TUGAS AKHIR
PROSES PELAPISAN PERMUKAAN SPESIMEN DARI BAHAN ABS YANG DIBENTUK MELALUI RAPID TOOLING
Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar Sarjana S1 pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun : RACHMAN RIO RIYANTO D200130224
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016 i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul : “Proses Pelapisan Permukaan Spesimen Dari Bahan ABS Yang Dibentuk Melalui Rapid Tooling” yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan dari penelitian atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar sarjana di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau Instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakarta,
Januari 2016
Yang Menyatakan
Rachman Rio Riyanto
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir berjudul “Proses Pelapisan Permukaan Spesimen Dari Bahan Abs Yang Dibentuk Melalui Rapid Tooling”, telah disetujui oleh Pembimbing
dan
diterima
untuk
memenuhi
sebagai
persyaratan
memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan Oleh : Nama
: RACHMAN RIO RIYANTO
NIM
: D200130224
Disetujui Pada
:
Hari
: ................................
Tanggal
: ................................
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Bambang W. Febriantoko, ST., MT.
Patna Partono, ST., MT.
iii
HALAMAN PENGESAHAN Tugas Akhir berjudul : “PROSES PELAPISAN PERMUKAAN SPESIMEN DARI BAHAN ABS YANG DIBENTUK MELALUI RAPID TOOLING” telah dipertahankan dihadapan tim penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh : Nama
: RACHMAN RIO RIYANTO
NIM
: D200130224
Disahkan pada : Hari
: ................................
Tanggal : ................................
Tim Penguji
:
Ketua
: Bambang W. Febriantoko, ST., MT.
.....................
Anggota 1
: Patna Partono, ST., MT.
....................
Anggota 2
: Ir. Sunardi Wiyono, MT.
....................
Dekan
Ketua Jurusan
Ir. Sri Sunarjono, MT.,Ph.D
Tri Widodo B. R., ST, MSc, Ph.D
iv
v
MOTTO
“Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu” (Q.S Al Baqarah: 45)
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap“ (Q.S Alam Nasyrah :6-8)
“Gunakan waktu anda semaksimal mungkin, maka dihari tua anda tidak akan mengatakan, “seandainya saya masih muda””
“Orang yang mengatakan tidak punya waktu adalah orang yang pemalas” (Lichterberg)
“Raihlah ilmu, dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar” (Khalifah „Umar)
vi
ABSTRAKSI
Informasi tentang hasil dari proses 3D printing di Indonesia masih minim seperti tingkat kekasaran benda yang dihasilkan dari proses tersebut. Informasi seperti itu sangatlah penting untuk diketahui, agar produk yang nantinya dipakai dapat sesuai dengan tujuan yang diharapkan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui tingkat kekasaran bahan plastik ABS dari produk printer 3D dengan fill density 20% dan 50% yang tidak dilapisi, dilapisi Coating Chrome dan dilapisi Gelcoat Resin. Pada proses pengujian ini mengunakan bahan Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) yang dibentuk untuk spesimen pengujian kekasaran dan di uji dengan alat uji kekasaran (Roughness Tester Type TR120 dengan standar ISO) dengan variasi bahan ABS dengan fill density 20% yang tanpa pelapis, dengan pelapis cat Chrome dan dengan pelapis RenGel. Fill density 50% yang tanpa pelapis, dengan pelapis cat Chrome dan dengan pelapis RenGel. Dari pengujian kekasaran maka diperoleh hasil nilai Roughness Average (Ra). Tingkat kekasaran bahan ABS dari produk printer 3D dengan fill density 20% yang tidak dilapisi menghasilkan nilai Ra sebesar 10,291 µm, sedangkan Coating Chrome sebesar 1,780 µm dan yang dilapisi Gelcoat Resin sebesar 0,849 µm. Tingkat kekasaran bahan ABS dari produk printer 3D dengan fill density 50% yang tidak dilapisi menghasilkan nilai Ra sebesar 5,164 µm, sedangkan Coating Chrome sebesar 1,115 µm dan yang dilapisi Gelcoat Resin sebesar 0,529 µm. Dari data-data tersebut tingkat kehalusanyang optimal pada spesimen dengan fill density 50% dan berpelapis Gelcoat Resin.
