TUGAS BESAR

INTEGRASI PERANCANGAN & PROSES MANUFAKTUR

Pembuatan Mould Plastik Tempat Sendok

Nama : Albertus Rianto SuryanigratNPM : 0906496163

DEPARTEMEN TEKNIK MESINUNIVERSITAS INDONESIA

JAKARTA2010

BAB I PENDAHULUAN

Di dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menggunakan barang atau

peralatan yang pembuatannya dilakukan dengan membuat cetakan. Seperti pada

peralatan rumah tangga, spare part otomotif, bahkan pembuatan barang-barang seni

yang cukup artistik. Teknik pembuatan cetakan sendiri pada mulanya sudah dikenal

pada jaman pra sejarah, dan terus berkembang hingga masih dipergunakan pada

masa sekarang. Dengan pembuatan cetakan, diharapkan produk akan dapat

mengikuti bentuk cetakan yang akan dibuat dan karena hal ini, pembuatan cetakan

akan terus dikembangkan. Pengembangan pembuatan cetakan pada jaman

sekarang banyak didasarkan pada keakurasian dan kerumitan produk yang dapat

dibuat.

Jenis cetakan yang sering kita jumpai ada berbagai macam penggunaan

diantaranya adalah :

1. Cetakan untuk material berupa aluminium atau logam yang sering kita

namakan proses Dies Casting.

2. Cetakan untuk material thermoplastik/thermoseting yang sering kita namakan

proses moulding

3. Cetakan untuk pembentukan dies press baik proses blanking maupun

reforming.

Indonesia sebagai pasar yang paling membutuhkan produk rumah tangga

sebaiknya mampu melakukan kegiatan reverse engineering untuk produk-produk

berbahan polimer. Hal ini selain banyak menyerap tenaga kerja, akan membuat

Indonesia akan bisa memenuhi kebutuhannya sendiri. Selain kedua hal tersebut,

dengan banyaknya produk dalam negeri, akan membangkitkan banyak penelitian

dan pengembangan tentang kagiatan mould and dies di Indonesia.

Kegiatan reverse engineering adalah kegiatan yang memutar proses

konvensional dalam kegiatan engineering menjadi terbalik yang mana produk

barang yang sudah ada didesain ulang untuk dibuatkan mold and dies agar dapat

diproduksi ulang. Kegiatan ini sangat populer didalam pengembangan industri pada

negara berkembang. Alat yang sering digunakan adalah CMM, 3D Scan untuk

pengambilan geometri, Sofwere desain untuk membuat CAD/CAM/CAE/CIMM dan

yang terakir adalah proses manufakturing dengan mesin CNC Milling, Turning,

Electrical Discharge Machining (EDM), WireCut EDM, Gerindra, Aero scope untuk

menghaluskan permukaan dies, dan mesin Injection Molding/ Dies Casting untuk

proses produksinya.

Gambar 1.1 Pengambilan Geometri dengan menggunakan 3 D Scan dan sebuah

perangkat komputer untuk mengkomunikasi hasil CAD dengan Mesin CNC

Indonesia melalui Departemen Perindustrian dengan Jetro sudah melakukan

kerja sama pengembangan desain mold and dies dengan program transfer

pengetahuan melalui asosiasi IMDIA ( Indonesian Mould and Dies Industrial

Accociate) hal ini diharapkan dengan penguasaan teknologi injection molding dan

dies casting, Indonesia bisa lebih mandiri dalam pengembangan teknologi tersebut,

mengingat ketertinggalan kita dengan negara Thailand dan Malaysia.

BAB II MODELING PART

Produk yang akan kita kerjakan adalah produk dengan material jenis plastik

polypropylene (PP) transparan dengan ketebalan 1,2mm. Untuk pengambilan

ukuran geometri digunakan sigmat jenis Digital Caliper dengan panjang 20cm.

Pengambilan gambar dilakukan pada ruangan dengan kondisi standar. Produk

berbentuk silinder dengan ketinggian 150mm. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada

gambar 2.1 dan gambar 2.2. Beberapa bagian benda kerja dilakukan dengan

beberapa pendekatan terutama pada bagian countur yang rumit dan susah untuk

diambil secara akurat. Beberapa bagian produk juga sengaja tidak didesain dengan

alasan pembuatannya hanya bisa dilakukan dengan bantuan mesin EDM ( Electrical

Discharge Machine ) dan Wire Cut EDM.

