Akhmad Riyanto 1306402721Fabrikasi Cetakan Mikro Untuk Mikro Gir Melalui Pengecoran Fakum1. Introduction: Miniaturisasi kini menjadi tren global dan memiliki potensi pasar yang menjanjikan ditengarai dengan meningkatnya permintaan mikro komponen dibidan keteknikan seperti sistem mikro elektro mekanik (MEMS) begitupun pada bidang militer, bioteknologi dan obat-obatan. Hal ini mendorong peningkatan fabrikasi komponen mikro untuk produksi masal. Proses yang telah dikembangkan dalam mikro moulding Ablasi Laser, Micro-Wire Electric Discharge Machining (WEDM), Deep Reactive Ion Etching, Nanoimprint Lithograph, Lithographie Galvanoformung Abformung (LIGA) Process, dan the UV-LIGA Process memiliki beberapa keterbatasan diantaranya: Beberapa proses seperti LIGA, UV-LIGA, dan nanoprint lithography hanya mampu memfabrikasi 2,5 D rongga mikro untuk memproduksi cetakan sisipan mikro. Selain itu kita harus memproduksi sisipan cetakan sebelum membuat cetakan yang banyak, dalam hal ini diperlukan suatu metode yang mampu menghasilkan cetakan dalam proses tunggal yang lebih cepat dan lebih hemat. Salah satunya yaitu teknik pengecoran vakum. Tulisan ini bertujuan menyajikan kesesuaian pengecoran vakum dalam memproduksi mikro-cetakan, mereplikasi dari master pattern yang dibuat dengan lithography laser dengan UV, dan fungsionalitas dari mikro-cetakan tersebut melalui fabrikasi komponen mikro menggunakan mikro cetakan yang melalui pengecoran vakum tersebut.2. Vacum Casting: Proses ini memerlukan Master Pattern sebelum cetakan dari bahan karet silicon. Adapun keunggulan dari proses ini adalah: Cetakan karet silicon dapat dibuat langsung dari pola induk, Detail geometri dari pola induk dapat dibuat dengan sangat teliti, Tidak ada batasan yang berkaitan dengan desain bahan dan fabrikasi pola induk untuk membuat mikro-cetakan, Karet silicon memiliki ketahanan kimia yang tinggi, Pengecoran vakum memungkinkan pemanfaatan potensi karet silicon yang lebih murah dan lebih mudah diiplementasikan, Fleksibilitas dan elastisitas karet silicon dan kemampuannya mereplikasi dengan pengecoran vakum (diatas 2,5D mikro-gir). 3. Experimental: Adapun Experimen pada penelitian ini meliputi: 1. Pembuatan master Pattern: Master pattern yang digunakan pada projek ini adalah mikro-gir yang difabrikasi sebagai bagian dari projek sebelumnya. Menggunakan proses photolithography photorhesist SU-8 pertama dilapisi pada substrat dan dikenai UV melalui photomask yang mengandung pola gir. Paparan sinar UV memindahkan gambar pada photomask kepada photoresist dengan mengubah struktur kimia SU-8 untuk membuat daerah terkena kurang larut ke larutan pengembang. SU-8 yang tak terekspose kemudia dihapus pleh larutan pengembang menyisakan daerah yang terkena gambar dari photomask. Dihasilkan mikro-gir yang terbuat dari SU-8 Photorhesist. 2. Persiapan Peralatan Pengecoran Vakum: Sebuah sistem pengecoran vakum MCP 01/05 digunakan untuk percobaan. Sebuah lingkungan vakum tercipta dalam ruangan melalui pompa vakum. Ini memungkinkan untuk mengeksekusi operasi degassing selama fabrikasi cetakan dan proses pengecoran. Ini juga mengontrol pemanasan, pencampuran dan pengecoran bahan dalam kondisi vakum. Semua operasi dari sistem pengecoran vakum dikendalikan oleh PLC. 3. Persiapan Pencampuran karet silicon: Karet silicon MCP VTV 750 pada RTV (suhu kamar vulkanisasi) digunakan sebagai bahan cetakan dalam percobaan. Katalis-MCP CAT 750 digunakan dalam hubungannya dengan VTV 750 karet silikon untuk mempercepat selama proses fabrikasi mikro-cetakan. Jumlah karet silicon diperlukan dihitung dengan mengalikan volume yang diinginkan dari mikro-cetakan yang dibuat dengan kepadatan karet silikon (1,09 kg / dm3 pada 23 C). Ini dicampur dengan katalis yang memiliki 10% berat karet silikon yang digunakan untuk 2-5 menit. 4. Fabrikasi Cetakan Mikro, 5. Pengecoran resin, 6. Pengecoran lilin: Digunakan sebagai duplikat Master Pattern, untuk mempermudah pembuatan mikro cetakan dalam jumlah banyak, yang selanjutnya digunakan untuk memproduksi mikro-gir dalam jumlah banyak.4. Hasil: Cetakan mikro yang dibuat dari Master Pattern setelah diukur dengan interferometri (cahaya putih) menunjukan dimensi rongga yang sesuai, dengan penyimpangan maksimal dari gir asli sebesar 2%. Rata-rata kekasaran permukaan gir yaitu 9,49 nm juga ditransfer ke rongga cetakan karet silikon dengan rata-rata kekasaran permukaan 10,63 nm. 5. Analisis dan diskusi: Secara keseluruhan, rongga mikro-cetakan secara fisik lebih kecil dari gir asli dengan dimensi rata-rata lebih kecil dibandingkan dengan gigi utama. Ini memverifikasi terjadinya penyusutan cetakan disebabkan menyusut karena penurunan suhu cetakan dari suhu sekitar 40 C ke suhu kamar sekitar 25 C di mana cetakan diukur dan disimpan. Dengan demikian akan lebih baik jika sebelum menggunakan cetakan mikro, memanaskannya terlebih dahulu sehingga rongga kembali ke ukuran semula sesuai gir aslinya. Data yang diperoleh menunjukan bahwa: diameter rongga rata berbeda dari bahwa dari master gigi dengan 0,72%, sedangkan diameter hub rata berbeda sebesar 1,92%. Kedalaman rongga sebandingndengan tinggi gir utama, yang menyimpang hanya 0,31%. 6. Kesimpulan. Proses mikro-molding untuk komponen mikro menggunakan proses pengecoran vakum telah berhasil dikembangkan. Replikasi yang akurat dari mikro-gir utama ke rongga mikro-cetakan dan microgears yang dibentuk telah membuktikan bahwa proses mikro-molding mampu secara konsisten memproduksi komponen mikro yang dimensional dan akurat seperti pola induk dengan deviasi dibawah 3%. Penggunaan teknik pengecoran vakum pada proses micromoulding yang memungkinkan kita untuk melakukan micro-molding dengan cara sederhana dan tanpa meragukan kualitas mikro komponen yang dihasilkan.Journal: Micro-mould fabrication for a micro-gear via vacuum casting, Y. Tang , W.K. Tan, J.Y.H. Fuh, H.T. Loh,Y. Tang , W.K. Tan, J.Y.H. Fuh, H.T. Loh, Y.S. Wong, S.C.H. Thian, L. LuDepartment of Mechanical Engineering, National University of Singapore, 9 Engineering Drive 1, Singapore 117576, Singapore