Kata kunci : Printer-3D, Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), Fill Density, Pelapis dan Roughness Average (Ra).
vii
ABSTRACT
Information about the results of the 3D printing process in Indonesia is still low as the level of roughness of objects generated from the process. Such information is important to note , that the products will be used in accordance with the expected goals . The aim of this study was to determine the level of roughness of ABS plastic material 3D printer products with fill density of 20% and 50 % of uncoated , coated and coated Chrome Coating Resins Gelcoat . In the process of this test using material Acrylonitrile Butadiene Styrene ( ABS ) formed for specimen testing roughness and tested with test equipment roughness ( Roughness Tester Type TR120 with ISO standards ) with a variety of materials ABS with fill density of 20% without a coating , the coating of paint chrome and the upholstery Rengel . Fill density of 50 % without a coating , the coating paints and coatings Chrome Rengel . From the test results are obtained roughness values Roughness Average ( Ra ) . Roughness of ABS material 3D printer products with fill density of 20% uncoated generate Ra values of 10.291 μm , whereas Chrome Coating of 1.780 μm and coated Gelcoat Resin of 0,849 lm. Roughness of ABS material 3D printer products with fill density of 50 % uncoated generate value Ra of 5.164 μm , whereas Chrome Coating of 1.115 μm and coated Gelcoat Resin of 0.529 lm. From these data the optimal kehalusanyang level in the specimen with 50 % fill density and Gelcoat Resin coated .
Keywords: 3D printer , ABS , Fill Density , Cladding and Roughness Average (Ra).
viii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu. Syukur alahamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir berjudul “Proses Pelapisan Permukaan Spesimen Dari Bahan Abs Yang Dibentuk Melalui Rapid Tooling “ dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada : 1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D, sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., MSc., Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Bapak Bambang Waluyo Febriantoko, ST., MT, selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing, mengarahkan, dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan baik, sabar dan ramah. 4. Bapak Patna Partono, ST., MT., selaku dosen pembimbing kedua yang telah membimbing, mengarahkan, dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan baik, sabar dan ramah.
viii
5. Dosen
Jurusan
Teknik
Mesin
Universitas
Muhammadiyah
Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis. 6. Bapak dan Ibu tercinta (Darmanto & Mudrikah), atas doa dan bantuan yang tak terhingga baik dari segi moral maupun material. 7. Tika Andriani, ST., atas doa, semangat dan dorongan yang terus menerus diberikan kepada penulis. 8. Iksan Sanusi, Amd., sahabat serta alumni satu almamater sebagai penyedia peralatan penting dalam Tugas Akhir ini. 9. Sahabat seperjuangan Nur Hasan M., Amd., Giri S., Yunanto P., Ganang P.L., Amd., Gilang M., Amd., Dedi T., Amd., Hakim, Tunjung H. S., Amd., Edy M., Amd serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu baik secara langsung maupun tidak langsung, terima kasih atas bantuannya serta dukungannya. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati. Wassalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu Surakarta,
Januari 2016
Penulis
ix
DAFTAR ISI Halaman Judul ...............................................................................
i
Peryataan Keaslian Skripsi ............................................................
ii
Halaman Persetujuan ....................................................................
iii
Halaman Pengesahan ...................................................................
iv
Lembar Tugas Akhir.......................................................................
v
Motto ..............................................................................................
vi
Abstraksi ........................................................................................
vii
Kata Pengantar ..............................................................................
viii
Daftar Isi ........................................................................................
x
Daftar Gambar ...............................................................................
xiii
Daftar Tabel ...................................................................................
xvi
Daftar Lampiran .............................................................................
xvii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakag Masalah.................................................
