laporan kemajuan / akhir -...

LAPORAN KEMAJUAN / AKHIR PENELITIAN DOSEN PEMULA

Optimasi Parameter Mesin Fused Deposition Modelling (FDM) terhadap Kekasaran Permukaan Produk Menggunakan Metode Taguchi

Ketua:

BAYU WIRO KARUNIAWAN, ST., MT. / NIDN: 0003077910

Anggota:

FARIZI RACHMAN S.Si, M.Si / NIDN: 0029039001

Dibiayai oleh

Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat

Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan

Kementerian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi

2019

Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat Direktorat Jenderal Riset dan Pengembangan Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi Gedung BPPT II Lantai 19, Jl. MH. Thamrin No. 8 Jakarta Pusat http://simlitabmas.ristekdikti.go.id/

PROTEKSI ISI LAPORAN AKHIR PENELITIAN Dilarang menyalin, menyimpan, memperbanyak sebagian atau seluruh isi laporan ini dalam bentuk apapun

kecuali oleh peneliti dan pengelola administrasi penelitian

LAPORAN AKHIR PENELITIAN TAHUN TUNGGAL

ID Proposal: 593e3d28-a818-4b38-8e20-fd0240c0c4b6Laporan Akhir Penelitian: tahun ke-1 dari 1 tahun

1. IDENTITAS PENELITIAN

A. JUDUL PENELITIAN


B. BIDANG, TEMA, TOPIK, DAN RUMPUN BIDANG ILMU

Bidang Fokus RIRN / Bidang

Unggulan Perguruan Tinggi

Tema Topik (jika ada) Rumpun Bidang Ilmu

Material Maju

Teknologi karakterisasi material dan dukungan industri

Karakterisasi material berbasis laser dan optik

Teknik Produksi (dan Atau Manufakturing)

C. KATEGORI, SKEMA, SBK, TARGET TKT DAN LAMA PENELITIAN

Kategori (Kompetitif Nasional/

Desentralisasi/ Penugasan)

Skema Penelitian

Strata (Dasar/ Terapan/

Pengembangan)

SBK (Dasar, Terapan,

Pengembangan)

Target Akhir TKT

Lama Penelitian (Tahun)

Penelitian Kompetitif Nasional

Penelitian Dosen Pemula

SBK Riset Pembinaan/Kapasitas

SBK Riset Pembinaan/Kapasitas

2 1

2. IDENTITAS PENGUSUL

Nama, PeranPerguruan

Tinggi/ Institusi

Program Studi/ Bagian

Bidang Tugas ID Sinta H-Index

BAYU WIRO KARUNIAWAN

Ketua Pengusul

Politeknik Perkapalan

Negeri Surabaya

Teknik Desain Dan Manufaktur

6036392 0

FARIZI RACHMAN S.Si,

M.Si

Anggota Pengusul 1

Politeknik Perkapalan

Negeri Surabaya

Teknik Kelistrikan

Kapal5977512 0

3. MITRA KERJASAMA PENELITIAN (JIKA ADA)

Pelaksanaan penelitian dapat melibatkan mitra kerjasama, yaitu mitra kerjasama dalam melaksanakan penelitian, mitra sebagai calon pengguna hasil penelitian, atau mitra investor

Mitra Nama Mitra

4. LUARAN DAN TARGET CAPAIAN

Luaran Wajib

Tahun Luaran

Jenis Luaran

Status target capaian (accepted, published, terdaftar

atau granted, atau status lainnya)

Keterangan (url dan nama jurnal, penerbit, url paten,

keterangan sejenis lainnya)

1 Publikasi Ilmiah Jurnal Nasional Tidak Terakreditasi

accepted/published

Luaran Tambahan

Tahun Luaran

Jenis LuaranStatus target capaian (accepted, published, terdaftar atau granted,

atau status lainnya)

Keterangan (url dan nama jurnal, penerbit, url paten, keterangan

sejenis lainnya)

5. ANGGARAN

Rencana anggaran biaya penelitian mengacu pada PMK yang berlaku dengan besaran minimum dan maksimum sebagaimana diatur pada buku Panduan Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Edisi 12.