Gambar 2.1 Design Produk Utama

Gambar 2.2 Design Part Produk

Design yang akan dikerjakan adalah bagian atas produk utama dengan

dibantu menggunakan perangkat lunak softwere Inventor Ver. 2009. Pengambilan

geometri dilakukan seiring dengan kegiatan CAD yang akan dibangun seperti terlihat

pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Sketsa Plant XY

Sketsa diatas mengunakan jenis perintah line biasa dan curve dengan kita

sketsa pada plant XY. Kemudian gambar tersebut di Extrude kearah Z dengan

ketinggian 150mm (Gambar 2.4)

Gambar 2.4 Proses Extrude

Langkah berikutnya adalah pembuatan kurva pada bagian atas. Pembuatan

kurva ini didasarkan pada bentuk benda kerja dengan asumsi kurva yang dibentuk

benda kerja mengunakan satu radius (Persamaan Ordo 2). Prosesnya dapat dilihat

pada gambar 2.5. Kemudian setelah kurva plant tersebut terbentuk, benda kerja

akan displit dengan operasi boelan (gambar 2.6)

Gambar 2.5 Pembuatan Plant Countour Atas

Gambar 2.6 Operasi Split Atas

Langkah berikutnya adalah proses perintah fillet. Mula-mula kita tentukan

radius fillet yang akan kita bentuk dan karena bentuk asli dari benda kerja adalah

unik, maka dimungkinkan untuk mengunakan radius fillet 25mm pada segmen

bagian depan yang mana semua segmen menggunakan radius 20mm seperti

terlihat pada gambar 2.7.

Gambar 2.7 Proses Fillet

Langkah selanjutnya adalah pembuatan countur bagian bawah. Urutan

langkahnya mirip pada pembuatan langkah pembuatan countur bagian atas, hanya

penempatan dan radius nya berbeda (Gambar 2.8). Kemudian pada bagian tersebut

kita split sehingga membentuk hasil perpotongan (Gambar 2.9).

Gambar 2.8 Pembuatan Plant Countour Bawah

Gambar 2.9 Operasi Split Bawah

Karena benda kerja yang sudah dibuat masih berbentuk pejal, maka perlu

didesign untuk pembuatan perintah shell yang mana bagian pejalnya akan menjadi

bagian kulit dengan ketebalan kulit sebesar 1.2mm sesuai dengan ketebalan benda

kerjanya. (Gambar 2.10 dan Gambar 2.11).

Gambar 2.10 Sebelum Diperlakukan Perintah Shell

Gambar 2.11 Sesudah Diperlakukan Perintah Shell

Proses selanjutnya adalah pembuatan kulit terluar sebagai tempat joint

dengan bagian part yang lain yang kemudian kita sebut sebagai bagian leher benda

kerja. Design dari leher tersebut didasarkan pada pengukuran langsung pada benda

kerja. Langkah prosesnya sebagai berikut : Kita tentukan sketsa terlebih dahulu

bagian yang akan kita bikin. Ukuran seperti dapat dilihat dalam Gambar 2.12.

Kemudian kita gunakan peritah Sweep dengan metode mengikuti path countour

yang sudah kita bangun (Gambar 2.13). Setelah terbentuk, kita rapikan dengan

perintah fillet (Gambar 2.14). Dari sekian banyak langkah, terbentuklah design

produk (Gambar 2.15) yang kemudian siap untuk dibuat core (Male Mould) dan

cavity(Female Mould).

Gambar 2.12 Sketsa Pembuatan Leher

Gambar 2.13 Operasi Sweep Pada Leher

Gambar 2.14 Perintah Fillet pada Leher

Gambar 2.15 Gambar Design Produk

BAB III PEMBUATAN MOULD CORE DAN CAVITY

Proses selanjutnya adalah membuat moulds dari design produk yang sudah

dibuat yakni dengan cara membuat derived part yang artinya sebuah part

merupakan fungsi turunan dari part yang sudah ada. Didalam derivied part dilakukan

operasi boolean substract. Jika terjadi perubahan design pada part turunannya maka

part aslinya tidak berubah, namun sebaliknya jika terjadi perubahan terhadap part

aslinya maka part turunannya(derived) akan ikut menyesuaikan.

