ISBN 978-979-18528-0-7
q..~. .. w.
bprruqas
Mob II Ce p u Ltd •
?-X-),::\
l'
(J
'-J
,_J
Laboratorium Srstern Produks: Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada
Saminar on . Application and Rosoar.ch in Industrial Tochnology
SUSUNAN PANITIA
Penanggung Jawab Dr. Ir. Suhanan, DEA (Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM)
Panitia Pengarah Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA. V'I
(Dekan Fakultas Teknik UGM) Dr. Ing. Ir. Harwin Saptoadi, MSE. (Ketua Program Studi Teknik Mesin FT UGM) Ir. Subagyo, Ph.D .. (Ketua Program Studi Teknik Industri FT UGM)
Panitia Pelaksana Ketua
Dr. Eng. M. Arif Wibisono, ST., MT;
Sekretaris
Dr. Eng. Deendarlianto, ST., M. Eng. Ir. Subarmono.
-MT., PE.
Nur Mayke Eka N., ST. Bendahara
Andi Rahadian W, ST., M.Sc. Dr. Eng. Khasani, ST., M. Eng.
Koordinator Pelaksana
Pramudi Ringga Permana
Sekretaris Pelaksana
Silviana Probandari
Bencfahara Pelaksana
Tya Hariana Setya
Sie Kesekretariatan
Win Fauzi Puspitasari Dwi Ratna Kusumaningrum Katrin Rifanni Pamella Herlinawati
Sie Acara
Nino Wicaksono Sinta Rahmawidya S.
Sie Dana Usaha
Rendi Grenadi Mas Imam Aulia A. Rifki Adi Pratama
Sie Humas dan Publikasi :
Ragil Wulandono Adelia Inda Pramadani
iii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL KATA PENGANTAR
ii
SUSUNAN PANITIA
iii
DAFTAR ISI
v
KEYNOTE SPEAKER K-1
TANT ANGAN ENERGI Mam'an Budiman, Vice President Public Affairs Exxon Mobil Oil Indonesia Inc.
K-2
MOVING FORWARD WITH TOYOTA Juwono Andrianto, Assistant to President Director PT Toyota Motor Manufacturing Indonesia
K-3
PERANAN MINYAK DAN GAS BUMI MENUJU KETAHANAN.ENERGI Evita H. Legowo, Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral
A. DECISION SUPPORT SYSTEM A-1
A-2
A-3
A-4
A-5
A-6
A-7
MODEL KOMPUTASI PROAKTIF BERBASIS AGEN CERDAS UNTUK ALOKASI BIAYA PENGELUARAN MODUL-MODUL PADA PROYEKPROYEK TEKNOLOGI INFORMASI Azhari, Subanar, Retantyo Ward,oyo, dan Sri Hartati .
001-007
PENGENALAN WAJAH PADA CITRA DIGITAL MENGGUNAKAN METODE HYBRID . Eko Susatio, Jangkung Raharjo, dan Koredianto Usman
008-015
.
PENGEMBANGAN MODEL EVALUASI KUANTITATIF PERBAIKAN PROSES BISNIS DENGAN TUJUAN GANDA Elty Sarvia dan T.M.A Ari Samadhi.............. . PENGEMBANGAN PROGRAM CUSTOMER RELA TlONSHIP MANAGEMENT (CRM) REMINDING CALL (RC) SPEEDY DATEL BANDUNG DI UNIT BILLING & COLLECTION (UBC) DIVRE. III PT. TELKOM TBK Evo S. Hariandja dan Nuril Eka Noorliana
016-023
.
024-031
STRATEGI PENINGKATAN KUALITAS LAYANAN INSTALASI RAWAT INAP DAN INSTALASI GAWAT DARURAT RUMAH SAKIT UMUM SWASTA "BS" (KELAS C) - BANOUNG Gatot Yudoko dan Arie Muhamad Iqbal. ..
032-043
MODEL PERSEDIAAN FUZZY UNTUK MINYAK SAWIT MENTAH DI TANGKI TIMBUN PABRIK Rika Ampuh Hadiguna, Machfud, Eriyatno. Yandra, dan Ani Suryani.
044-052
SISTEM IDENTIFIKASIINTONASI SUARA UNTUK MONITORING DAN PENGENDALIAN PERANGKAT LlSTRIK MENGGUNAKAN JARINGAN SARAF TIRUAN Nazrul Effendy, Faridah, I Nyoman Kusuma Wardana, dan Teguh Iryan/o... . .
053-061
v
C-8
C-9
C-10
C-12
C-13
C-14
C-15
PERBAlKAN SISTEM KERJA DILIHAT DARI ASPEK ERGONOMI DAlAM UPAYA PENINGKATAN PRODUKTIVITAS 01 PT 'z' BAN DUNG Ie Vie Mie, Jimmy Gozaii dan Franky......... . .... ..... . .. .. .....
041-048
PENDEKATAN lEAN PRODUCTION UNTUK MENGURANGI WASTE PADA PROSES PRODUKSI KACA Moses Laksono Singgih dan Andhyaksa Wahyukusuma....
049-055
PERANCANGAN TATA lETAK MODULAR DENGAN MEMPERTIMBANGKAN VOLUME PRODUKSI Theresia Sunami dan Bermawi P. Iskandar...........
056-063
ANALISIS EFEKTIVITAS OPTIMUM KARTU KANBAN UNTUK MENGENDf':LlKAN PERSEDIAAN PRODUK JADI DENGAN MENGGUNAKAN SIMUlASI' (Kasus Di PT. Astra Otoparts Tbk Divisi Adiwira Plastik) Victor Suhandi, Heru Susilo dan Nur Melani Setiawaty........................