Total RAB 1 Tahun Rp. 19,750,000

Tahun 1 Total Rp. 19,750,000

Jenis Pembelanjaan Item Satuan Vol.Biaya

SatuanTotal

Analisis Data HR Pengolah DataP (penelitian)

1 1,500,000 1,500,000

Analisis Data Transport Lokal OK (kali) 5 100,000 500,000

Analisis Data Biaya analisis sampel Unit 32 100,000 3,200,000

Bahan ATK Paket 1 1,000,000 1,000,000

BahanBahan Penelitian (Habis Pakai)

Unit 1 750,000 750,000

Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan

Biaya Publikasi artikel di Jurnal Nasional

Paket 1 2,500,000 2,500,000

Pengumpulan DataHR Sekretariat/Administrasi Peneliti

OB 1 300,000 300,000

Pengumpulan Data HR Pembantu Lapangan OH 4 62,500 250,000

Pengumpulan Data Transport OK (kali) 5 100,000 500,000

Pengumpulan Data HR Pembantu Peneliti OJ 50 25,000 1,250,000

Sewa Peralatan Peralatan penelitian Unit 1 8,000,000 8,000,000

6. HASIL PENELITIAN

A. RINGKASAN: Tuliskan secara ringkas latar belakang penelitian, tujuan dan tahapan metode penelitian, luaran yang ditargetkan, serta uraian TKT penelitian.

Industri manufaktur saat ini berkembang pesat, terutama di bidang transportasi. Salah

satu industri manufaktur bidang transportasi adalah industri kapal. Saat ini masih belum banyak ditemukan industri kapal di Indonesia, bila dibandingkan dengan industri otomotif. Industri penunjangnya pun masih belum sebanyak industri otomotif. Hal ini menyebabkan masih banyak peluang dalam pengembangan industri dibidang kapal. Proses pembuatan kapal, membutuhkan waktu yang tidak singkat. Begitu juga proses pembuatan kapal non baja, misalnya kapal fiber. Kapal non baja ini juga membutuhkan komponen pendukung, baik yang logam maupun non logam. Komponen pendukung yang non logam kebanyakan dibuat dari bahan plastik. Cara pemrosesan berbahan plastik pun bermacam-macam, salah satunya proses menggunakan molding injeksi plastik. Kelemahan dari proses plastik injeksi tersebut dalam hal waktu yang dibutuhkan dari mulai pembuatan cetakan sampai dihasilkannya sebuah produk. Biaya yang dibutuhkan proses plastik injeksi pun tidaklah murah. Produk yang dihasilkan harus mass production agar bisa menutup besarnya biaya pembuatan cetakan.Proses ini tidak cocok digunakan pada proses pembuatan produk yang bertujuan untuk pemodelan dan pengembangan produk, karena pemodelan sebuah produk membutuhkan waktu yang relatif lebih cepat tetapi jumlahnya tidak banyak. Penggunaan teknologi Rapid Prototyping bisa menghasilkan produk yang lebih cepat daripada proses injeksi plastik. Salah satu teknologi Rapid Prototyping yang sering dijumpai di pasaran saat ini adalah jenis teknologi FDM (Fused Deposition Modeling). Mesin FDM mempunyai keunggulan mempercepat proses dalam pemodelan sebuah desain, termasuk pemodelan kapal. Hanya saja ukuran mesin FDM masih belum bisa mengakomodasi ukuran/dimensi kapal sebenarnya. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan parameter yang tepat dalam proses Rapid Prototyping menggunakan material filament PLA agar mendapat permukaan yang paling halus. Semua parameter yang meliputi print speed, layer high, dan printing temperature dianalisa menggunakan metode Taguchi. Metode taguchi adalah metodologi yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas produk, proses dan dapat menekan biaya resources seminimal mungkin. Metode ini digunakan karena memungkinkan melaksanakan penelitian yang memiliki banyak parameter dan jumlah, hal ini memungkinkan diperoleh suatu proses yang menghasilkan produk yang konsisten dan kokoh terhadap faktor yang tidak dikontrol (faktor gangguan), serta menghasilkan kesimpulan mengenai respon terhadap kombinasi, komposisi faktor-faktor, dan level dari faktor-faktor yang menghasilkan respon yang optimum. Target luaran wajib adalah Publikasi Ilmiah Jurnal Nasional Tidak Terakreditasi accepted/published Hasil penelitian sebagai berikut: 1. Prosentase kontribusi parameter proses terhadap waktu pemotongan adalah: • Print Speed sebesar 0,31% • Printing Temperature sebesar 2,07% • Layer Height sebesar 97,62% 2. Kombinasi dari level-level parameter yang dapat mengoptimalkan respon waktu pemotongan adalah: • Print Speed pada level 3 dengan nilai 60 mm/s • Printing Temperature pada level 1 dengan nilai 200 ° C • Layer Height pada level 1 dengan nilai 0.1 mm

B. KATA KUNCI: Tuliskan maksimal 5 kata kunci.

Fused Deposition Modelling (FDM); Kekasaran permukaan; Optimasi parameter; PLA; Metode Taguchi.

Pengisian poin C sampai dengan poin H mengikuti template berikut dan tidak dibatasi jumlah kata atau halaman namun disarankan seringkas mungkin. Dilarang menghapus/memodifikasi template ataupun menghapus penjelasan di setiap poin.

