIMIZATION (PSO)
Skripsi
Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
SELA ANGELA PUTRI
I 0314088
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK INDUSTRI
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Scanned by CamScanner
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Scanned by CamScanner
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Scanned by CamScanner
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
v
ABSTRAK
Sela Angela Putri, NIM : I0314088. OPTIMASI KARAKTERISTIK
MULTIRESPON PROSES ELECTROPLATING PADA HIP JOINT IMPLANT
MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI DAN PARTICLE SWARM
OPTIMIZATION (PSO). Skripsi. Surakarta : Program Studi Teknik Industri
Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, November 2018.
Hip joint merupakan salah satu sendi yang psering digunakan manusia dalam
beraktivitas. Hip joint dapat terganggu fungsinya apabila terkena kecelakaan atau
penyakit. Hal inilah yang membuat penderita perlu mendapat implan untuk
mengembalikan produktivitas pemiliknya. Implan harus bersifat biokompatibel,
bioaktif, dan memiliki kekuatan yang tinggi dan tangguh agar tidak mudah rusak.
Implan dalam penelitian ini dibuat dari material Stainless Steel 304. Salah satu tahapan
dalam pembuatan implan adalah proses electroplating. Metode electroplating yang
dilaksanakan adalah hard chrome. Beberapa kondisi yang dianggap mempengaruhi
proses electroplating serta dijadikan sebagai parameter proses adalah konsentrasi
chromic acid, tegangan listrik, dan lama waktu pelapisan. Penelitian ini menggunakan
metode Taguchi untuk mendesain pelaksanaan eksperimen, sedangkan untuk
mendapatkan prediksi level signifikansi yang berpengaruh, digunakan ANOVA
melalui Minitab 16. Terdapat dua respon yang diuji dalam penelitian ini, yaitu nilai
kekerasan material setelah proses electroplating dan ketebalan lapisan electroplating.
Dari perhitungan ANOVA diketahui bahwa parameter proses yang paling signifikan
untuk nilai ketebalan electroplating adalah konsentrasi chromic acid, waktu
electroplating, dan tegangan listrik. Sedangkan untuk respon kekerasan material,
parameter proses yang paling signifikan adalah parameter proses waktu electroplating,
tegangan listrik, dan konsentrasi chromic acid. Kedua respon tersebut dikombinasikan
(combined objectives/CO) untuk dilakukan proses optimisasi menggunakan metode
Particle Swarm Optimization (PSO). Dalam penelitian ini dijelaskan bahwa nilai CO
optimum sebesar 17.281 akan didapat dengan parameter proses konsentrasi chromic
acid sebesar 110.5 mol, tegangan listrik sebesar 6.65 volt, dan waktu electroplating
selama 5.17 menit. Dari kombinasi nilai optimum masing-masing parameter proses,
prediksi nilai kekerasan material yang akan didapat sebesar 28.29 HRC dan nilai
ketebalan lapisan electroplating sebesar 6.4 µm.
Kata kunci: hip joint implant, hard chrome, ketebalan electroplating, Rockwell
hardness, SS304, Optimasi, Taguchi, Particle Swarm Optimization (PSO)
vii + 76 halaman; 19 tabel; 24 gambar; 11 lampiran; Daftar pustaka : 71 (1988-2018)
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vi
ABSTRACT
Sela Angela Putri, NIM : I0314088. OPTIMASI KARAKTERISTIK
MULTIRESPON PADA PROSES ELECTROPLATING HIP JOINT IMPLANT
MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI DAN PARTICLE SWARM
OPTIMIZATION (PSO). Skripsi. Surakarta : Program Studi Teknik Industri
Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, November 2018.
Hip joint is one of the most often used joints by humans in their activities. The
hip joint can be impaired if an accident or an illness affected. This makes the patients
need to get implants to restore their productivity. The implant must be biocompatible,
bioactive, and have high strength and resilience to prevent damage. The implants in
this study were made from Stainless Steel 304. One of the stages in making implants
is the electroplating process. The electroplating method implemented is hard chrome.