064-070
OPTIMASI PRODUKSI LIPASE KECAMBAH BIJI KACANG TANAH (ARACHIS HYPOGAEA, l) SEBAGAI BIOKATALIS DENGAN METODE RESPONSE SURFACE METHODOLOGY . Chusnul Hidayat, i.utti Suhendra dan Supriyadi '"
071-078
STUDI EVAlUASI CAST RESIN CW5156 SEBAGAI BAHAN CAVITY PADA PEMBUATAN CETAKAN lUNAK PLASTIC INJECTION MOULD MElAlUI RAPID PROTOTYPING FDM Dadan Heryada, Asep Indra Komara, dan Hartono Widjaya.
079-089
APLIKASI DESIGN FOR MANUFACTURING AND ASSEMBLY (DFMA) PADA T CONNECTOR LlSTRIK 220 VAC Hendri OS. Budiono, Achmad Yahya TP, Budi Haryanto, dan Gatot Eka Pramono '. . ... .... ..... .. .... .......
090-097
SIMUlASI MEKANISME PEMEGANG TORCH DAlAM RANCANG BANGUN MESIN LAS MIG UNTUK PEMBUATAN PEDAL REM SEPEDA MOTOR MOTOR DAlAM USAHA PENINGKATAN KAPASITAS, KUALITAS DAN DAYA SAING PRODUK INDUSTRI KOMPONEN OTOMOTIF lOKAl Sugiharto, F. Rizeyen«, MS. Permene, G. Santoso, BRM D. Widodo, dan Budiyana.... .. .... ............. .. ...................
098-105
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI DIAMETER PAHAT (ELEKTRODA) DENGAN DAN TANPA ISOlASI TERHADAP OVERCUT LUBANG PADA PROSES ELECTROCHEMICAL MACHINING (ECM) Suhardjono. .... .... ............. .... .. .......... .. .... ..... . .... .........
106-113
PEMODElAN STRATEGI FUNGSIONAl INDUSTRI KECll DENGAN SOFT SYSTEM METHODOLOGY: Studi Kasus Pengusaha Industri Kecil Sepatu Cibaduyut Widjajani dan Gatot Yudoko.. .
114-122
D. PRODUCT DESIGN 0-1
STUDI DESKRIPTIF PENGEMBANGAN MANUFAKTUR INDONESIA Evo S Hariandja ..
PRODUK BARU INDUSTRI 001-009
viii
Seminar on Application and Research in Industrial Technology, SMART Yogyakarta, 27 Agustus 2008
STUDI EVALUASI CAST RESIN CW5156 SEBAGAI BAHAN CAVITYPADA PEMBUATAN CETAKAN LUNAK PLASTIC INJECTION MOULD MELALUI RAPID PROTOTYPING FDM Dadan Heryada, Asep Indra Komara, dan Hartono Widjaya Politeknik
Manufaktur Negeri Bandung E-mail:
[email protected] Abstrak
V'I
Pembuatan tooling dengan teknik rapid tooling dapat dilakukan dengan cepat dan murah, khususnya untuk produk yang memiliki kontur pennukaan yang kompleks yang hanya dapat dikerjakan melalui proses CNC, dan EDM. Salah satu aplikasi rapid tooling adalah soft injection mould, yaitu cetakan untuk memproduksi produk plastik dalam jum/ah produksi terbatas (low volume production), dengan material kaviti (rongga cetak) non steel. Pada penelitian dilakukan pengujian terhadap penerapan material Cast resin alumunium filled epoxy CW5156-1 sebagai material kaviti dan inti. Metoda pembuatan soft tooling (cetakan lunak) menggunakan indirect tooling dimana part/model yang dibuat digunakan sebagai master pola untuk membentuk kaviti dan inti, pembuatan part/model melalui rapid prototyping FDM. Berdasarkan hasil uji coba pada aplikasi nyata pada proses injeksi, kestabi/an dim ens/ ksvlt! dan inti resin CW5156-1 menunjukkan pefonna yang baik, dan dapat· digunakan sebagai material kaviti dan inti. ,Untuk bentuk kaviti dan inti yang komplek, biaya manufaktumya kaviti dan inti jauh lebih rendah dibandingkan cara konvensiona/. Kata Kunci: Proto typing, Rapid Tooling, Soft Injection Mould
1 Latar Belakang Kebutuhan prototip produk yang dikembangkan untuk kebutuhan pengembangan produk baru kepada masyarakat sebagai end user, menjadi tidak efektif bila sejumlah prototip dibuat melalui proses rapid prototyping, karena selain prosesnya mahal juga terbatas pada material tertentu saja (material yang tersedia pada mesin RP). Oleh karena itu penerapan rapid tooling melalui rapid prototyping untuk memproduksi prototip produk akan sangat efektif dibandingkan dengan membuat tooling dengan cara konvensional. Keuntungan yang dapat diperoleh melalui teknik rapid tooling adalah. Pertama, pengerjaan relative mudah dan murah, karena tidak memerlukan teknik manufaktur yang tinggi (cadcam) melalui mesin CNC dan EDM dengan keterampilan operator yang tinggi. Kedua, waktu pembuatan tooling relatif cepat, karena pembuatan kaviti (baqian negatif) dilakukan dengan cara memanfaatkan master model dari rapid prototyping. Dari kedua keuntungan tersebut diatas tentunya kualitas dari produk yang dihasilkan tetap menjadi bagian yang terpenting untuk diperhatikan. Tooling merupakan bagian yang sangat penting dalam proses manufaktur suatu prod uk, lebih dari 50% sumber daya pembuatan produk terserap pada fase ini. Peningkatan kompleksitas bentuk pada tooling akan meningkatkan biaya dan waktu yang dibutuhkan untuk pembuatan tooling. Rapid tooling dengan jenis soft tooling merupakan suatu konsep untuk membuat rapid tooling melalui rapid prototyping, dengan teknik ini waktu pembuatan tooling lebih cepat dan biaya manufakturnya lebih murah. Pada penerapan soft tooling injection mold, persoalan muncul bagaimana
C-079
r,.
l
Juruson
Teknik Mesin don Industri FT UGM
~f ISBN 978-979-18528-0-7
Seminar on Application and Research in Industrial Technology, SMART
I
Dadan Heryada, Asep Indra Komara dan Harlono Widjoya
menyediakan material polimer untuk kaviti yang memadai untuk keperluan injection mould. Material tersebut sampai saat ini sulit diperoleh dan relatif mahal, narnun demikian performanyapun belum teruji. Dalam penelitian kami menguji performa material cast resin AFE CW 5156-1 sebagai material kaviti. 2 Tujuan Pembahasan Berdasarkan uraian yang telah disampaikan diatas, tujuan dilakukannya penelitan ini adalah: mengukur performa cast resin AFE CW 5156-1 yang diterapkan sebagai material kaviti dan inti pad a injection mould.