C. HASIL PELAKSANAAN PENELITIAN: Tuliskan secara ringkas hasil pelaksanaan penelitian yang telah dicapai sesuai tahun pelaksanaan penelitian. Penyajian dapat berupa data, hasil analisis, dan capaian luaran (wajib dan atau tambahan). Seluruh hasil atau capaian yang dilaporkan harus berkaitan dengan tahapan pelaksanaan penelitian sebagaimana direncanakan pada proposal. Penyajian data dapat berupa gambar, tabel, grafik, dan sejenisnya, serta analisis didukung dengan sumber pustaka primer yang relevan dan terkini.

Pengisian poin C sampai dengan poin H mengikuti template berikut dan tidak dibatasi jumlah kata atau halaman namun disarankan seringkas mungkin. Dilarang menghapus/memodifikasi template ataupun menghapus penjelasan di setiap poin.

Dibawah ini merupakan tabel dari matriks orthogonal L9(34)

Tabel 1. Matriks Orthogonal L9(34) Eksperimen

Ke- Variabel bebas

Print Speed (mm/s) Printing Temperature (°C) Layer Height (mm) 1 20 200 0,1 2 20 210 0,2 3 20 220 0,3 4 40 200 0,2 5 40 210 0,3 6 40 220 0,1 7 60 200 0,3 8 60 210 0,1 9 60 220 0,2

Pada pengarnbilan data percobaan masing-masing dilakukan replikasi sebanyak 3 kali dan dilakukan secara acak (random).

Pengambilan data hasil eksperimen adalah mengukur kekasaran permukaan dengan menggunakan surface roughness tester. Hasil pengukuran kekasaran permukaan dari 9 percobaan ditunjukkan dalam Tabel 2 berikut ini.

Tabel 2. Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan Eksperimen

Ke- Kekasaran Permukaan

Replikasi 1 Replikasi 2 Replikasi 3 1 17,77 19,04 19,68 2 29,31 28,67 30,25 3 41,95 38,98 39,77 4 28,67 26,44 23,07 5 44,72 39,00 34,14 6 19,09 19,76 21,14 7 36,00 36,94 34,91 8 17,13 19,60 18,77 9 32,33 25,29 31,25

Hasil perhitungan rasio S/N dapat dilihat pada Tabel 3 berikut ini.

Tabel 3. Rasio S/N dari Respon Kekasaran Permukaan Replikasi 1 Replikasi 2 Replikasi 3 Rasio S/N

17,77 19,04 19,68 -25,5047 29,31 28,67 30,25 -29,3720 41,95 38,98 39,77 -32,0960 28,67 26,44 23,07 -28,3532 44,72 39,00 34,14 -31,9372 19,09 19,76 21,14 -26,0271 36,00 36,94 34,91 -31,1163 17,13 19,60 18,77 -25,3568 32,33 25,29 31,25 -29,4798

C. HASIL PELAKSANAAN PENELITIAN: Tuliskan secara ringkas hasil pelaksanaan penelitian yang telah dicapai sesuai tahun pelaksanaan penelitian. Penyajian dapat berupa data, hasil analisis, dan capaian luaran (wajib dan atau tambahan). Seluruh hasil atau capaian yang dilaporkan harus berkaitan dengan tahapan pelaksanaan penelitian sebagaimana direncanakan pada proposal. Penyajian data dapat berupa gambar, tabel, grafik, dan sejenisnya, serta analisis didukung dengan sumber pustaka primer yang relevan dan terkini.

Hasil perhitungan rata-rata rasio S/N untuk masing-masing level dapat dilihat pada Tabel 4 berikut ini.

Tabel 4. Rata-rata nilai rasio S/N

Level Print

Speed (mm/s)

Printing Temperature

(°C)

Layer Height (mm)

1 -28,99 -28,32 -25,63 2 -28,77 -28,89 -29,07 3 -28,65 -29,20 -31,72

Delta 0,34 0,88 6,09 Rank 3 2 1

Berdasarkan perhitungan rata-rata rasio S/N di atas, nilai optimum didapatkan pada nilai rata-rata rasio S/N terbesar untuk setiap parameter proses. Parameter dan level yang paling berpengaruh terhadap respon kekasaran permukaan dapat digambarkan seperti pada grafik dibawah ini.

Gambar 1. Pengaruh parameter proses pada respon kekasaran permukaan

Parameter yang memiliki konstribusi terbesar adalah parameter Layer Height (mm) dengan nilai persen konstribusi 97,62% dalam mengurangi variasi dari respon kekasaran permukaan.

Parameter kedua adalah parameter Printing Temperature (°C) dengan nilai persen konstribusi 2,07% dalam mengurangi variasi dari respon kekasaran permukaan.