Some operating conditions that are considered to affect the electroplating process and
are used as independent variables are the concentration of chromic acid, electrical
voltage, and length of coating time. This study uses the Taguchi method to design the
implementation of the experiment, while the ANOVA is used to obtain predictions of
influential significance levels through Minitab 16. There are two responses tested in
this study, the value of material hardness after the electroplating process and the
electroplating thickness. Based on the ANOVA it is known that the most significant
parameter for the electroplating thickness is the concentration of chromic acid, the
electroplating time, and the voltage. Whereas for the response of material violence, the
most significant parameter is the electroplating time, voltage, and the consentration of
chromic acid. Both responses are combined (combined objectives / CO) and the
optimization process is then carried out using the Particle Swarm Optimization (PSO)
method. In this study the predictive optimum CO is 17,289, which will be obtained by
the parameter of chromic acid concentration of 110.5 moles, electricity voltage of 6.65
volts, and electroplating time of 5.17 minutes. From the combination of the each
parameter values, the prediction of the value of the hardness material to be obtained is
28.29 HRC and the thickness of the electroplating layer is 6.4 µm.
Keywords: hip joint implant, hard chrome, electroplating thickness, Rockwell
hardness, SS304, Optimization, Taguchi, Particle Swarm Optimization (PSO)
vii + 76 halaman; 19 tabel; 24 gambar; 11 lampiran; Daftar pustaka : 71 (1988-2018)
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas
nikmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan
Skripsi dengan judul “Optimisasi Karakteristik Multirespon Pada Proses
Electroplating Hip Joint Implant Menggunakan Metode Taguchi dan Particle
Swarm Optimization (PSO).” Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan
ucapan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu selama
pelaksanaan penelitian hingga penyusunan laporan Skripsi ini, yaitu:
1. Allah Subhanahu Wa Ta’ala yang selalu memberikan kekuatan, penyertaan,
dan pertolongan-Nya yang luar biasa dan tak berkesudahan sehingga penulis
dapat melaksanakan penelitian dan menyelesaikan laporan Skripsi ini.
2. Kedua orang tua tercinta, Ayah (Etigus) dan Bunda (Rujiah) yang selalu
menyayangi, memberikan dukungan baik dari segi moril, motivasi, kritikan,
dan masukan, serta mendoakan penulis dengan tulus dan ikhlas, sehingga
Skripsi ini dapat terselesaikan tepat pada waktu-Nya.
3. Kakakku tersayang, Sugianto Gusti Saputro yang telah memberikan arahan,
motivasi, dan dorongan kepada penulis.
4. Bapak Dr. Wahyudi Sutopo, S.T., M.Si, selaku Kepala Program Studi
Sarjana Teknik Industri UNS.
5. Bapak Dr. Eko Pujiyanto S.Si., M.T., selaku Pembimbing I dan Bapak Dr.
Joko Triyono, S.T., M.T., selaku Pembimbing II yang telah meluangkan
waktunya dan dengan sabar serta ikhlas dalam memberikan bimbingan,
kritikan, masukan, dan semangat selama masa bimbingan kepada penulis
dalam penyusunan Skripsi ini.
6. Bapak Dr. Ir. Lobes Herdiman M.T., selaku Penguji I atas kritik, saran, dan
masukan yang diberikan dalam penelitian ini.
7. Bapak Wakhid Ahmad Jauhari S.T., M.T., selaku Penguji II dan
Pembimbing Akademik atas motivasi dan nasihat yang diberikan selama
proses perkuliahan.
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
viii
8. Seluruh Bapak/Ibu Dosen Program Studi Sarjana Teknik Industri atas ilmu,
wawasan, motivasi, dan cerita-cerita menarik yang selalu diberikan selama
proses perkuliahan.
9. Bagian Tata Usaha Teknik Industri (TU-TI) antara lain Pak Agus, Mbak
Rina, Mbak Yayuk, dan Mbak Tutik atas bantuan, keramahan, dan
kesabarannya dalam melengkapi berkas-berkas selama proses perkuliahan
hingga penyelesaian Skripsi penulis.
10. Bina Chrome atas ijin, waktu, dan tempat untuk melalukan proses penelitian
Skripsi ini.
