ANALISA PERPINDAHAN PANAS PADA BARREL MESIN BLOW MOULDING DENGAN SOFTWARE KOMPUTER
TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh: M. SYAMSUDDIN NIM. 06510013
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2011
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISA PERPINDAHAN PANAS PADA BARREL BLOW MOULDING DENGAN SOFTWARE KOMPUTER
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Telah Diperiksa & Disetujui Oleh:
Pembimbing I
Pembimbing II
(Drs. Moh. Jufri, ST. MT)
(Rr Heni Hendaryati, Hj. Dra. MT)
Mengetahui Ketua Jurusan Mesin
(Ir. Mulyono, MT)
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK Jurusan : Teknik Mesin, Teknik Sipil, Teknik Elektro, Teknik Industri, D3 Elektronika, Teknik Informatika Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144 LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR Nama No. Induk Bidang Keahlian Judul Pembimbing I Pembimbing II No
Tanggal
: Muhammad Syamsuddin : 06510013 : Penelitian : Analisa Perpindahan Panas pada Barrel Blow Moulding dengan Software Komputer : Drs. Moh Jufri, ST. MT : Rr Heni Hendaryati, Hj, Dra. MT CATAN ASISTENSI
Paraf Pembimbing I Pembimbing II
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Malang, Agustus 2011 Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
(Drs. Moh Jufri, ST. MT)
(Rr Heni Hendaryati, Hj, Dra. MT)
LEMBAR PERNYATAAN
KATA PENGANTAR
Assalammu’alaikum Wr. Wb. Alhamdulillahirabbil’alamin, Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang senantiasa memberikan rahmat serta hidayah-Nya kepada kita semua. Sholawat serta salam selalu tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW. Dengan mengucap Syukur Alhamdulillah penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul "Analisa Perpindahan Panas pada Barrel Blow Moulding dengan Software Komputer." Dengan baik dan sesuai dengan yang diharapkan.. Dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini, banyak pihak yang telah membantu,baik secara materi, moral, maupun spiritual. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih dan hormat yang sebesarbesarnya kepada : 1. Ayahku “ H. M. Bashori Ali ” Dan Ibuku “ Hj. Sugiati ”yang telah memberi bantuan doa,materi dan semangat,serta kakak dan adik-adikku. 2. Bapak Drs Moh. Jufri, ST. MT selaku pembimbing satu yang telah memberi bimbingan dan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.Tidak lupa permintaan maaf saya apabila telah mengecewakan dalam bimbingan dan ujian tugas akhir. Semoga Allah SWT membalas semua amalan dan kebaikannya, serta memberinya kesehatan lahir dan batin agar bisa terus mendidik para penerus bangsa, amin…
3. Ibu Rr Heni Hendaryati, Hj Dra. MT selaku pembimbing dua yang yang telah Membimbing dengan sabar,memberi banyak masukan yang dapat mendukung terselesaikannya tugas akhir ini. 4. Bpk. Ir. Mulyono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM. 5. Bpk. Ir.Herry Suprianto, MT selaku dosen wali Teknik Mesin kelas A angkatan 2006. 6. Kawan-kawan dekat saya yang saling membantu dalam pengerjaan tugas akhir, terima kasih atas kekompakkannya, saling suport, saling menyemangati, dan yang terpenting kebersamaan diwaktu susah maupun senang. Serta para sahabat-sahabat yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu terima kasih banyak atas bantuannya dalam proses pengerjaan maupun revisi, semoga Allah SWT membalas semua kebaikan dan amalan kalian, sukses selalu...... 7. Teman-teman yang banyak membantu dan satu perjuangan angkatan 2006 yang tak bisa penulis sebut satu persatu.