1
1.2. Tujuan Penelitian..........................................................
2
1.3. Manfaat Penelitian........................................................
3
1.4. Perumusan Masalah ....................................................
3
1.5. Batasan Masalah..........................................................
4
1.6. Sistem Penulisan Laporan ...........................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka..........................................................
6
2.2. Landasan Teori.............................................................
8
2.2.1. Pengertian Rapid Prototyping..............................
8
2.2.2. Pengertian Fused Deposition Modeling...............
10
2.2.3. Pengertian Printer 3D……................................ ...
11
2.2.4. Pengertian Filamen ABS…………………..……. ..
12
2.2.5. Definisi Permukaan………………………..……. ...
13
x
2.2.6. Kekasaran Permukaan ........................................
14
2.2.7. Alat Ukur Kekasaran Permukaan ........................
20
2.2.8. Bagian-Bagian Alat Ukur Kekasaran ...................
22
2.2.9. Spay Gun ............................................................
25
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Diagram Alir..................................................................
27
3.2. Study Literatur dan Survey Lapangan..........................
28
3.3. Baha dan Alat…………………….............................. ....
28
3.3.1. Bahan ..................................................................
28
3.3.2. Alat ......................................................................
30
3.4. Pembuatan Benda Kerja...............................................
34
3.4.1. Mendesain Benda Kerja ......................................
34
3.4.2. Cetak Printer 3D..................................................
35
3.4.3. Filamen ABS .......................................................
36
3.5. Proses Pelapisan Benda Kerja.................................... .
37
3.5.1. Pelapisan dengan cat Chrome ............................
40
3.5.2. Pelapisan dengan RenGel ..................................
40
3.6. Pengamatan Foto Mikro ...............................................
42
3.7. Uji Kekasaran Permukaan............................................
43
3.8. Hasil / Data…................................. ..............................
45
3.9. Analisis dan Pembahasan ............................................
45
3.10. Kesimpulan ................................................................
45
BAB IV DATA HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengamatan Foto Mikro ...............................................
46
4.1.1. Spesimen tanpa pelapisan ......................... ........
47
4.1.2. Spesimen dengan Pelapisan cat Chrome ...........
47
4.1.3. Spesimen dengan Pelapisan RenGel .................
49
4.1.4. Data Ketebalan Pelapisan ...................................
51
4.1.5. Pembahasan Pengamatan Foto Mikro ................
52
xi
4.2. Pengujian Kekasaran......................................... ..........
54
4.2.1. Data Hasil Pengujian Kekasaran.........................
54
4.2.2. Pembahasan Pengujian Kekasaran ....................
56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan...................................................................
59
5.2. Saran............................................................................
60
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Alat Roughness Tester Type Surtronic 25 ................
8
Gambar 2.2. Fused Deposition Modeling .......................................
11
Gambar 2.3. Bentuk Kekasaran dan penggelombangan ...............
14
Gambar 2.4. Simbol Kekasaran Permukaan ..................................
15
Gambar 2.5. Grafik Profil Permukaan ............................................
18
Gambar 2.6. Sensor alat ukur kekasaran permukaan ....................
21
Gambar 2.7. Pick-Up .....................................................................
22
Gambar 2.8. Prinsip Opto-mekanik ................................................
23
Gambar 2.9. Drive Unit ..................................................................
23
Gambar 2.10. Amplifier ..................................................................
24
Gambar 2.11. Air Spray Gun .........................................................
26
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ..............................................
27
Gambar 3.2. Acrylonitrile Butadiene Styrene .................................
29
Gambar 3.3. Cat Chrome ...............................................................
29
Gambar 3.4. GelCoat Resin ...........................................................
29
Gambar 3.5. Printer 3D Merek Come3D ........................................
30
Gambar 3.6. Satu Set Komputer ....................................................
31
Gambar 3.7. Alat Foto Mikro ..........................................................
32
Gambar 3.8. Kompresor merek “LAKONI” .....................................
32
Gambar 3.9. Spray Gun tipe Umpan Berat ....................................