Parameter ketiga adalah parameter Print Speed (mm/s) dengan nilai persen konstribusi 0,31% dalam mengurangi vanasi dan respon waku pemotongan.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

D. STATUS LUARAN: Tuliskan jenis, identitas dan status ketercapaian setiap luaran wajib dan luaran tambahan (jika ada)yang dijanjikan pada tahun pelaksanaan penelitian. Jenis luaran dapat berupa publikasi, perolehan kekayaan intelektual, hasil pengujian atau luaran lainnya yang telah dijanjikan pada proposal. Uraian status luaran harus didukung dengan bukti kemajuan ketercapaian luaran sesuai dengan luaran yang dijanjikan. Lengkapi isian jenis luaran yang dijanjikan serta mengunggah bukti dokumen ketercapaian luaran wajib dan luaran tambahan melalui Simlitabmasmengikuti format sebagaimana terlihat pada bagian isian luaran

Luaran Wajib: Publikasi Ilmiah Jurnal Nasional Tidak Terakreditasi accepted/published. Status accepted pada Jurnal Techno Bahari Politeknik Negeri Madura volume 6 Nomor 2 Tahun 2019, dengan surat Keterangan Penerimaan Jurnal no 4281/PL34.B1/LT/2019.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

E. PERAN MITRA: Tuliskan realisasi kerjasama dan kontribusi Mitra baik in-kind maupun in-cash (jika ada). Bukti pendukung realisasi kerjasama dan realisasi kontribusi mitra dilaporkan sesuai dengan kondisi yang sebenarnya. Bukti dokumen realisasi kerjasama dengan Mitra diunggah melalui Simlitabmas mengikuti format sebagaimana terlihat pada bagian isian mitra

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

F. KENDALA PELAKSANAAN PENELITIAN: Tuliskan kesulitan atau hambatan yang dihadapi selama melakukan penelitian dan mencapai luaran yang dijanjikan, termasuk penjelasan jika pelaksanaan penelitian dan luaran penelitian tidak sesuai dengan yang direncanakan atau dijanjikan.

Selama pelaksanaan penelitian, tidak ada hambatan yang berat, sehingga penelitian dapat diselesaikan dengan lancar. Penelitian dilaksanakan sesuai rencana dan luaran wajib yang dijanjikan juga tercapai.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

G. RENCANA TINDAKLANJUT PENELITIAN: Tuliskan dan uraikan rencana tindaklanjut penelitian selanjutnya dengan melihat hasil penelitian yang telah diperoleh. Jika ada target yang belum diselesaikan pada akhir tahun pelaksanaan penelitian, pada bagian ini dapat dituliskan rencana penyelesaian target yang belum tercapai tersebut.

Tindak lanjut penelitian ini adalah menerapkan parameter optimal hasil metode Taguchi pada proses pembelajaran praktek print 3D di Prodi Teknik Desain dan Manufaktur Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

H. DAFTAR PUSTAKA: PenyusunanDaftar Pustaka berdasarkan sistem nomor sesuai dengan urutan pengutipan. Hanya pustaka yang disitasi pada laporan akhir yang dicantumkan dalam Daftar Pustaka.

1. Ramdani, L. dan Tontowi, A. E. (2015), Optimasi Parameter Proses 3D Printer Untuk Memperoleh Galat Dimensi Terkecil Dan Kuat Tarik Tertinggi Pada Part Berbahan Baku Polylactic Acid (PLA), Tugas Akhir, Teknik Industri UGM.

2. Erdizon, D. S. dan Tontowi, A. E. (2017), Optimasi Parameter Proses 3d Printer Untuk Memperoleh Galat Dimensi Terkecil Dan Kuat Tarik Tertinggi Pada Part Berbahan Baku Polylactic Acid (PLA) Menggunakan Metode Taguchi, Tugas Akhir, Teknik Industri UGM.

3. Fefe F., Tanoto, Y. Y., Anggono, J. (2017), Optimasi Respon Kekuatan Flexural Spesimen Produk Fused Deposition Modelling Dengan Metode Taguchi, Tugas Akhir, Teknik Mesin UK Petra.

4. Soejanto, I.(2009), Desain Eksperimen dengan Metode Taguchi, Graha Ilmu,Yogyakarta. 5. Rinanto, A. dan S. Wahyudi (2017), Perkembangan Teknologi Rapid Prototyping: Study Literatur, Jurnal Metris, 1411-

3287 6. Wibisana, B. I. (2016), Analisa Pengaruh Parameter Temperature, Cooling Time Dan Injection Rate Terhadap Tingkat

Kekasaran Block Join Recorder Saxophone, Tugas Akhir, Teknik Desain dan Manufaktur PPNS. 7. Bhutta M, Ohama Y, Tsuruta K. (2011), Strength properties of polymer mortar panels using methyl methacrylate

solution of waste expanded polystyrene as binder. Constr Build Mater, 25:779–84. 8. Davim PJ. (2001), A note on determination of optimal cutting conditions for surface finish obtained in turning using of

experiments, Jurnal Mater Process Technol, 116:305–8. 9. Montgomery DC. (2013), Design and Analysis of Experiments. Ed ke-8, New York: John Wiley & Sons, inc