3. Injection Mould melalui RP Berbeda dengan hard tooling pembuatan kaviti dengan bahan baja, seperti halnya pada cara konvensional, soft tooling ini Tooling ini dipergunakan untuk keperluan produksi dalam jumlah lebih sedikit Metoda (low volume productioo) (prototip langsung stem (direct methodl Rapid Tooling s.d. 500 atau part lebih dari 1000 RP RP Model untuk Prototype pes.) dengan biaya produksi yang ~ !Prototype U~ atau Produksi relatif rendah (low cost) serta proses yang relatif singkat. Material tooling menggunakan kekerasan yang rendah (fow hardness levef) , seperti ~ Tcknik-teknik Tooling Pola master silicon, epoxi, metal dengan titik cair (Associate Techniques) (Master Patter ~ rendah (low melting point alloys) [Dickens,1996] dan [Jacobs, 1996]. Metoda tidang Jangsung Teknik soft tooling melalui RP (indirect method) , dibedakan ke dalam dua metoda, Sumber: (Ismet P.f yaitu direct tooling dan indirect Gbr.l Metoda Rapid Toolmg toofing. Pertama, direct tooling adalah tooling yang dimanufaktur secara langsung (direct) melalui mesin RP. Material tooling menggunakan material yang direkomendasi oleh material resin pada mesin RP. Kedua, indirect tooling, adalah tooling yang dimanutaktur melalui model yang dibuat oleh RP. Soft tooling digunakan sebagai cara yang cepat untuk membuat injection mould untuk produksi part dalam volume sedikit. Gbr. 1 menggambarkan perbedaan antara metoda direct dan indirect rapid tooling.
q
no~
{'r
bJ
-D------------------u----
:-- -
\
I
4. Met
0
~
dol
0'9
i
Pada penelitian ini tahapan yang dilakukan dalam membuat injection mould dimulai dari tahap konseptual desain dengan pembuatan produkJpart yang akan diproduksi. Proses desain dilakukan dengan bantuan CAD. Selanjutnya data geometri desain akhir produk/part finish virtual design) dibuat model fisiknya (prototipnya) dengan skala
\
,- - - - - - - - - -
r - ~- - - - - - - - - - -,
I
t
I
I
: '(i;~ ~ I I:
t - - I
- - -
- - -
-
- -
- -
- -
r.i
- - -
-
- -
-
-
- - -
- - -
- - -
RP Model Building:
o
c:
8 a<j
"'0
c:::n
I
I
I
I
:,
~
r
iE
..0;'"
'"e
c:
<
-0
~
-0 o
:
f-
:
Proses I
Injeks i
"
':: , L--+_~ ::
,, ,, I
I
I
I
"
::
:
~
~:
Mouldbase
Virtual Prototv ping
Manufacturing
Physical Prototyping
.
.---9---,
::
Produk /part
!:
I
Dcvclop mcnt
I
I
I
u
Concept
I
: : ,-----,
~ ~ ~
I
: : :
.z0. ,2::J tl
r - - - - - - - - - - -
- I
,~I
<> "0
- - - - - -
: :
.J
:_L-.__-_-_- __-_- __
-l__,
Production &. halt1311un
C-080 f~;~
Juruson
Teknik Mesin don Industri
,*\ll",-;J ISBN 978-979-18528-0-7 :",~~).:;.~: ,
FT UGM
Seminar on Application and Researc;h in Industrial Technology, SMART Dodon Heryodo, Asep Indro Komoro don Horlono Widjoyo
sebenarnya melalui proses rapid prototyping FDM. Resin tooling (resin cast tooling) kemudian dituangkan kedalam prototip sebagai master pattern untuk membentuk bagian kaviti dan inti cetakan. setelah kaviti dan inti mendapat proses curing. dilakukan tahap asembling, kaviti dan inti yang telah dibuat kemudian dipasanqkan pada mould base yang sudah disiapkan sebelumnya. Selanjutnya injection mould slap produksi dan dilakukan tahap evaluasi. Tahapan proses diatas dapat digambarkan dalam suatu diagram alir (Gbr.2) yang kelompokkan kedalam empat aktivitas. 5 Pembuatan Prototype dengan Teknik FDM Pembuatan prototip menggunakan RP secara berurutan melalui 5 tahap proses (gbr.3) Model 3D part HP Front Cover dibuat dalam model 3D solid menggunakan software ProlE. Model CAD dibuat dalam ukuran sebenarnya dan ditampilkan dalam tampilan 3D Part dalam Solid Model 3D modeling dan drawing 20. CAD Sistcm dengan cara menyeting parameter "Chord ~ heighf' dan "Angle controf' pada saat Convcr 3D Part ke dalarn format menyimpan file STL. Dalam kasus ini format STL STL menggunakan binary, chord height 0.02, angle control 0.05, jumlah poligon 12564.