3.1 PEMBUATAN CAVITY MOULD

Pada proses pembuatan derived part terlebih dahulu dibuat sebuah assembly

part dari part produk kemudian dilakukan assembly terhadap sebuah blok yang

nantinya blok tersebut adalah sebuah blok cavity dari part tersebut yang dibuat

melalui derived assembly. Dari file klik new assembly file (*.iam) dan masukkan part

produknya dengan perintah place component dan buat create component

dan beri nama file tersebut dengan cavity moulds.

Gambar 3.1 Persiapan Pembuatan Design Cavity

Pembuatan tersebut tentu tidak sederhana, mengingat bagian atas dan

bawah yang berbentuk countur. Hal ini perlu dilakukan penyesuaian terlebih dulu

plan nya untuk kemudian plan tersebut akan digunakan untuk operasi boelan pada

benda mentahnya.

Gambar 3.2 Pembuatan Plan Bawah

Setelah Sketsa Plan terbentuk (Gambar 3.2) maka kita akan membuat bakal

benda kerja dengan meng Ektrude plan berbentuk persegi sepanjang benda kerja

berada di dalam balok. Didalam hal ini, kita ektrude sebesar 200mm. Setelah terjadi

Ektrusi, maka antara countor plan yang kita buat (Gambar 3.2) dengan bakal benda

kerja kita lakukan operasi Boelan seperti pada gambar 3.3

Gambar 3.3 Operasi Boelan Untuk Memotong Bakal Bahan

Kemudian setelah terbentuk bakal benda kerja, kita gunakan perintah

baudary patch (Gambar 4.4) dan kemudian kita trim sisi plan lebihnya terhadap

bakal benda kerja tersebut (Gambar 3.5) sehingga hasilnya akan seperti pada

Gambar 3.6.

Gambar 3.4 Perintah Boundary Patch Bakal Benda Kerja

Gambar 3.5 Operasi Trim pada Bakal Benda Kerja

Gambar 3.6 Operasi Trim Bakal Benda Kerja

Setelah benda kerja terbentuk seolah-olah tengelam pada bakal benda kerja,

maka kita gunakan perintah ekstrude (Gambar 3.7) yang kemudian hasil perintah

Ektrude tersebut digunakan untuk operasi Boelan seperti pada gambar 3.8.

Gambar 3.7 Operasi Ekstrude Bakal Benda Kerja

Gambar 3.8 Operasi Boelan Bakal Benda Kerja

Setelah kita lihat pada gambar 3.8, maka perintah terakhir adalah menghapus

design benda kerja pada bakal benda kerja sehingga terbentuklah lapisan kulit

setebal 1.2mm (Gambar 3.9) dan Cavity siap untuk di Machining.

Gambar 3.9 Operasi Delete Face (Core Cavity)

3.2 PEMBUATAN CORE

Pada langkah pembuatan core tidak jauh berbeda saat pembuatan cavity.

Pertama buat file baru (*.ipt) dan dilakukan derived part pada file part produk.

Gambar 3.10 Gambar core file IPT baru ditambah bidang pada bagian bawah

Dari sini dilakukan penambahan balok untuk posisi bawah yang mana karena

secara kebetulan parting line dari mould membentuk sebuah bidang maka dapat

langsung dilakukan metode seperti pada gambar 3.10

Gambar 3.11 Gambar core setelah face dihapus

Dengan menganalogikan seperti yang telah dilakukan saat pembuatan cavity,

kita kembali gunakan perintah deleted face pada permukaan yang seharusnya agar

terbentuk ruang antara core dengan cavity. Ruangan ini yang kemudian akan terisi

polypropylene cair sebagai bahan baku pembuatan benda kerja. Setelah dilakukan

delete face maka akan tampak hasil dari core mould seperti pada gambar 3.11.

Gambar 3.12 Pembuatan Bakal Penopang Core

Seperti saat mendesain cavity, kita akan mengabungkan Bakal penopang

core dengan core (Gambar 3.12) yang mana kemudian kita gunakan trim untuk

menghapus sisa plan diluar balok bakal bahan penompang core. Core siap untuk

segera dimachining.