Dokumen pendukung luaran Wajib #1

Luaran dijanjikan: Publikasi Ilmiah Jurnal Nasional Tidak Terakreditasi

Target: accepted/published

Dicapai: Accepted

Dokumen wajib diunggah:

1. Naskah artikel

2. Surat keterangan accepted dari editor

Dokumen sudah diunggah:

1. Naskah artikel

2. Surat keterangan accepted dari editor

Dokumen belum diunggah:

-

Nama jurnal: Jurnal Techno Bahari Politeknik Negeri Madura

Peran penulis: first author | EISSN: 2406-8829

Nama Lembaga Pengindek: belum ada

URL jurnal: http://technobahari.poltera.ac.id/

Judul artikel: Optimasi Parameter Mesin Fused Deposition Modelling (FDM) terhadap

Kekasaran Permukaan Produk Menggunakan Metode Taguchi

Jurnal Techno Bahari Volume 6, Nomor 2, Oktober 2019

23


Bayu Wiro Karuniawan1, Farizi Rachman2, Andik Aris Setiawan3

Jurusan Teknik Permesinan Kapal Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya Kampus ITS, Keputih Sukolilo, Surabaya 60111

Abstrak

The research was conducted using a FDM (Fused Deposition Modeling) Rapid Prototyping

machine with various combinations of parameters. Selection of parameters for 3 types of parameters, each parameter varied by 3 variations. The material used is PLA (polylactic acid) material. The research method uses the Taguchi method. The resulting response is only surface roughness. Experiments produce the optimum parameters: Print Speed 60 mm/s, Printing Temperature 200 ° C, Layer Height 0.1 mm

Keywords: Fused Deposition Modelling (FDM), Kekasaran permukaan, Optimasi parameter, PLA, Metode Taguchi

1. PENDAHULUAN

Industri manufaktur saat ini berkembang pesat, terutama di bidang transportasi. Salah satu industri manufaktur bidang transportasi adalah industri kapal. Saat ini masih belum banyak ditemukan industri kapal di Indonesia, bila dibandingkan dengan industri otomotif. Industri penunjangnya pun masih belum sebanyak industri otomotif. Hal ini menyebabkan masih banyak peluang dalam pengembangan industri dibidang kapal. Proses pembuatan kapal, membutuhkan waktu yang tidak singkat. Begitu juga proses pembuatan kapal non baja, misalnya kapal fiber. Kapal non baja ini juga membutuhkan komponen pendukung, baik yang logam maupun non logam. Komponen pendukung yang non logam kebanyakan dibuat dari bahan plastik. Cara pemrosesan berbahan plastik pun bermacam-macam, salah satunya proses menggunakan molding injeksi plastik. Kelemahan dari proses plastik injeksi tersebut dalam hal waktu yang dibutuhkan dari mulai pembuatan cetakan sampai dihasilkannya sebuah produk. Biaya yang dibutuhkan proses plastik injeksi pun tidaklah murah. Produk yang dihasilkan harus mass production agar bisa menutup besarnya biaya pembuatan cetakan.Proses ini tidak cocok digunakan pada proses pembuatan produk yang bertujuan untuk pemodelan dan pengembangan produk, karena pemodelan sebuah produk membutuhkan waktu yang relatif lebih cepat tetapi jumlahnya tidak banyak.

Penggunaan teknologi Rapid Prototyping bisa menghasilkan produk yang lebih cepat daripada proses injeksi plastik. Salah satu teknologi Rapid

Prototyping yang sering dijumpai di pasaran saat ini adalah jenis teknologi FDM (Fused Deposition Modeling). Mesin FDM mempunyai keunggulan mempercepat proses dalam pemodelan sebuah desain, termasuk pemodelan kapal. Hanya saja ukuran mesin FDM masih belum bisa mengakomodasi ukuran/dimensi kapal sebenarnya.