=
Slicing
model
=
=
software "Slice"
Proses membangun prototip dengan teknik FDM, filaments termoplastik panas diekstrud dari sebuah tip yang bergerak pada bidang x-yo Filament plastik yang keluar dikontrol oleh Mernbangun Mesin RP model (prototip) extrusion head sehingga material plastik yang keluar pada platform sangat tipis kemudian membentuk model pada layer pertama. Finishing Ruang khusus Platform dijaga pada suhu yang rendah (+1,ao°G), sehingga termoplastik akan mengeras Gbr. 3 Five step proses Rapid dengan cepat. Selanjutnya platform bergerak kebawah ekstrusion head kembali mengisi dan membentuk model pada layer yang kedua diatas layer pertama. Format STL dari model part 3D melakukan proses sliced kedalam layer perlayer. Oemikian seterusnya sampai dengan model selesai (Gbr. 3). Tahap berikutnya model dikeluarkan dari platform kemudian dipisahkan dari supportnya dan dibersihkan. Ketelitian dan waktu diperlukan dalam proses, bila layer terlalu tipis model cenderung melenting (warp) menimbulkan ketidak-telitian pada arah sumbu-z. Dalam kasus ini ketebalan (thickness) setiap layer diset 0.25 mm. Bahan termoplastik yang digunakan sebagai material model, adalah ABS P400 sedang bahan support adalah soluble P400. kedalam laver per layer
dalam sistem RP
6 Material Kaviti dan Inti
Fabel
1 Spesifikasi
toknis Cooling Epoxy Resin
CW5156-1
curedlj1.QL_____
Rongga cetak (kaviti dan inti) adalah bagian aktif dari injection mold merupakan bagian terpenting yang menjadi fokus. dalam perancangan dan manufaktur injection mould. Pemilihan material kaviti dan inti yang tepat diperlukan untuk mendapatkan umur cetakan yang panjang. Tahan aus (wear resistance), kekuatan tekan (compressive strength), stabilitas meterial pengaruh panas, seperti hardness & dimension, merupakan sifat material penting yang dibutuhkan pada cetakan. Thermal conductivity (konduktivitas panas) yang baik, diperlukan agar panas
(After
-----
Spesifikasi Teknis
Nil
Viscosity
20000
mPas
Bernt Jcnis
162
Kg/dm'
Hardness
-------.- ... --.----
90
Shore
Pcnyusutan
Nra
%
(Shrinkage)
T ensile Strength
ai
Satuan
---.----- _._ ... _._---
Keterangan
ISO 868
--.-----.-.-
N.
--------------+----c~-t--
Compressive
Strength
Flexural Strength
140-145
N/mm'
72-77
ISO 604
ISO 178
Modulus Etashctty
N/a
Modulus Flexure
5800-5950
Nlmm'
ISO 178
Kekuatan
8-9
KJ/m
ISO 179
impact
-----------t--Kctahanan
Panas
130
-----
------1 Deflect temp
(-081 Jurusan Teknik Mesin don lndustri ISBN 978-979-18528-0-7
FT UGM
Seminar on Application and Research in Industrial Technology, SMART Dadan Heryada, Asep Indra Komara dan Hartono Widiaya
dapat dengan cepat keluar dari cetakan sehingga memperpendek cycle time. Selain sifat-sifat diatas, toughness (tangguh), corrosion resistance (tahan karat), machinability (mampu masining), polishability (mampu poles) [8] diperlukan untuk menambah performa cetakan. Cast alumunium filled epoxy (AFE) resin CW 5156-1 dengan 30% alumunim dipilih sebagai material kaviti dan inti yang digunakan dalam pembuatan soft tooling ini. tabe1 1 memperlihatkan spesifikasi teknis material resin yang dipilih.
7 Desain Injection Mould Kaviti dan inti sebagai part aktif injection mold membentuk rongga cetak yang akan membentuk produk plastik. Bagian kaviti dan inti diinsertkan pada mouldbase sebagai dudukan dari injection mould. Mouldbase sebagai dudukan kaviti dan inti dibuat dari baja mild~el, sedang bagian kaviti dan inti dibuat dari epoxy resin cast tool (RCT). Bagian kaviti dan inti resin duduk pada dudukan insert yang terbuat dari baja mild steel dan diinsertkan pada mould base, ini dilakukan untuk menjaga permukaan resin dari kerusakan akibat lepas pasang pada saat perakitan. Desain injection mould 2 kaviti Proton pc Prototype
SCOOg31 m3~cr
rob =:=:::::=::3
Corc in-crt Ill' Iront
q
Pcmbcntukan
Ct.WLT
+--rrjtT;::,,~~~~~~ I
D
cavsy
core
Gbr. 4 Tahapan Manufaktur
Plastic Injection Mould
Soft Injection Mould HP Front Cover
dengan konstruksi twoplate dan sistem saluran balanced runner denqan iubang masuk edge gate diterapkan dalam perancangan cetakan/mould (Gbr. 4). Saluran pendingin menggunakan pipa tembaga dikonstruksikan pada bagian kaviti dan inti, diterapkan agar terjadi pendinginan pada cetakan, berfungsi untuk mempercepat pembentukan part plastik (solidifikasi) serta menjaga temperatur mould. Saluran pendingin didesain sedemikian rupa pada kaviti dan inti agar pendinginan terjadi merata pada setiap bagian partlproduk. Keseragaman bentuk dan dimensi part/produk plastik dari shoot satu ke shoot lainnya diperlukan dalarn produksi, hal ini dapat dicapai dengan cara mempertahankan temperatur cetakan dari shoot satu ke shoot lainnya pada kondisi kerja yang sesuai (temperatur kerja cetakan). Proses manufaktur kaviti dan core HP front cover secara skematik diperlihatkan pada gbr. 4
C~82 \:..
':t; '"";
..;:-.-.
.
Jurusan
Teknik Mesin dan Industri
{/ ISBN 978-979-18528-0-7
FT UGM
Seminar on AppScalion and Research in Industrial Technology, SMART Dodon Heryodo, Asep Indra Komara don Horlono Widjoyo
8 Manufaktur
Kaviti dan Inti
y'l
Gbr. 6 Kaviti dan inti sa at post-curing
Gbr. 5 Kaviti dan inti setelah pre-curing
Pembuatan kavif dan inti diawali dari part prototip hasil RP. Prototip sebagai master model dihaluskan permukaannya terlebih dahulu agar permukaan kaviti halus dan dapat dilepas dengan mudah dari masternya. Selanjutnya master ditempatkan pada permukaan kayu yang rata sebagai landasan. Untuk memudahkan pengerjaan, bagian kaviti dibuat terlebih dahulu. Release agent dilapiskan tipis pada permukaan model agar model dapat dengan mudah dipisahkan dari casting resin. Adonan casting resin dibuat dengan komposisi resin berbanding hardener 100:8 diukur berdasarkan berat. Selanjutnya pengadukan dilakukan selama 45 menit pada suhu kamar, kemudian resin dituang (pouring) pada dudukan kaviti yang telah disiapkan. Cara penuangan perlu diperhatikan agar tidak ada udara yang terjebak dan gas keluar dengan mudah dari resin. Pengeringan resin dalam cetakan (Pre curing) pada suhu kamar dilakukan
'~~;·i·:-:~~~···,
\ ,
.