Gambar 3.13 Design Core yang telah terbentuk

Setelah semua selesai untuk didesain, maka akan dilakukan pengecekan final

terhadap kedua pasangan mould ( Core dan Cavity) apakah desain mould yang

telah kita buat match dengan tidak terjadi interfere ataupun ketebalan yang tidak

merata terhadap produk hasil. Hal ini dilakukan dengan melakukan assembly pada

kedua part tersebut.

BAB III PROSES MANUFAKTURING

Proses manufacturing dilakukan dengan bantuan software Unigraphic NX5

untuk membuat lintasan pahat. Dari file inventor file part di save as menjadi exstensi

STEP yang mana jenis file neutral. Setelah itu file tersebut dibuka di software UG

dan siap dilakukan proses pembuatan lintasan pahat.

3.1 CAVITY INJECTION MOULDING

Pada lingkungan UG maka dibuka file STEP mould cavitynya. Setelah itu

maka akan terlihat gambar cavity injection mould tutup tempat sendok di software

UG, selanjutnya masuk tahap persiapan material benda kerja yakni dibuat dengan

menggunakan sketsa pada permukaan atas mould.

Pembuatan sketsa dilakukan dengan mengklik tombol sketch dan memilih

bidang kerja lalu dibuat garis di permukaan sketch, lalu sketch tersebut diextrude

sejauh benda kerja ke arah sumbu Z+.

Lalu lakukan manufacturing dengan menekan tombol start dan akan

tampak pada layar UG lingkungan manufacturing. Namun sebelumnya untuk

memulai terlebih dahulu tekan tombol create program (Gambar 3.1) dan beri

nama program dan klik OK.

Gambar 3.1 Create Program

Dapat diperhatikan maka terdapat perubahan icon pada lingkungan

manufacturing tersebut. Lalu pada browser bar “program” diklik kanan pilih insert

operation (Gambar 3.2) Pilih cavity mill dan klik OK pada gambar disebelah kiri,

setelah itu isi parameter permesinan di sebelah kanan, pertama ditentukan dahulu

geometry klik (Gambar 3.3) kemudian kita isikan MCS (Machine Coordinate

System). Kemudian pada specify klik segitiga kecil dan pilih 3point pick dan pilih

tiga titik ujung benda kerja dan sumbu X dan sumbu Y pada edge blok, yang

fungsinya untuk mendefinisikan Workpiece Reference Point.

Gambar 3.2 Perintah Insert Operational, Create Operation, dan Cavity Mill

Gambar 3.3 Perintah Geometri, MCS (Machine Coordinate System)

.

Setelah selesai maka akan muncul menu layar seperti diatas. Setelah OK

maka kembali ke menu sebelumnya dan pilih part pilih benda kerja untuk menjadi

mouldnya dan specify blanknya pilih extruded blok yang baru dibuat sebagai

material benda kerja kemudian tentukan cutting toolnya.

Gambar 4.11. Menu untuk parameter cutting tool

Setelah parameter stepover dan cutting depth diisi kemudian clik generate

toolpath, maka sistem akan secara otomatis men-generate toolpath yang telah kita

buat. Untuk melakukan simulasi klik tombol verify toolpath , kemudian pada

toolpath verification pilih 2D-dynamic dan arahkan scroll bar ke bawah untuk

kemudian di klik play.

Gambar 4.12 Tool Path Generator Proses Roughing Female Cavity

Gambar 4.13 Simulasi Tool Path Generator Proses Roughing Female Cavity

Langkah selanjutnya adalah akan dilakukan proses semi finish dengan

menggunakan tool ball nose (ball_mill). Pada bagian area contour pilih bagian

didalam cavity saja seperti tampak pada gambar 4.14.

Gambar 4.14 Tool Path Generator Zlevel Proses Semi Finising Famale Cavity

Gambar 4.15 Simulasi Proses Zlevel Semi Finishing Female Cavity

Gambar 4.16 Tool Path Generator Proses Finishing Female Cavity

Gambar 4.17 Simulasi Proses Finishing Female Cavity

Proses terakhir adalah melakukan machining pada bagian faced permukaan

dalam cavity.