Penelitian yang pernah dilakukan Ramdani, L. dan Tontowi, A. E. (2015) mengenai analisis pengaruh parameter mesin FDM terhadap galat dimensi terkecil dan kuat tarik tertinggi menggunakan metode Response Surface. Hasil dari penelitian diperoleh parameter yang optimal untuk keseluruhan respon adalah layer thickness 0,08 mm, temperature 203°C, dan build angle -48,7°[1]. Sedangkan penelitian Erdizon, D. S. dan Tontowi, A. E. (2017) mengoptimasi pengaruh parameter mesin FDM terhadap galat dimensi terkecil dan kuat tarik tertinggi menggunakan metode Taguchi. Hasil respon galat dimensi part terkecil terdapat pada kombinasi parameter layer thickness sebesar 0,05mm, temperature sebesar 205°C, dan build angle -45°. Sedangkan untuk mendapatkan kuat tarik part tertinggi terdapat pada kombinasi parameter layer thickness sebesar 0,15mm, temperature sebesar 195°C, dan build angle 0°[2]. Fefe, F. dkk (2017) juga meneliti parameter mesin FDM terhadap kekuatan flexural menggunakan metode Taguchi. Dari penelitian dihasilkan kombinasi parameter optimal yaitu fill pattern lattice, fill density 75 %, dan layer thickness 0,125 mm[3]. Dengan melihat beberapa penelitian mengenai FDM belum pernah dilakukan penelitian yang membahas respon


24

kekasaran permukaan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan parameter yang tepat dalam proses Rapid Prototyping menggunakan material filament PLA agar mendapat permukaan yang paling halus. Semua parameter yang meliputi print speed, layer high, dan printing temperature dianalisa menggunakan metode Taguchi.

Metode taguchi adalah metodologi yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas produk, proses dan dapat menekan biaya resources seminimal mungkin. Metode ini digunakan karena memungkinkan melaksanakan penelitian yang memiliki banyak parameter dan jumlah, hal ini memungkinkan diperoleh suatu proses yang menghasilkan produk yang konsisten dan kokoh terhadap faktor yang tidak dikontrol (faktor gangguan), serta menghasilkan kesimpulan mengenai respon terhadap kombinasi, komposisi faktor-faktor, dan level dari faktor-faktor yang menghasilkan respon yang optimum [4].

2. EKSPERIMEN

Metode Penelitian merupakan langkah-langkah yang dijadikan pedoman untuk melakukan penelitian, agar dapar diperoleh hasil yang baik dan memperkecil kasalahan-kesalahan yang mungkin terjadi untuk mencapai tujuan penelitian yang direncanakan. Langkah-langkah dalam melaksanakan penelitian diperlihatkan secara diagram berikut ini :

Penelitian ini membutuhkan beberapa alat dan bahan sebagai berikut :

1. Mesin Rapid Prototyping untuk mencetak spesimen

2. Surface Roughness Tester, Untuk mengukur kekasaran permukaan

3. Laptop/ Personal Computer 4. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

adalah: Filament dengan jenis material PLA (Polylactic acid)

Dengan software yang digunakan yaitu :

1. Autodesk Inventor (CAD) 2. CURA (CAM)

Spesimen dibuat prisma trapesium, tujuan pemilihan bentuk tersebut agar spesimen bisa diukur kekasarannya pada bidang miring.


25

Gambar 1. Bentuk dan ukuran spesimen

Penentuan Variabel

Dari identifikasi permasalahan yang didapat variabel yaitu:

Variabel Respon: Tingkat kekasaran

Variabel Bebas:

1. Kecepatan cetak (print speed) 2. Suhu Cetak (Printing temperature) 3. Tinggi layer (layer high)

Dalam penentuan variabel bebas ditentukan tingkat level dalam penelitian ini. Level yang ditentukan yaitu 3 level maka setiap variabel bebas ditentukan tiga level setiap variabelnya. Berikut adalah tahapan level yang ditentukan pada setiap level :

1. Kecepatan cetak (print speed) berdasarkan rekomendasi pemakaian material PLA yaitu antar 20-60 mm/s maka diambil kecepatan cetak sebagai berikut : a. 20 mm/s b. 40 mm/s c. 60 mm/s

2. Suhu Cetak (Printing temperature), dipilih berdasarkan material propertis dan rekomendasi pemakaian material PLA maka dapat ditentukan nilai setiap levelnya sebagai berikut : a. 200 °C b. 210 °C c. 220 °C

3. Tinggi layer (layer high), level tinggi layer ditentukan berdasarkan kemampuan layer mesin dan berdasarkan penelitian sebelumnya yaitu 0,1-

0,3 mm. jadi level untuk tinggi layer ditentukan sebagai berikut: a. 0,1 mm b. 0,2 mm c. 0,3 mm

Dari perhitungan derajat kebebasan didapat yaitu 6, untuk memilih matriks orthogonal yang sesuai dengan eksperimen adalah derajat kebebasan pada matriks ortogonal standar harus lebih besar atau sama dengan perhitungan derajat kebebasan. Dan perhitungan dengan menggunakan software minitab maka ditentukan matrik ortogonal L9(34).