.,
l i \.
.~ Gbr. 7 lnii setelah proses Pemesinan
Gbr. 8 Kaviti dan inti pada proses
selama 2x24 jam. Tahap selanjutnya membuat core dengan cara melakukan pouring kembali epoxy resin pada master pola yang masih menempel pada kaviti. Gambar 6 memperlihatkan kaviti dan inti setelah pre-curing. Untuk meningkatkan kekekuatan tekan dan ketahanan terhadap panas, kaviti dan inti dipanaskan dalam oven (post-curing) (Gbr.6). Pemanasan dilakukan secara bertahap sampai dengan suhu 120°C kemudian ditahan sampai waktu 14jam. Proses permesinan dilakukan pada kaviti dan inti untuk pembuatan sistem saluran runner dan gate serta lubang untuk pena ejector (Gbr.7) Selanjutnya dilakukan perakitan kaviti dan inti pad a mouldbase sebagai tahap akhir proses manufaktur. (Gbr.8). Mouldbase ukuran 200x3o'O untuk dua kaviti yang tersedia dipersiapkan untuk HP front cover soft injection mould. 9. Uji Tekan pada Material Resin CW5156-1 Berdasarkan pengujian yang dilakukan, maka cast resin AFE 30% dipilih sebagai material kaviti dan inti pada cetakan soft injection mould HP front cover. Hasil pengujian tekan pada material sesudah post-curing menunjukkan terjadi peningkatan
C-083 Juruson Teknik Mesin don Industri FT UGM ISBN 978-979-18528-0-7
L
_
Seminar on Application and Research in Industrial Technology, SMART Dadan Heryada, Asep Indra Komara don Hartono Widiaya
1 •
.,,
kekuatan tekan dan kekuatan yield. Kekuatan tekan ter\a
10. Uji Kekerasan Material Resin CW 5156-1 [)jPal
(IJ Pal
100.0
f·'OO4'J.01
~
I --I
ID.U
V
/~
.. -
-----jf-----I
100.0
r.
60,0
vI
1-·--
..J\>. ·---f-
f-H--+--i---+-_ roo -
...---
_.L._ ..
---+-_
__ ..
.:L._. I
-- .. _._+-----t-,- .. :.:. .. 0.0++---+----D.D
1.0
~'.
.. ~. 10.0
...
15.D
20.0
_._-
21.0
lO.O
..I::-t"-- -=:=- == ··fl-=·~~----i~-f--_.--'-1 U.O
•.
D.O
(%)
Gbr.9a Grafik Hasil Uji Tekar. Resin AFE CW5156·1 sebelum Post-Cure
I
-
).u
lO.O
1'.0 C'h)
ID0
1l.O
lQ.0
Gbr. 9b Grafik Hasil Uji Tekan Resin AFE CW5156-1 sesudah Post-Cure
Uji kekerasan pada resin dilakukan sebelum dan sesudah proses post-curing, untuk mengetahui sejauhmana peningkatan kekerasan permukaan resin sebelum dan sesudah Post-curing. Uji kekerasan dilakukan pada specimen dari komposisi resin yang dipilih, yaitu Alumunium Filled Epoxy (AFE) dengan kandungan alumunium30% (tanpa penambahan alumunium powder). Pengujian kekerasan dilakukan dengan metode Brinell Hardness menggunakan indentor hardened steel ball diameter 1Q mm, beban 500 kg, dan lama penekanan selama 30 detik [16]. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa kekerasan permukaan resin setelah mengalami post-ewing mengalami peningkatan sebesar 11.62% dibandingkan sebelum mengalami post-curing (Tabel 2). Tabel2
Harga Kekerasan Resin AFE CW5156-1 -
Resin AFE CW5156·1
Kekerasan (HBS/10/30)
Sebelum Post-curing
23.75
Sesudah Post-curing
26.51
11. Pengukuran Dimensi Material Resin CW 5156-1 Pengukuran dimensi besaran juga dilakukan pada specimen resin AFE CW5156-1 sebelum dan sesudah mengalami proses post-curing untuk mengetahui sejauhmana stabilitas dimensi resin tersebut akibat proses pengeringan didalam oven (post-curing). Oari hasil pengukuran yang dilakukan terhadap specimen (Gbr.10), menunjukkan terjadi peningkatan ukuran pada besaran ukuran specimen dengan rata-rata peningkatan demensi sebesar 0.145% atau sebesar 0.00145 mm (tabel 3)
Gbr. 10 Specimen untuk pengukuran sebelum dan sesudah
Tabel 5-3 Dimensi specimen CW5156-1 sebelum dan
C-084 .~
Juruson
Teknik Mesin don Industri FT UGM
i/\.~n ISBN 978-979-18528-0-7
\
