OPTIMASI PARAMETER PROSES MESIN 3D PRINTER UNTUK MENDAPATKAN KUAT TARIK TERBESAR DAN GALAT DIMENSI TERKECIL MENGGUNAKAN METODE 3K FRACTIONAL FACTORIAL DESIGN

M. ADE SYAHPUTRA, Ir. Alva Edy Tontowi, M.Sc., Ph.D.

2016 | Skripsi | S1 TEKNIK INDUSTRI

Luasnya pengaplikasian teknologi 3D printer berbasis FDM pada berbagai bidang industri mulai dari industri mainan, kesehatan hingga industri militer memberikan kesempatan untuk melakukan penelitian mengenai optimasi parameter proses mesin 3D printer untuk menghasilkan kuat tarik terbesar dan galat dimensi terkecil. 3D printer yang digunakan adalah Wanhao Duplicator 5S Mini dan material yang digunakan filamen polylactic Acid (PLA) warna putih berdiameter 3 mm dengan merek Esun. spesimen yang digunakan untuk pengukuran Kuat Tarik dan Galat Dimensi adalah ASTM D638 type IV. Penelitian ini dilakukan karena kelemahan hasil cetakan 3D printer dengan bahan dasar PLA dalam menerima beban tarik yang bekerja, namun kuat dalam menerima beban tekan pada objek yang dihasilkan. sementara galat dimensi terkecil dibutuhkan untuk dapat menghasilkan objek 3D dengan tingkat Akurasi & Presisi yang baik dalam meningkatkan kualitas objek yang dihasilkan. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode 3k Fractional Factorial Design, Metode ini digunakan karena efektif dalam menentukan variabel yang paling berpengaruh terhadap variabel respon serta karena alasan waktu dan biaya yang akan digunakan selama penelitian. Berdasarkan pengolahan dan analisis data untuk menggambarkan hubungan antara variabel bebas dengan variabel respon untuk respon Kuat Tarik terbesar dan Galat Dimensi terkecil dihasilkan dengan nilai parameter yang optimal adalah Temperature 200 derajat celcius, Layer Thickness 0,15 milimeter & Raster Angle -45 derajat dengan kuat tarik sebesar 42,21 newton per milimeter persegi dan Galat Dimensi total sebesar 3,2 persen dengan rincian deviasi dimensi panjang 0,2 persen, dimensi lebar 1,4 persen, dimensi tebal 3,6 persen dan dimensi lebar narrow 7,6 persen. Untuk Kuat Tarik Terbesar dihasilkan dengan Temperature 195 derajat celcius, Layer Thickness 0,15 milimeter & Raster Angle -45 derajat dengan kuat tarik sebesar 44,62 newton per milimeter persegi. untuk variabel Galat Dimensi Terkecil dihasilkan dengan Temperature 200 derajat Celcius, Layer Thickness 0,05 milimeter dan Raster Angle 0 derajat dengan total galat dimensi sebesar 1,6 persen dengan rincian deviasi untuk dimensi panjang 0,6 persen, dimensi lebar 0,6 persen, dimensi tebal 0,2 persen & dimensi lebar narrow 4,9 persen.

Wide application of 3D printer based of Fused Deposition Manufacturing (FDM) Technology in various industry sectors from food, health and military Industry give a chance to do a research in this sector about process parameter optimization of 3D printer to find the greatest tensile strength and smallest dimension error, it is caused by the weakness of 3D printer output with PLA as its raw material to accept tensile load. While the smallest dimension error is required to produce output of 3D printer that has properties such as high accuracy and precision to increase its output quality. Optimization method such as 3K Fractional Factorial Design is used to decide several factors that affect significantly to respond variables while running a few of observation number as well as able to use available resources such as time and cost effective and efficiently. The research use several independent variables such as temperature with three levels ; 195 degree celcius, 200 degree celcius & 205 degree celcius. Layer Thickness levels ; 0.05 milimeter, 0.1 milimeter & 0.15 milimeter. Raster Angle ; - 45 degree, 0 degree and 60 degree. Respond variables that optimized are both of tensile strength and dimension error. Where measurement points of dimension are thick, wide, narrow wide and length of test specimen. 3D printer that used is Wanhao Duplicator 5S Mini and its Raw Material is Polylactic Acid (PLA) filament type ESUN. Specimen that used to test tensile strength and dimension error is ASTM D638 type based on American Society for Testing & Material (ASTM) suggestion. After data collection process both of tensile test and dimension measurements, partial t test and Analysis of Variance (ANOVA) is conducted to analyze the observation data. partial t test & Anova conclude that combination setting of independent variables to generate the greatest tensile are Temperature 195 degree celcius, Layer Thickness 0.15 milimeter & Raster Angle -45 degree with 44.62 newton per milimeter square tensile strength. While for the smallest dimension error is generated by Temperature 200 degree celcius, Layer Thickness 0.05 milimeter & Raster Angle 0 degree with sum of total deviation percentage is 1.6 percent that consist of deviation for length 0.6 percent, wide 0.6 percent, thick 0.2 percent and narrow wide 4.9 percent. As well as for optimum combination for combination of the greatest tensile and smallest dimension error are temperature 200 degree celcius, Layer Thickness 0.15 milimeter & Raster angle -45 degree with average tensile strength is 42.21 newton per milimeter square and sum of total dimension deviation is 3.2 percent with deviation for length 0.2 percent, wide 1.4 percent, thick 3.6 percent and narrow wide 7.6 percent.

Kata Kunci : 3D printer, Optimasi, PLA, Kuat Tarik, Dimensi, Temperature, Layer Thickness, Raster Angle, 3D printer, Optimization, PLA, DoE, FFD, Tensile, Dimension, Temperature, Layer Thickness, Raster Angle.