Gambar 4.18 Finishing Cut Area pada Female Cavity

Gambar 4.19 Tool Path Generator Proses Finishing Cut Area pada Female Cavity

Gambar 4.20 Simulasi Proses Finishing Cut Area pada Female Cavity

Gambar 4.21 Tool Path Generator Proses Flow Cut Multiple pada Female Cavity

Gambar 4.22 Simulasi untuk proses Flow Cut Multiple

4.2. CORE (MALE) CAVITY

Untuk membuat bagian core mould maka file yang ber exstension step dibuka

di unigraphics dan dibuatkan blank nya yang berfungsi sebagai raw material yang

akan dipotong. Untuk membuat raw material maka diklik start lalu modeling. Setelah

itu klik sketch dan buat sketch pada bagian bawah kotak dan dilakukan extrude

sejauh 150 ke arah sumbu Z+. untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar

dibawah ini. Setelah proses extrude selesai maka benda kerja tersebut sudah

memenuhi persyaratan untuk dilakukan manufacturingnya. Dengan cara start,

manufacturing, lalu pada browser bar tampak program, dan klik kanan dan insert

operation.

Gambar 4.23 Insert operation pada program pembuatan Core Cavity

Gambar 4.24 Membuat Blank Geometri Core Cavity

Gambar 4.25 Milling Tool Parameter Core Cavity

Gambar 4.26 Menentukan Part Geometry Core Cavity

Gambar 4.27 Tool Path Generator untuk Proses Roughness Core Cavity

Gambar 4.28 Simulasi Proses Rougness Core Cavity

Gambar 4.29 Zlevel Profile Tool Path Generator untuk Proses Finishing Core Cavity

Gambar 4.30 Simulasi Zlevel Profile untuk Proses Finishing Core Cavity

Gambar 4.31 Memilih Cut Area Countur Core Cavity

Gambar 4.32 Tool Path Generator untuk Proses Cut Area pada Core Cavity

Gambar 4.33 Simulasi untuk Proses Cut Area pada Male Cavity

Gambar 4.34 Tool Path Generator untuk Proses Flowcut Multiple pada Core Cavity

Gambar 4.35 Simulasi untuk Proses Flowcut Multiple pada Core Cavity

4. KESIMPULAN

Pada kegiatan reverse engineering, material yang dibuat harus bisa di

reproduksi ulang dengan akurasi yang masih memenuhi. Sebagai contoh yang

menggambarkan produk tidak sempurna di produksi ulang adalah ketika kita

membeli casing handphone yang bukan original. Ketika kita pasang ke body HP,

sering tidak sempurna dalam ikatannya. Hal ini dikarenakan karena kegiatan reverse

engineering yang kurang berhasil. Untuk kasus produk-produk plastik rumah tangga

juga sering kita jumpai beberapa cetakan yang sangat terlihat kekasaranya.

Hal-hal yang mempengaruhi hasil akhir yang paling utama adalah kualitas

material nya, kemudian saat proses injection molding yang kurang sempurna, yang

terakhir adalah saat pengambilan data geometri yang tidak sempurna.

Hasil kesimpulan dalam mendesain produk penutup tempat sendok kali ini,

pengambilan data kurang dapat dipertanggung jawabkan. Selain banyak bentuk

kountor yang sulit mengambil datanya secara benar. Rekomendasinya dapat

mengunakan CMM ( Coordinat Measurment Machine) atau dengan 3D Scan yang

sangat cocok dengan benda berbentuk countour. Bagian proses yang hanya bisa

dilakukan dengan EDM, tidak dikerjakan didalam pembuatan desain kali ini. Selain

memang sangat rumit untuk dimachining ( Dengan EDM), pengambilan data

geometri akan sangat sulit untuk diambil dengan akurat.

Untuk proses injection molding nya, juga tidak menutup kemungkinan untuk

mengalami kegagalan dalam proses, dalam kasus integrasi desain dan manuktur

kali ini, tidak membahas bagaimana aliran polypropylane cair masuk dengan

sempurna kedalam runner dan beberapa percabangan dengan sempurna. Hal ini

bisa dianalisa dengan perangkat lunak seperti softwere mold flow.