11. Polman Ceper, Klaten, yang telah membantu dalam proses pengujian dalam
penelitian ini.
12. Departemen Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gadjah Mada, terumata
kepada Pak Haji dan Mbak Wulan, terimakasih banyak atas bantuannya atas
proses pengujian dalam penelitian penulis.
13. Teman-teman Teknik Industri UNS angkatan 2014 (INCREDIBLE 2014).
Terima kasih telah menjadi teman seperjuangan yang memberikan
dukungan, semangat, dan bantuan selama ini. Semoga kita semua tetap
dapat berhubungan baik sampai kapanpun. Semoga kita dapat mengukir
kesuksesan dengan jalan indahnya masing-masing.
14. “TMMIN Squad” yang telah berjuang dari magang hingga proses Skripsi
ini. Terimakasih kepada Nabilla Indah Putri yang selalu menjadi pendengar
sekaligus kritikus yang baik, maaf selama ini banyak merepotkan terutama
mengenai birokrasi mulai dari persyaratan seminar hasil tugas akhir hingga
pendaftaran wisuda. Terimakasih kepada Seamus Tadeo Marpaung yang
memberikan semangat, motivasi, dan menjadi tempat bertukar pikiran
mengenai Skripsi ini, dan semoga lancar untuk proses penyelesaian
Skripsinya.
15. Teman-teman satu kelompok proyek tugas akhir electroplating hip joint
implant yaitu Mas Ghifari dan Basith atas kerja sama dan dukungan selama
pengerjaan penelitian dan Skripsi ini berlangsung.
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ix
16. Teman-Teman satu bimbingan Skripsi antara lain Kusumaningtyas Tika
Sulistyowati, Faishal Arham Pratikno, Fidia Setiyaningrum, Lintang
Rainamaya Nursanti, dan Amanda Intan Lady Deamonita.
17. Teman-teman KKN Desa Wonokromo, Kebumen Periode Januari –
Februari 2018, terimakasih atas dukungannya, canda tawa, dan cerita indah
yang telah dibuat bersama selama ini.
18. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih
atas segala bantuan dan pertolongan yang telah diberikan.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Skripsi ini masih terdapat
kekurangan. Untuk itu, adanya kritik dan saran yang membangun diperlukan agar
Skripsi ini menjadi lebih baik. Semoga Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi
semua pihak.
Surakarta, 28 Desember 2018
Penulis
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
x
DAFTAR ISI
Hal
ABSTRAK ........................................................................................................v
ABSTRACT .......................................................................................................vi
KATA PENGANTAR ......................................................................................vii
DAFTAR ISI ......................................................................................................x
DAFTAR TABEL .............................................................................................xiii
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................xiv
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ...................................................................................I-1
1.2 Perumusan Masalah ...........................................................................I-5
1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................I-5
1.4 Manfaat Penelitian ..............................................................................I-5
1.5 Batasan Masalah .................................................................................I-5
1.6 Asumsi Penelitian ...............................................................................I-6
1.7 Sistematika Penulisan .........................................................................I-6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Hip Joint Implant
2.1.1 Kesehatan ................................................................................II-1
2.1.2 Tulang Panggul ......................................................................II-1
2.1.3 Sendi Panggul (Hip Joint) ......................................................II-2
2.1.4 Implant ...................................................................................II-3
2.2 Metode Electroplating ........................................................................II-5
2.2.1 Stainless Steel (SS304) ...........................................................II-5
2.2.2 Bahan Pelapis (Chrome) .........................................................II-15
2.2.3 Electroplating .........................................................................II-16
2.3 Metode Optimisasi ..............................................................................II-19
2.3.1 Metode Taguchi .....................................................................II-19
2.3.2 Orthogonal Array ...................................................................II-21
2.3.3 Response Surface Methodology ..............................................II-21
2.3.4 Respon Eksperimen ................................................................II-22
2.3.5 Uji Kekerasan Rockwell .........................................................II-23
2.3.6 Particle Swarm Optimization ................................................II-25
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tahap Awal .........................................................................................III-2
3.1.1 Studi Literatur .........................................................................III-3
