PROSES MANUFAKTUR

Proses Pembentukan

Plastik

04/12/2023 2

Hasil Pembelajaran

• Umum:– Memberikan mahasiswa pengetahuan yang

komprehensif tentang dasar-dasar proses pemesinan dan mesin perkakas, proses forming dan molding, metrology dan aplikasi terhadap kualitas produk dan analisis system manufaktur.

• Khusus: – Memberikan pemahaman terhadap proses

pembentukan plastik

04/12/2023 3

OUTLINE

• PENGANTAR • PROSES PEMBENTUKAN PLASTIK• PERTIMBANGAN DALAM PERANCANGAN

04/12/2023 4

 PENGANTAR

• Jenis-Jenis Plastik• Polimer Lebur (Melt) • Keunggulan Proses Plastik

04/12/2023 5

 Jenis Plastik

• Thermoplastics– Padat (solid) pada suhu kamar dan mudah

mencair pada suhu hingga beberapa ratus derajat.

– Mudah dibentuk dengan pemanasan yang berulang-ulang

– Saat proses pemanasan struktur molekul tidak berubah dan tidak mengalami proses pengerasan (curing)

04/12/2023 6

 Jenis Plastik

• Thermosets– Saat proses pemanasan dan pembentukan,

terjadi perubahan kimia permanen pada struktur molekul (cross-linking) sehingga plastik mengeras (curing)

– Setelah mengeras, plastik tidak dapat dicarikan melalui proses pemanasan ulang (infusible solid)

– Jika dipanaskan kembali, polymer thermosetting mengalami degradasi dan menghitam (akibat pemanasan)

04/12/2023 7

Polimer Lebur

• Polymer lebur (melt): polimer thermoplastic yang melunak akibat dipanaskan hingga fasa cair

• Viskositas– Polymer lebur adalah cairan kental yang memiliki

viskositas tinggi– Proses pembentukan dilakukan dengan menuangkan

polymer lebur ke dalam cetakan

04/12/2023 8

Keunggulan Proses Plastik

• Proses pembentukan plastik memungkinkan untuk geometri yang sangat beragam

• Umumnya dibentuk menggunakan cetakan sehingga langsung menghasilkan bentuk akhir produk (tidak perlu proses lanjutan)

• Energi (panas) yang dibutuhkan untuk pembentukan plastik lebih rendah daripada logam

04/12/2023 9

Keunggulan Proses Plastik

• Alat penanganan material lebih sederhana dan sedikit karena temperatur proses pembentukkan rendah dan jumlah mesin yang dibutuhkan hanya mesin molding

• Pada umumnya tidak memerlukan proses pengecetan atau pelapisan permukaan

04/12/2023 10

PROSES PEMBENTUKAN PLASTIK

• Ekstrusi• Moulding• Thermoforming

04/12/2023 11

 EKSTRUSI

• Merupakan proses kompresi dimana– material mengalir ke dalam lubang cetakan– Menghasilkan material kontinu dengan bentuk

penampang sesuai dengan bentuk lubang cetakan

• Proses pembentukkan polimer– Material yang banyak digunakan:

thermoplastics dan elastomer– Produksi masal: tabung, pipa, selang, selubung

kabel

04/12/2023 12

Proses & Peralatan Ekstrusi

04/12/2023 13

Proses & Peralatan Ekstrusi

• Diameter internal barel: 25 – 150 mm• Panjang diamter (L/D) barel:

– Berkisar 10-30– Besar untuk thermoplastic– Kecil untuk elastomer

• Putaran ulir: ± 60 rpm

04/12/2023 14

Proses & Peralatan Ekstrusi

• Fungsi ulir :– Feed section: memindahkan pelet plastik dari

hoper dan pemanasan awal

04/12/2023 15

Proses & Peralatan Ekstrusi

• Fungsi ulir :– Compression section: polimer diubah menjadi

cair, udara yang terperangkap diekstraksi, material dikompresi

04/12/2023 16

Proses & Peralatan Ekstrusi

• Fungsi ulir :– Metering section: cairan menjadi homogen dan

tekanan yang terjadi mendorong material mengalir melalui lubang cetakan

04/12/2023 17

Proses & Peralatan Ekstrusi• Breaker plate

– Terdiri atas lubang-lubang kecil– Berfungsi sebagai:

• Penyaring kontaminasi dan gumpalan melt yang besar• Meningkatkan tekanan pada metering section• Meluruskan aliran melt dan menghilangkan

kecenderungan melintir saat ekstrusi (viskoelastisitas) akibat gerakan putar di dalam barel