Seminar on Appication and Research in Industrial Technology, SMART Dodon Heryodo, Asep Indro Komara don Horlono Widjoyo
Gbr. 11b Plat Atas Cetakan (bag. Kaviti) Terpasang pada Fixed Plate
Gbr. 11a Plat Bawah Cetakan (bag. h,ii) Terpasang pada Moving Plate
12. Data Hasil Percobaan Proses Injeksi Percobaan proses injeksi pada cetakan yang dibuat dilakukan pada mesin Buttenfeld 140 ton. Penyetingan parameter proses injeksi pada mesin perfu dilakukan untuk mendapatkan parameter yang tepat untuk proses produksi (percobaan). Parameter tersebut kemudian disimpan dan dapat di load kembali bila dibutuhkan. Parameter proses injeksi yang digunakan tercantum pada tabel 4 . Percobaan dilakukan sebanyak lima batch produksi dengan T a b e 14 Parame er PI'roses nre kSl. yang O'Iguna kan Parameter Proses No. Satuan Nil a i jumlah produksi masing-masing 1 Injection Pressure MPa 22 s.d 30 batch berturut-turut sebanyak; Clamping Force 2 KN 27 s.d. 29 150 shoot (batch 1), 150 shoot Shoot weight 4.70 s.d. 3 gram (batch 2), 200 shoot (batch 3), Capacity 4.72 100 shoot (batch 4), dan 110 Fill Time 5 detik 7 shoot (batch 5). DC 6 Temperatur barel 210 12.1 Pengukuran Temperatur Resin Pengukuran suhu resin dilakukan dengan saluran pendingin dan tanpa saluran pendingin. Pad a percobaan menggunakan pendingin, suhu yang diukur antara lain: suhu pada permukaan kaviti (permukaan yang kontak dengan plastik) (T1), suhu didalam kaviti (10 mm dari permukaan kaviti) (T2), serta suhu pada saluran keluar (outlet) (T3). Suhu saluran masuk (inlet) 1T'C dari chiller. Pada percobaan tanpa rnenqqunakan pendingin T3 pengukuran T3 dihilangkan, sebagai gantinya dilakukan pengukuran T4, yaitu pengukuran temperatur pad a permukaan inti (core). Hasil pengukuran suhu resin kaviti dan inti pada masing-masing batch ditunjukkan pada gambar 12 Gambar 12a, 12b dan 12c adalah grafik temperatur kaviti hasil pengukuran pada batch 1, 2 dan 3 dimana kaviti menggunakan pendingin. Gambar 12d , 12e adalah grafik temperatur kaviti dan inti pengukuran pad a batch 4 dan 5 dimana kaviti dan inti tanpa menggunakan pendingin. Batch 1 : Tnozel maks=179°C, min=168°C, Tz1=209°C, Tz2=209°C, Tz3=180°C ..- .. _ _--_._. I Temperatur Kavni (Batch 1)
,
Batch 2 Tnozel maks=179°C, min=168°C, Tz1=209°C, Tz2=208°C, Tz3=182°C ,
,
.' - -_...
.
I
.-.-
100 1
I ~ I.
i-. ,-- .- -. - . Q~?~2~~~~~~~rg~~g§~~!:1 r''••
10 [".
,
- •...•.•.••
~ \ ••.
'.,""
- .••.••.• t'
'I"
\I.
1
I
_.'
•
-
I 1
0-
Tem;.'~"'rT1· ~ T;m'P."r.iiu,T2
~.:;-_"._---:-
'.--::;-.:-;
..;':-0-.' .•.. _
Gbr. 12" Gra tik Tcmpcratur
••
-.
Kaviti
.I
~
•..
1
,
t
•
-, -- -
,.
•
,
•
~
•
-.
--,-- -.
•••
,
•
,
•
•
on2~2=g~~~~igi8g22g~~! - - . - - - i Shoot Ke
Shoe1 Kt:
••• _
~
... - - - 1
0-
i
1
!.' -, ~ .
I
10 ,--.. I
1 ~ 1 ~
+.. -.-.-::.: ~:-.: -~:
I"
! ~
! .•...• -•....•..•.•...•.••
I
I ~ i·-:··+·
_ .. -----
Kaviti IBatch 2)
100 ,
I
~
._-
Temperatur
·if:mpm"~i3·; -.-=--:':--.,-,,--:-'.
pad a Batch I
n:
!' • lcmp~f"lul T1 , fe~~~;81~;1i-·· TempefJlut _ .1_' ~'.···_·=·O=-_·.·-·~o·'=.~·.'.c.. __,,·.~_~._·c.·_,...'._
i I
!
Gbr. 12b Grafik Temperatur Kaviti pada Batch 2
C'{)85
:f:{~
,;;\~J.':; ,\
Juruson Teknik Mesin don Industri FT UGM ISBN 978-979-18528-0-7
.. ~.~:::~~.'
Seminar on Application and Research in Industrial Technology, SMART Dadan Heryada, Asep Indra Komara dan Harlono Widjaya
Batch 4 Tnozel maks=176°C, min=168°C, Tz1=207°C, Tz2=209°C, Tz3=183°C
I
-.-- ~mpe~~~~:~~~~:nInu~~~~~~-~~~
II
100
I «if
I ~ I
£
:;
.~--~
.
10
I~ •..
1
1
L
- ~.-+.-- .•.."
'4
"
"
..--
I
... _-•.- •.-.- •.... ~-~-.•
"
••
~
.••
'!
-
.'
.
-.
·--·1 I
-.~~~-.
__
._.-
...•.... _.-~~~-~
__
~
Shoot K.