32
Gambar 3.10. Surface Roughness Tester type TR200 ..................
33
Gambar 3.11. Peralatan Pendukung 1...........................................
33
xiii
Gambar 3.12. Peralatan Pendukung 2...........................................
34
Gambar 3.13. Setting pada Aplikasi Come3D................................
35
Gambar 3.14. Spesimen dengan fill density 50% & 20% ...............
37
Gambar 3.15. Mal Penutup Spesimen ...........................................
38
Gambar 3.16. Arah Layer Printer ...................................................
39
Gambar 3.17. RenGel© SW 404 & Ren© HY 2404 .........................
41
Gambar 3.18. Spesimen Bertanda.................................................
43
Gambar 3.19. Alat Kalibrasi dengan Ra 1,63 µm ...........................
44
Gambar 3.20. Setting Spesimen Pada Alat Uji ..............................
44
Gambar 3.21. Pick Up Position ......................................................
44
Gambar 4.1. Penampang melintang bagian yang difoto mikro ......
46
Gambar 4.2. Spesimen dengan fill density 20% Perbesaran 250x
47
Gambar 4.3. Spesimen dengan fill density 50% Perbesaran 250x
47
Gambar 4.4. Spesimen dengan fill density 20% Perbesaran 250x dan tiga kali pelapisan ..............................................
47
Gambar 4.5. Spesimen dengan fill density 20% Perbesaran 250x dan enam pelapisan .................................................
47
Gambar 4.6. Spesimen dengan fill density 20% Perbesaran 250x dan 13 kali Pelapisan ................................................
48
Gambar 4.7. Spesimen dengan fill density 50% Perbesaran 250x dan tiga kali Pelapisan ..............................................
48
Gambar 4.8. Spesimen dengan fill density 50% Perbesaran 250x dan enam kali Pelapisan ...........................................
xiv
48
Gambar 4.9. Spesimen dengan fill density 50% Perbesaran 250x dan sembilan kali Pelapisan .....................................
48
Gambar 4.10. Spesimen dengan fill density 20% Perbesaran 250x dan satu kali Pelapisan .............................................
49
Gambar 4.11. Spesimen dengan fill density 20% Perbesaran 250x dan dua kali Pelapisan ..............................................
49
Gambar 4.12. Spesimen dengan fill density 20% Perbesaran 250x dan tiga kali Pelapisan ..............................................
49
Gambar 4.13. Spesimen dengan fill density 50% Perbesaran 250x dan satu kali Pelapisan .............................................
49
Gambar 4.14. Spesimen dengan fill density 50% Perbesaran 250x dan dua kali Pelapisan ..............................................
50
Gambar 4.15. Spesimen dengan fill density 50% Perbesaran 250x dan tiga kali Pelapisan ..............................................
50
Gambar 4.16. Ilustrasi spesimen ABS dengan fill density 20% dan pelapis RenGel Resin ...............................................
50
Gambar 4.17. Grafik hubungan Ketebalan Lapisan dengan Banyaknya Pelapisan dengan Fill Density 20% ........
51
Gambar 4.18. Grafik hubungan Ketebalan Lapisan dengan Banyaknya Pelapisan dengan Fill Density 50% ........
51
Gambar 4.19. Posisi Pengambilan Data pada Spesimen ..............
54
Gambar 4.20. Histogram hubungan antara fill density, pelapis dan nilai Ra ......................................................................
xv
56
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Nilai Kekasaran ...............................................................
19
Tabel 4.1. Nilai Ra dengan pelapis cat Chrome ...............................
54
Tabel 4.2. Nilai Ra dengan pelapis RenGel .....................................
55
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Spesifikasi Portable Surface Roughness Tester TR200 ..... Lampiran 1 Spesifikasi Resin RenGel .................................................. Lampiran 2 Tabel Ketebalan Lapisan Pelapis........................................ Lampiran 3 Gambar Total Fofo Mikro .................................................... Lampiran 4
xvii