3. METODE TAGUCHI

Dibawah ini merupakan tabel dari matriks orthogonal L9(34)

Tabel 1. Matriks Orthogonal L9(34)

Eksperimen Ke-

Variabel bebas Print Speed

(mm/s)

Printing Temperat

ure (°C)

Layer Height (mm)

1 20 200 0,1 2 20 210 0,2 3 20 220 0,3 4 40 200 0,2 5 40 210 0,3 6 40 220 0,1 7 60 200 0,3 8 60 210 0,1 9 60 220 0,2

Pada pengarnbilan data percobaan masing-masing dilakukan replikasi sebanyak 3 kali dan dilakukan secara acak (random). 4. Pembahasan 4.1. Analisa Taguchi

Penelitian ini menggunakan material PLA dengan ukuran spesimen seperti yang terlihat pada Gambar 1 di atas.

Pengambilan data hasil eksperimen adalah mengukur kekasaran permukaan dengan menggunakan surface roughness tester. Hasil pengukuran kekasaran permukaan dari 9 percobaan ditunjukkan dalam Tabel 2 berikut ini.


26

Tabel 2. Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan

Eksperimen Ke-

Kekasaran Permukaan Replikasi

1 Replikasi

2 Replikasi

3 1 17,77 19,04 19,68 2 29,31 28,67 30,25 3 41,95 38,98 39,77 4 28,67 26,44 23,07 5 44,72 39,00 34,14 6 19,09 19,76 21,14 7 36,00 36,94 34,91 8 17,13 19,60 18,77 9 32,33 25,29 31,25

Hasil perhitungan rasio S/N dapat dilihat pada

Tabel 3 berikut ini. Tabel 3. Rasio S/N dari Respon Kekasaran

Permukaan Replikasi

1 Replikasi

2 Replikasi

3 Rasio S/N

17,77 19,04 19,68 -25,5047 29,31 28,67 30,25 -29,3720 41,95 38,98 39,77 -32,0960 28,67 26,44 23,07 -28,3532 44,72 39,00 34,14 -31,9372 19,09 19,76 21,14 -26,0271 36,00 36,94 34,91 -31,1163 17,13 19,60 18,77 -25,3568 32,33 25,29 31,25 -29,4798

Hasil perhitungan rata-rata rasio S/N untuk

masing-masing level dapat dilihat pada Tabel 4 berikut ini. Tabel 4. Rata-rata nilai rasio S/N

Level Print Speed (mm/s)


(°C)

Layer Height (mm)

1 -28,99 -28,32 -25,63 2 -28,77 -28,89 -29,07 3 -28,65 -29,20 -31,72

Delta 0,34 0,88 6,09 Rank 3 2 1

Berdasarkan perhitungan rata-rata rasio S/N di

atas, nilai optimum didapatkan pada nilai rata-rata rasio S/N terbesar untuk setiap parameter proses. Parameter dan level yang paling berpengaruh terhadap respon kekasaran permukaan dapat digambarkan seperti pada grafik dibawah ini.

Gambar 2. Pengaruh parameter proses pada respon

kekasaran permukaan

4.2. ANOVA Analysis of Variance (ANOVA) digunakan

untuk mengetahui parameter mana saja yang paling berpengaruh terhadap respon kekasaran permukaan serta untuk mengetahui besarnya kontribusi parameter tersebut. Hasil perhitungan ANOVA ditunjukan pada Tabel 5 berikut.

Tabel 5. Hasil Perhitungan ANOVA

Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P Print Speed

(mm/s) 2 0,1780 0,178 0,0890 0,84 0,544


(°C) 2 1,1833 1,183 0,5916 5,57 0,152

Layer Height (mm) 2 55,8893 55,889 27,945 262,89 0,004

Error 2 0,213 0,213 0,106 Total 8 57,463

Parameter yang memiliki konstribusi terbesar

adalah parameter Layer Height (mm) dengan nilai persen konstribusi 97,62% dalam mengurangi variasi dari respon kekasaran permukaan.

Parameter kedua adalah parameter Printing Temperature (°C) dengan nilai persen konstribusi 2,07% dalam mengurangi variasi dari respon kekasaran permukaan.

Parameter ketiga adalah parameter Print Speed (mm/s) dengan nilai persen konstribusi 0,31% dalam mengurangi vanasi dan respon waku pemotongan.

4.3. Prediksi Rata-rata Respon Optimum

Prediksi rata-rata respon pada setting parameter yang optimum:


27

-28,804 + (-28,65-(-28,804))+ (-28,32-(-28,804))+(-25,63-(-28,804))

-24,99 Interval keyakinan untuk nilai rata-rata rasio

S/N prediksi pada tingkat keyakinan 95% dihitung sebagai berikut:

= 9 x 3 = 27 1 + (2+2) 5

Interval keyakinan untuk nilai rata-rata rasio

S/N prediksi pada tingkat keyakinan 95% adalah sebagai berikut:

4.4. Eksperimen Konfirmasi Eksperimen konfirmasi dilakukan sebanyak 5

kali pada kondisi parameter yang menghasilkan respon optimal yaitu Print Speed 60 mm/s, Printing Temperature 200 ° C, Layer Height 0.1 mm.