Malang, Agustus 2011
Penulis,
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL POSTER LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................ iii LEMBAR KEGIATAN ASISTENSI ............................................................ iv LEMBAR PERNYATAAN ........................................................................... v ABSTRAKSI .................................................................................................. vi KATA PENGANTAR .................................................................................... vii DAFTAR ISI .................................................................................................. ix DAFTAR TABEL..............................................................................................xii DAFTAR GAMBAR..........................................................................................xiii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang......................................................................... .....1
1.2
Rumusan Masalah .................................................................. ....2
1.3
Batasan Masalah .................................................................... ....2
1.4
Tujuan Analisa ....................................................................... ....3
1.5
Metode .................................................................................. ....3
TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Tinjauan Umum Plastik ......................................................... ....5 2.1.1 Termoseting........................................................................6 2.1.2 Termoplastik.......................................................................6
2.2
Bahan Baku Plastik ................................................................ ...7 2.2.1 Thermoplast Polypropylene (PP).......................................7 2.2.2 Polystirene (PS)..................................................................8 2.2.3 Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS)...........................10 2.2.4 Polyvinyl Chloride (PVC)................................................12 2.2.5 Polyacetal atau Polyoxymetylene.....................................13
2.3
Proses Produksi Bahan Plastik ............................................... ..15 2.3.1 Blow Molding..................................................................16 2.3.2 Sejarah Blow Molding.....................................................19
2.4
Konsep Dasar......................................................................... ..20 2.4.1 Perpindahan Panas Konduksi.............................................21 2.4.2 Perpindahan Panas Konveksi........................................... .24 2.4.3 Perpindahan Panas Radiasi................................................25
2.5
Simulasi Menggunakan Ansys 10.0............................................26 2.5.1 Langkah-langkah Simulasi.................................................27 2.5.2 Diagram Alur Program.......................................................28
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Metode Penelitian .................................................................. .31 3.2. Skema Gambar yang sudah ada .............................................. .31 3.3. Alat yang digunakan .............................................................. .32 3.3.1 Langkah-langkah Proses Penelitian...................................33 3.3.2 Cara Pengambilan Data.....................................................34 3.3.3 Diagram Alir Penelitian.....................................................35
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Analisa........ .........................................................................36 4.2 Penelitian Menggunakan Simulasi................................................37 4.3 Penelitian Sebenarnya...................................................................45 4.3.1 Perpindahan Panas..............................................................46 4.3.2 Metode Analisis Numerik...................................................47 4.4 Perpindahan Kalor Keseluruhan pada Barrel................................64 BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan...................................................................................66 5.2 Saran..............................................................................................66 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN : Curiculum Vitae Gambar Teknik Barrel Blow Moulding Naskah Publikasi Naskah Presentasi
DAFTAR TABEL
No.
Judul
Hal
Tabel 2.1 Perbandingan Specific gravity dari berbagai material Plastik.....8 Table 2.2 Temperatur Leleh Proses Termoplastik……………………..…...8 Tabel 4.1 Material Yang Digunakan…………………………………..…..37 Tabel 4.2 Hasil Node Bagian Ujung Barrel heater 1……………………
51
Tabel 4.3 Hasil Node Bagian Akhir Barrel heater 1 ……………………. 55 Tabel 4.4 Hasil Node Bagian Ujung Barrel heater 2 ……………………. 59 Tabel 4.5 Hasil Node Bagian Akhir Barrel heater 2 ……………………. 63
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Hal
Gambar 2.1 Prinsip Kerja Blowing Machine.................................................17 Gambar 2.2 Blowing Machine.......................................................................18 Gambar 2.3 Produk Hasil Blowing................................................................19 Gambar 2.4 Blow Mold Cavity.....................................................................19 Gambar 2.5 Volume Unsuran untuk analisis konduksi kalor satu dimensi...22 Gambar 2.6 Aliran Kalor satu Dimensi melalui Silinder bolong..................23 Gambar 2.7 Perpindahan Kalor konveksi dari satu plat................................24 Gambar 2.8 Diagram Alur Program ANSYS 10.0.......................................28 Gambar 3.1 Skema Mesin Blow Moulding...................................................31 Gambar 3.2 Termokopel bagian depan dan belakang...................................32 Gambar 3.3 Bagian Ujung Barrel .................................................................34 Gambar 3.4 Bagian akhir Barrel....................................................................34 Gambar 3.5 Diagram Alir Penelitian.............................................................35 Gambar 4.1 Bagian Barrel.............................................................................36 Gambar 4.2 Pemilihan Element Type...........................................................38 Gambar 4.3 Barrel Dalam Ansys 10.0..........................................................39 Gambar 4.4 Pemilihan Material.....................................................................40 Gambar 4.5 Proses Meshing..........................................................................41 Gambar 4.6 Hasil Meshing............................................................................41 Gambar 4.7 Menentukan Temperature..........................................................42 Gambar 4.8 Hasil Simulasi............................................................................43
Gambar 4.9 Node Pada Temperature.............................................................43 Gambar 4.10 Temperatur pada Bagian Ujung Barrel......................................45 Gambar 4.11 Empat Node pada Bagian Ujung Barrel....................................48 Gambar 4.12 Temperatur pada Bagian Akhir Barrel.......................................51 Gambar 4.13 Empat Node pada Bagian Akhir Barrel.....................................48
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Blow_molding
http://www.gudangmateri.com/2010/04/dasar-pengecoran-dengan-ilmulogam.html
Prayitno Sugeng “Analisa perpindahan panas pada barrel injection molding”, 2009
R.J. Crawford “Plastic Engineering”, 2002
Holman J.P, “Perpindahan Kalor”, Erlangga, Jakarta, 1995
Hartomo A.J, “Politeknik Pemrosesan Polimer Praktis”, Andi Offset, Yogyakarta, 1993
Amanto Hari Drs, Daryanto Drs, “Ilmu Bahan”, Bumi Aksara, Jakarta, 1999
