Optimasi Parameter Proses Terhadap Akurasi Dimensi dan Kekasaran Permukaan Objek 3D Berbasis Fused Deposition Modelling (FDM) Material Fleksibel

HASDIANSAH, Dr.Eng. Herianto, S.T., M.Eng.

2018 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Suatu produk atau komponen mempunyai karakteristik geometri yang ideal apabila produk atau komponen tersebut mempunyai ukuran yang teliti, bentuk yang sempurna dan permukaan yang halus sekali. Fused deposition modelling (FDM) dapat mencetak filamen fleksibel. Penelitian terkait akurasi dimensi dan kekasaran permukaan terhadap material fleksibel belum pernah dilakukan. Dari permasalahan tersebut, maka dibutuhkan penelitian untuk mendapatkan pengaturan parameter proses optimal pada mesin 3D Printer dalam mendapatkan keakuratan dimensi, kekasaran permukaan, dan untuk mengetahui tingkat fleksibelitas produk material fleksibel. Pada penelitian ini menggunakan filamen Flexible, TPU 2.0, Elastic, dan Eflex dengan dimensi diameter 1,75 mm. Parameter proses untuk spesimen 1 (soft actuator) adalah flowrate (125 %, 130 %, 135 %), nozzle temperature (215 derajat celcius, 220 derajat celcius, 225 derajat celcius), dan print speed (30 mm/s, 35 mm/s, 40 mm/s) dan optimasi parameter proses menggunakan metode Taguchi L9OA terhadap sudut dan beban yang terbentuk. Spesimen 2 berbentuk kubus berukuran 20 mm kali 20 mm kali 20 mm dan optimasi parameter proses menggunakan metode Taguchi L8OA terhadap akurasi dimensi dan kekasaran permukaan. Parameter proses spesimen 2 adalah flowrate (110 %, 130 %), layer thickness (0,10 mm, 0,20 mm), nozzle temperature (210 derajat celcius, 230 derajat celcius), print speed (20 mm/s, 40 mm/s), overlap (50 %, 75 %), dan fan speed (0 %, 100 %). Data hasil pengukuran dihitung dan dianalisis dengan menggunakan software Minitab 17. Hasil pilot study dalam memilih filamen fleksibel yang memiliki tingkat fleksibelitas paling tinggi dengan memberikan tekanan udara sebesar 0,6 MPa terhadap spesimen uji, diperoleh filamen Eflex dengan sudut yang terbentuk sebesar 150,04 derajat dan beban yang terbentuk 0,200 kg. Filamen Eflex selanjutnya digunakan sebagai material spesimen uji akurasi dimensi dan kekasaran permukaan. Pengaturan parameter terbaik untuk dimensi X adalah flowrate 130 %, layer thickness 0,1 mm, nozzle temperature 230 derajat celcius, print speed 40 mm/s, overlap 75 %, dan fan speed 0 %. Pengaturan parameter terbaik dimensi Y adalah flowrate 130 %, layer thickness 0,20 mm, nozzle temperature 210 derajat celcius, print speed 20 mm/s, overlap 50 %, dan fan speed 100 %. Pengaturan terbaik dimensi Z adalah flowrate 130 %, layer thickness 0,20 mm, nozzle temperature 230 derajat celcius, print speed 20 mm/s, overlap 50 %, dan fan speed 100 %. Pengaturan parameter terbaik untuk kekasaran sisi A adalah flowrate 110 %, layer thickness 0,10 mm, nozzle temperature 210 derajat celcius, print speed 40 mm/s, overlap 75 %, dan fan speed 0 %. Untuk sisi B adalah flowrate 110 %, layer thickness 0,10 mm, nozzle temperature 210 derajat celcius, print speed 40 mm/s, overlap 50 %, dan fan speed 100 %. Untuk sisi C adalah flowrate 110 %, layer thickness 0,10 mm, nozzle temperature 210 derajat celcius, print speed 20 mm/s, overlap 75 %, dan fan speed 0 %. Untuk sisi D adalah flowrate 110 %, layer thickness 0,10 mm, nozzle temperature 210 derajat celcius, print speed 40 mm/s, overlap 50 %, dan fan speed 100 %.

The product or component has the ideal geometry characteristics when the product or component has a meticulous size, a perfect shape and a smooth surface. Fused deposition modeling (FDM) can print flexible filaments. Research on dimensional accuracy and surface roughness of flexible materials has never been done. From these problems, research is needed to obtain optimal process parameter settings on 3D printer machines in order to obtain dimensional accuracy, surface roughness, and to determine the flexibility level of flexible material products. In this study using Flexible filament, TPU 2.0, Elastic, and Eflex with dimensions of 1.75 mm diameter. The process parameters for specimen 1 (soft actuator) are flowrate (125 %, 130 %, 135 %), nozzle temperature (215 degrees celcius, 220 degrees celcius, 225 degrees celcius), and print speed (30 mm / s, 35 mm / s, 40 mm / s) and process parameter optimization using Taguchi L9OA method against the angle and load formed. Specimens 2 are cubes measuring 20 mm multiple 20 mm multiple 20 mm and optimizing process parameters using the Taguchi L8OA method for dimensional accuracy and surface roughness. The specimen 2 process parameters are flowrate (110 %, 130 %), layer thickness (0.10 mm, 0.20 mm), nozzle temperature (210 degrees celcius, 230 degrees celcius), print speed (20 mm / s, 40 mm / s), overlap (50 %, 75 %), and fan speed (0 %, 100 %) .The measurement data were calculated and analyzed using Minitab 17 software. The result of pilot study in choosing flexible filaments having the highest degree of flexibility by providing air pressure of 0.6 MPa to test specimens, obtained by Eflex filaments with an angle of 150.04 degrees and a load of 0.200 kg. Eflex filaments are further used as dimensional accuracy test specimens and surface roughness. The best parameter settings for X dimension are flowrate 130 %, layer thickness 0,1 mm, nozzle temperature 230 degrees celcius, print speed 40 mm / s, overlap 75 %, and fan speed 0 %. The best parameter setting of dimension Y is flowrate 130%, layer thickness 0,20 mm, nozzle temperature 210 degrees celcius, print speed 20 mm / s, overlap 50 %, and fan speed 100 %. The best settings of Z dimension are flowrate 130 %, layer thickness 0,20 mm, nozzle temperature 230 degrees celcius, print speed 20 mm / s, overlap 50 %, and fan speed 100 %. The best parameter setting for roughness of side A is flowrate 110 %, layer thickness 0,10 mm, nozzle temperature 210 degrees celcius, print speed 40 mm / s, overlap 75 %, and fan speed 0 %. For side B is flowrate 110 %, layer thickness 0,10 mm, nozzle temperature 210 degrees celcius, print speed 40 mm / s, overlap 50 %, and fan speed 100 %. For side C is flowrate 110 %, layer thickness 0,10 mm, nozzle temperature 210 degrees celcius, print speed 20 mm / s, overlap 75 %, and fan speed 0 %. For side D is flowrate 110 %, layer thickness 0,10 mm, nozzle temperature 210 degrees celcius, print speed 40 mm / s, overlap 50%, and fan speed 100 %.

Kata Kunci : 3D Printing, Eflex, Keakuratan Dimensi, Kekasaran Permukaan, Fused Deposition Modelling (FDM), Taguchi 3D Printing, Dimensional Accuracy, Surface Roughness, Fused Deposition Modeling (FDM), Taguchi