Hasil pengukuran respon kekasaran permukaan eksperimen konfirmasi ditunjukkan pada Tabel 6 berikut ini.

Tabel 6. Hasil eksperimen konfirmasi

Replikasi Kekasaran Permukaan

(µm) 1 19,573 2 19,7623 3 19,1183 4 19,9893 5 20,2896

Berdasarkan nilai-nilai respon yang didapat

dari eksperimen konfirmasi dilakukan perhitungan nilai rasio S/N. Nilai rasio S/N eksperimen konfirmasi adalah -25,912. Interval keyakinan untuk nilai rata-rata rasio S/N eksperimen konfirmasi pada tingkat keyakinan 95% dihitung sebagai berikut:

Interval keyakinan untuk nilai rata-rata rasio S/N eksperimen konfirmasi pada tingkat keyakinan 95% adalah sebagai berikut:

Dari hasil perhitungan interval keyakinan pada

tingkat keyakinan 95% untuk prediksi kemudian dibandingkan dengan interval keyakinan pada tingkat keyakinan 95% untuk eksperimen konfirmasi. Interval keyakinan tersebut dapat dilihat pada Gambar 3 berikut ini:


28

Gambar 3 Grafik Perbandingan Interval

Kepercayaan

Grafik tersebut menunjukkan bagian dari interval keyakinan eksperimen konfirmasi yang beririsan dengan interval keyakinan prediksi, maka dapat disimpulkan bahwa optimasi respon kekasaran permukaan telah berhasil. Dengan demikian kombinasi seting parameter proses untuk prediksi juga merupakan seting parameter proses yang menghasilkan respon yang optimum.

5. Kesimpulan

Kesimpulan yang didapat pada penelitian yang berjudul “Optimasi Parameter Mesin Fused Deposition Modelling (FDM) terhadap Kekasaran Permukaan Produk Menggunakan Metode Taguchi” adalah sebagai berikut: 1. Prosentase kontribusi parameter proses terhadap

waktu pemotongan adalah: • Print Speed sebesar 0,31% • Printing Temperature sebesar 2,07% • Layer Height sebesar 97,62%

2. Kombinasi dari level-level parameter yang dapat mengoptimalkan respon waktu pemotongan adalah: • Print Speed pada level 3 dengan nilai 60

mm/s • Printing Temperature pada level 1 dengan

nilai 200 ° C • Layer Height pada level 1 dengan nilai 0.1

mm

DAFTAR PUSTAKA [1].Ramdani, L. dan Tontowi, A. E. (2015), Optimasi

Parameter Proses 3D Printer Untuk Memperoleh Galat Dimensi Terkecil Dan Kuat Tarik Tertinggi Pada Part Berbahan Baku Polylactic Acid (PLA), Tugas Akhir, Teknik Industri UGM.

[2].Erdizon, D. S. dan Tontowi, A. E. (2017), Optimasi Parameter Proses 3d Printer Untuk Memperoleh Galat Dimensi Terkecil Dan Kuat Tarik Tertinggi Pada Part Berbahan Baku Polylactic Acid (PLA) Menggunakan Metode Taguchi, Tugas Akhir, Teknik Industri UGM.

[3]. Fefe F., Tanoto, Y. Y., Anggono, J. (2017), Optimasi Respon Kekuatan Flexural Spesimen Produk Fused Deposition Modelling Dengan Metode Taguchi, Tugas Akhir, Teknik Mesin UK Petra.

[4]. Soejanto, I.(2009), Desain Eksperimen dengan Metode Taguchi, Graha Ilmu,Yogyakarta.

[5].Rinanto, A. dan S. Wahyudi (2017), Perkembangan Teknologi Rapid Prototyping: Study Literatur, Jurnal Metris, 1411-3287

[6]. Wibisana, B. I. (2016), Analisa Pengaruh Parameter Temperature, Cooling Time Dan Injection Rate Terhadap Tingkat Kekasaran Block Join Recorder Saxophone, Tugas Akhir, Teknik Desain dan Manufaktur PPNS.

[7]. Bhutta M, Ohama Y, Tsuruta K. (2011), Strength properties of polymer mortar panels using methyl methacrylate solution of waste expanded polystyrene as binder. Constr Build Mater, 25:779–84.

[8]. Davim PJ. (2001), A note on determination of optimal cutting conditions for surface finish obtained in turning using of experiments, Jurnal Mater Process Technol, 116:305–8.

[9]. Montgomery DC. (2013), Design and Analysis of Experiments. Ed ke-8, New York: John Wiley & Sons, inc


29

laporan kemajuan / akhir -...

Documents