L
._I;~_~~=~rr·'-,·~~~~~~~~~--=-T~~I~ j
Gbr. 12d Grafik Temperatur Kaviti pada Batch 4
12.2 Penjelasan Hasil Pengukuran Temperatur Resin Pada percobaan batch 1 hasil temperatur T1 pada shoot ke 0 sampai dengan 20 menunjukkan peningkatan temperatur yang signifikan, yaitu dari 22°C s.d. 57"C, selanjutnya pada shoot diatas 20 s.d. shoot ke 80 peningkatan sangat perlahan dari 57°C s.d. 60°C (peningkatan sebesar 3°C). Pada shoot diatas 80 s.d. 150 temperatur cenderung konstan pada range 60°C s.d. 61°C. Hasil pengukuran pada temperatur T2 peningkatan berarti juga terjadi pada shoot ke 0 s.d. shoot ke 20, yaitu dari 19°C s.d. 30°C, selanjutnya pada shoot diatas 20°C s.d shoot 150 temperatur menunjukkan kondisi yang konstan dengan range 30°C s.d. 31°C. Pada batch 2 dan 3 perubahan temperatur pada T1 dan T2 menunjukkan kondisi yang cenderung sama walaupun ada perbedaan dari hasil pengukuran. Tabel 5 memperlihatkan hash pengukuran temperatur pada posisi shoot diatas pad a batch 1 s.d 3.. Pad a percobaan batch 4 tanpa menggunakan pendingin, perubahan temperatur pada T1 menunjukkan perubahan yang signifikan pada shoot 0 s.d. 20, yaitu 24°C s.d 51°C, selanjutnya pada shoot diatas 20 s.d. 60 temperatur tidak menunjukkan perubahan yang berarti dari 49°C s.d. 52°C, demikian pula shoot diatas 60 s.d. 100 temperatur meningkat dari 51°C s.d 53°C. Perubahan pada temperatur T2 tidak terjadi perubahan yang signifikan pada shoot diatas 20 s.d 60 temperatur meningkat dari 39°C s.d. 44°C, pada shoot diatas 60 s.d. 100 temperatur meningkat dari 44°C s.d 47"C. Pada temperatur permukaan inti (T4) perubahan temperatur dari shoot 0 s.d, 20 menunjukkan peningkatan yang lebih besar dibandingkan pada T1, yaitu dari 24°C s.d. 60°C. Namun demikian setelah itu pada shoot diatas 20 s.d. 60 perubahan kembali perlahan dari 60°C s.d. 64°C. Begitu pula pada shoot diatas 60 s.d, 100 temperatur dari 64°C s.d. 66°C. Pada batch 5 perubahan/peningkatan temperatur cenderung sama dengan batch 4. Namun demikian Tabel 5 Temperatur Resin Kaviti pada Batch 1, 2 dan batch 3 Sht ke
'-. 020 2180 81150
~--
150
L.;.09J
Temperatur (0C) pada Batch1 T T T 1 2 3 22 19 17
-
-
-
57 57
30 30
19 17
•.~...;,..... ~
-
-
-
-
-
55 55
28 28
18 17
49 49
28 28
19 18
-
-
-
-
-
-
31 30
19 17
60 60
29 28
18 17
-
-
-
-
-
61.. -
31
19
61
-
-
-
.J
--
Temperatur (0C) pada Batch 3 T ·T T 1 2 3 22 18 18
-
60 60
i1i~r,~~ ~~. .,x-i! .<,;.- .. --
Temperatur (0C) pad a Batch 2 T T T 1 2 3 23 19 17
..-----~- --_.-
-
50 50
-
-
29 28
20 19
- - - 30 18 ._52 30 20 -51 30 26- - --
. __1.~2
30 •..
Tabel 6 Temperatur Resin Kaviti pada Batch 4,5 Temperatur Resin Kaviti pada Batch 4 dan 5
-Temperatur
-~~tJ (OC)lTemperatur-(oC) Ke _"p..?d~J3.§l~c~~._ .__2.9da.~_atch5 T1 ·-0'·· .T4_.
l··.I?· ..
-I.~--l··!..?-··.I~
24- 22- 24- 24- 24- 24s.d.
51
I
39
60
51
43
~~.~;:I!~T~~-~~: I i -~
-~.- ..-~~~. r44~·t-~~~t~·;~·-:;6166_ ~~O_5~J~7J66.1.:.'..j~~J~
~:t_
Juruson Teknik Mesin don Industri FT UGM ISBN 978-979-18528-0-7
66
C-086
SemilKJr on Applcation
and ReJearch in Industrial TeCMolo9)l, '')It.)o.,''t.,
Dadan Heryada,
Asep Indra Komara dan Harlono
Widjaya
perubahan temperatur T4 pada batch 5 menunjukkan peningkatan yang lebih tinggi dibandingkan pada batch.4. Tabel 5-6 memperlihatkan hasil pengukuran temperatur pada posisi shoot diatas pada batch 4 s.d 5. 12.3 Ukuran Kaviti dan Inti Pengukuran pada kaviti dan inti (Gbr. 13) dilakukan untuk melihat sejauhmana perubahan ukuran pad a besaran kaviti dan inti akibat proses pengisian plastik kedalam rongga cetak. Proses pengisian dilakukan dengan tekanan yang besar (20 MPa) sangat memungkinkan terjadinya pengikisan pad a dinding kaviti dan inti. Perubahan ukuran pada dinding kaviti dan inti akan mengakibatkan perubahan ukuran pada produk. Pengukuran besaran Inti (Gbr. 14a) dan kaviti (14b) dilakukan sebelum shooting dan
Gbr. 13a Mengukur ketinggian pada In!i
LB
L2
:.:;;:~'-:< ,,'~ /
"I,,'
':
\';~
• lOt
Gbr. 13b Mengukur kedalaman pad a
-, 1>--.
DO
1
H1
..~I~
L3 H2
..J
DA
1
L1
LC LA
H3
.•
DB
DC L4 Gbr. 14a Ukuran Besaran Inti
C-087
i~ID
Jvrvson
Teknik Mesin don Indvstri FT UGM
\>.\.~.{~~ ISBN 978-979-18528-0-7
Seminar on Application
and Research in Industrial Technology, SMART
Dodon Heryodo, Asep Indro Komara don Hortono Wid;oyo
Tabel7 Ukuran Besaran pada Inti Besa- Sebelum Setelah Perubahan ran Shoot 600 (%) (dim mm) Shoot (dim mm) 82.27 L1 82.27 0.000 29.89 L2 29.90 -0.033
-
Tabel8 Ukuran Besaran pad a Kaviti Sebelum Setelah Perubaha Besa Shot 600 shot n -ran (dalam (dalam (%) mm) rnrn) LA 83.95 0.060 84.00 0.095 LB 31.53 31.56 31.46 0.127 LC 31.50
L3
29.78
29.76
-0.067
L4
29.75
0.000
LD
31.70
31.72
0.063
H1
-1.069
DA
6.82
4.18
-0.713
DB
5.37
6.82 5.42
0.000
H2
6.55 4.21
29.75 6.48
H3
4;;3~
4.32
-0.231
DC
5.38
5.60
4.089
DO
7.83
7.84
0.128
Keterangan: H1, H2, H3 = Ukuran Ketinggian bidang yang diukur ""_.:
L:.J
.J
•
0.931
Keterangan. DA, DB, DC, DO = Ukuran kedalaman bidang yang diukur dari bidang patokan (permukaan atas).
15. Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dalam mengimplementasikan rapid tooling soft injection mould, dengan melakukan studi analisis pada model rapid prototyping FDM dan cast resin CW5156-1 sebagai bahan kaviti dan core, maka penulis menyimpulkan: 1.
Resin yang digunakan menunjukkan kestabilan temperatur yang baik saat proses injeksi dilakukan dan berada pad a suhu kerja mould yang diharapkan (50-80°C), dalam penelitian ini temperatur pada kaviti resin berada pada range 50°C S.d. 60°C pada setiap batchnya. . -
2.
Pembuatan soft injection mould den~an cast resin CW5156-1 sebagai material kaviti dan inti dapat diterapkan untuk jumlah produksi yang terbatas (low volume production) untuk jumlah pengisian (shoot) sampai dengan 1000 kali. Berdasarkan pengukuran pada kaviti dan inti setelah 600 shoot, rata-rata pengecilan ukuran pada inti sebesar 0.302%. Sedang rata-rata pembesaran ukuran pada kaviti sebesar 0.689% atau secara secara keseluruhna pembesaran rongga cetak sebesar 0.991% (0.01 mm).
3.
Permukaan produk plastik hasil pembentukan pada rongga cetak agak kasar, sehingga untuk produk-produk yang memerlukan kehalusan perlu dilakukan proses coating pada permukaan rongga cetak (kaviti dan inti).
4. Biaya pengadaan
material cast resin AFE yang tinggi namun biaya manufaktur yang rendah maka soft injection mould sangat cocok (sangat ekonomis) diterapkan untuk memproduksi produk yang memiliki kontur permukaan yang sulit (kompleks) dengan ukuran yang relatif besar dan hanya bisa dimanufaktur melalui proses CNC atau EDM. Dalam kasus ini biaya manufaktur dengan cara advanced (soft tooling melalui RP) lebih ekonomis tinggi dibanding cara konventional (CNC, EDM), yaitu 52.97%.
5.
Penurunan biaya proses. dan waktu proses serta peningkatan ketelitian pada pembuatan kaviti dan inti resin dapat dilakukan dengan cara melakukan perbaikan pad a metoda manufaktur kavitilinti (sebelum pouring). Penggunaan fixture akan signifikan menurunkan waktu proses dan meningkatkan ketelitan.
6.
Pemberian saluran pendingin pada cetakan (kaviti dan inti) dapat menghambat peningkatan temperatur kaviti, sehingga pad a kondisi tertentu temperatur stabil pad a suhu kerja cetakan. Pemberian pendingin juga memperpendek cycle time proses injeksi hal ini sangat bermanfaat untuk meningkatkan produktivitas produksi.
C-088
fiJlIl\ l~~rd " .. .,.,.. " .
:,".~
Jurusan Teknik Mesin dan Industri ISBN978-979-18528-0-7
FT UGM
I
Seminar on Application and Research in Industrial Technology, SMART Dadan Heryada, Asep Indro Komara don Horlono Widjaya
16. Saran-saran Saran-saran disampaikan untuk tujuan perbaikan pada pengembangan berikutnya, al: 1. Untuk mengetahui peningkatan panas resin yang diukur yang lebih akurat disarankan untuk melakukan pengukuran pada selang/interval shooting yang lebih banyak, serta jumlah shooting yang yang lebih banyak (200 shoot atau lebih banyak). 2. Untuk mendapatkan permukaan produk yang halus, kualitas warna permukaan produk (terutama yang menggunakan pendingin) serta kemampuan shooting yang lebih tinggi, perJu dikembangkan metode pelapisan metal pad a permukaan cetakan kaviti dan inti.
Daftar Referensi & Pustaka : (1) William Palm, Rapid Prototyping The LearningFactory, http://\A.tW~,me,p_~u,edu/ lamancusa/rapidpro/primer/chapter2. htm, [17/04/2004]. (2) Peter Harrison, Rapid Prototyping user guide, http://wvwJ.imeche,org.uk/manufacturing, [November, 2004]. (3) Tromans, Graham and Wimpenny, David lan, Rapid Toolinq - The Future for Industry, Rapid News, 3(3),40-46, 1995. (4) Seybert, A. A Prototype and Short Run Casting Process for the 21st Century, Rapid News, 4 (5), 62-65,1996 (5) Wimpenny 0.1. Overviewof rapid tooling, McDonald, J.A. Ryall, C.J. (6) Ismet P. lIyas, Nickel Electroformed Tools Development through Stereolithography (SLA) for Sheet Metal Forming - An Evaluation Study, FISITA World Automotive Congress, Seoul, Korea, 2000.. _ (7) Danardono AS, Tresna P. Soemardi, Dadan Heryada, Pembuatan Rapid Tooling Cetakan Lunak Injeksi Melalui Teknik Indirect Tooling Dengan Proses Rapid Prototyping Fused Deposition Modeling (studi Kasus Produk Tutup Muka Telepon Genggam), Jurnal Teknologi, 2006 (8) Herbert Rees, Mold Engineering, Hanser Publishers, Munich Vienna New York, 1995 . (9) Vantico Tooling System, Casting Resin system, Araldite CW5156-1 Resin with HY5158Hardener, wWVv .tooling. vantico.com/ourProducts/castingsystem/epoxy/ep oxy.rhtm, [92/25/2005].
C-089 "~ Juruson Teknik Mesin don Industri FT UGM j' \~ ISBN 978-979-18528-0-7