3.1.2 Studi Lapangan .......................................................................III-3
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xi
3.1.3 Identifikasi Masalah ................................................................III-3
3.1.4 Perumusan Masalah ...............................................................III-3
3.1.5 Penentapan Tujuan dan Manfaat Penelitian ...........................III-4
3.1.6 Penentuan Batasan Masan dan Asumsi ..................................III-4
3.2 Tahap Perancangan Eksperimen ........................................................III-4
3.2.1 Penentuan Respon .................................................................III-4
3.2.2 Penentuan Parameter Prosses ................................................III-5
3.2.3 Penentuan Level ....................................................................III-5
3.2.4 Penentuan Orthogonal array ................................................III-6
3.3 Tahap Pelaksanaan Eksperimen .........................................................III-7
3.3.1 Bahan Penelitian ...................................................................III-7
3.3.2 Mesin dan Alat yang Digunakan ...........................................III-8
3.3.3 Persiapan Spesimen Uji ........................................................III-9
3.3.4 Pengerjaan Awal ...................................................................III-9
3.3.5 Proses Pelapisan ....................................................................III-9
3.3.6 Pengujian Kekerasan .............................................................III-10
3.3.7 Pengujian Ketebalan Lapisan Electroplating ........................III-11
3.4 Tahap Pengumpulan dan Pengolahan Data .........................................III-11
3.4.1 Pengukuran Pengujian Kekerasan ..........................................III-11
3.4.2 Pengukuran Pengujian Ketebalan Lapisan Electroplating .....III-11
3.4.3 Pembentukan Model Matematika Prediktif ............................III-11
3.4.4 Pemeriksaan Model ................................................................III-11
3.4.5 Optimasi Proses Electroplating Menggunakan Metode PSO III-11
3.4.6 Uji Distribusi Ketebalan Lapisan Electroplating ...................III-13
3.5 Tahap Akhir Penelitian .......................................................................III-13
3.5.1 Analisis dan Interpretasi Hasil ................................................III-13
3.5.2 Kesimpulan dan Saran ............................................................III-13
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1 Diagram Penelitian .............................................................................IV-1
4.2 Pelaksanaan Eksperimen ....................................................................IV-2
4.3 Pengumpulan Data ..............................................................................IV-4
4.3.1 Pengukuran Uji Kekerasan Rockwell .....................................IV-4
4.3.2 Hasil Uji Ketebalan Lapisan Electroplating ...........................IV-5
4.4 Optimasi Proses Electroplating Menggunakan Metode Particle Swarm
Optimization (PSO) .............................................................................IV-5
4.3.1 Pembentukan Model Matematika Prediktif ............................IV-6
4.3.2 Pemeriksaan Model ................................................................IV-6
4.3.3 Efek Parameter Elextroplating ...............................................IV-7
4.3.4 Pengembangan Fungsi Fitness ..............................................IV-11
4.5 Uji Distribusi Ketebalan Lapisan Coating ..........................................IV-15
4.4.1 Uji Deskriptif ..........................................................................IV-15
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xii
4.4.2 Uji Distribusi ..........................................................................IV-16
BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
5.1 Analisis Kekerasan Electroplating .....................................................V-1
5.2 Analisis Ketebalan Lapisan Electroplating .........................................V-1
5.3 Analisis Uji ANOVA .........................................................................V-2
5.3.1 Analisis Uji ANOVA Ketebalan Lapisan Electroplating ......V-2
5.3.2 Analisis Uji ANOVA Kekerasan Electroplating ....................V-3
5.4 Analisis Hasil Optimisasi Menggunakan Metode Particle Swarm
Optimization (PSO) .............................................................................V-4
5.4.1 Analisis ANOVA Terhadap Respon Combined Objectives (CO)
................................................................................................V-5
5.4.2 Analisis PSO ...........................................................................V-6
5.5 Analisis Uji Distribusi Ketebalan Lapisan Coating ............................V-7
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan .........................................................................................VI-1
6.2 Saran....................................................................................................VI-1
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
top related