04/12/2023 18

Konfigurasi Die

04/12/2023 19

Konfigurasi Die

04/12/2023 20

Cacat Pada Ekstrusi

04/12/2023 21

Cacat Pada Ekstrusi

04/12/2023 22

MOULDING

• Injection Moulding• Compression Moulding• Transfer Moulding• Blow Moulding

04/12/2023 23

Injection Molding • Polimer dipanaskan dan dialirkan ke dalam

cetakan menggunakan tekanan yang tinggi• Umumnya untuk thermoplastic• Menghasilkan produk diskrit sesuai/mendekati

bentuk akhir (net shape) produk• Waktu siklus produksi: 10-30 detik• Ukuran produk: 50gr – 25kg• Ekonomis untuk produksi masal• Dapat digunakan untuk membuat bentuk yang

komplek– Tergantung dari kemampuan dalam membuat cetakan

•  

04/12/2023 24

Peralatan Injection Molding

04/12/2023 25

Proses Injection Molding

04/12/2023 26

 Cetakan

04/12/2023 27

 Sistem Injeksi

04/12/2023 28

Cacat Pada Injection Molding

• Short shots– Plastik mengeras sebelum mengisi secara penuh rongga

cetakan– Cara mengatasi: menaikkan temperatur dan (atau)

tekanan

• Flashing– Polimer melt tertekan di antara parting surface– Penyebab: celah parting terlalu besar, gaya injeksi lebih

besar dari gaya clamping, temperatur melt terlalu tinggi

04/12/2023 29

Cacat Pada Injection Molding

• Sink marks and voids– Terjadi pada bagian cetakan yang tebal – Sink: pada saat permukaan mulai mengeras, material

bagian dalam mengalami kontraksi sehingga permukaan terdepresi ke dalam

– Voids: Sama dengan sink tetapi permukaan tidak terdepresi, melainkan adanya rongga di bagian internal material

• Weld lines– Pertemuan dua aliran polymer melt misalnya karena

mengelilingi inti,sehingga membentuk garis– Cara mengatasi, temperatur melt dan tekanan injeksi

yang lebih tinggi, pemilihan gating system

04/12/2023 30

Compression Molding

Untuk thermosetting plastics(1) charge is loaded(2)&(3) chage is compressed and cured(4) part is ejected and removed

04/12/2023

 Transfer Molding

31

04/12/2023 32

 Extrusion Blow Molding

(1) extrusion of parison(2) parison is pinched at the top and sealed at the bottom around a metal blow pin as the two halves of the mold come together(3) the tube is inflated so that it takes the shape of the mold cavity(4) mold is opened to remove the solidified part

04/12/2023 33

 Injection Blow Molding

(1) parison is injection molded around a blowing rod(2) Injection mold is opened and parison is transferred to a blow mold(3) soft polymer is inflated to conform to the blow mold(4) blow mold is opened and blown product is removed

04/12/2023 34

 THERMOFORMING

• Proses dimana sebuah lembar (sheet) thermoplastic dipanaskan, kemudian dideformasi sesuai dengan bentuk yang diinginkan

• Misalnya: bak mandi• Terdiri dari dua proses utama

– Pemanasan– Pembentukan

04/12/2023 35

Vacuum Thermoforming

(1) a flat sheet is softened by heating

(2) the softened sheet is placed over a concave mold cavity

(3) a vacuum draws the sheet into the cavity

(4) the plastic hardens on contact with the cold mold surface and the part is removed and subsequently trimmed from the web

04/12/2023 36

Pressure Thermoforming

• Mirip dengan vacuum dengan perbedaan(2) sheet is placed over a mold cavity(3) positive presure forces the sheet into the cavity

04/12/2023 37

 Mechanical Transforming

(1) Heating sheet is placed above a negative mold

(2) mold is closed to shape the sheet

04/12/2023 38

PERTIMBANGAN DALAM PERANCANGAN

• Pertimbangan Umum• Plastik Ekstrusi• Komponen Cetak

04/12/2023 39

Pertimbangan dalam Perancangan

• Pertimbangan umum– Strength and stiffness

• Tidak sekuat dan ulet logam– Impact resistance

• Plastik sangat baik dalam menyerap benturan– Service temperatures

• Temperatur kerja plastik relatif terbatas daripada logam atau keramik

04/12/2023 40

Pertimbangan dalam Perancangan

• Pertimbangan umum– Thermal expansion

• Mudah berubah bentuk akibat perubahan suhu– Degradation

• Kualitas plastik mengalami degradasi akibat terkena sinar matahari atau radiasi lainnya

04/12/2023 41

Pertimbangan Dalam Perancangan

• Plastik ekstrusi– Wall thickness

• Ketebalan yang uniform lebih dikehendaki• Variasi ketebalan menyebabkan aliran material tidak

merata, pendinginan yang tidak sama sehingga produk cenderung melengkung

– Hollow section• Bagian rongga mempersulit perancangan die and

aliran plastik

04/12/2023 42

Pertimbangan Dalam Perancangan

• Plastik ekstrusi– Corners

• Sudut tajam pada bagian dalam dan luar sebaiknya dihindari

• Mengakibatkan aliran yang tidak merata dan konsentrasi tegangan pada produk

04/12/2023 43

Pertimbangan dalam Perancangan

• Komponen cetak– Economic production quantities

• Cetakan mahal, jumlah produksi yang layak berkisar 1000-10000 unit

– Part complexity• Dapat membuat produk berbentuk komplek tanpa

perlu dibagi menjadi beberapa komponen penyusun– Wall thickness

• Ketebalan plastik dikehendaki tipis agar material tidak melengkung akibat penyusutan dan waktu pengerasan yang lebih cepat

04/12/2023 44

Pertimbangan dalam Perancangan

• Komponen cetak– Holes

• Lubang pada produk memperumit perancangan cetakan

– Toleransi• Produk plastik hasil cetakan memiliki toleransi akibat

dari penyusutan dan parameter proses yang berbeda-beda

Proses Manufaktur 45

TERIMA KASIH