Studi Pengaruh Suhu Ekstrusi dan Orientasi Raster Terhadap Sifat Mekanis Acrylonitrile Butadine Syterine (ABS) dengan metode Fused Deposition Modelling (FDM)

FALIH NAUFAL CHAIRUASNI, Dr. Budi Arifvianto, S.T., M. Biotech.

2022 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Fused deposition modelling (FDM) adalah salah satu metode dalam teknologi Additive Manufacturing (AM) dengan cara ekstrusi material pada fase semi cair yang kemudian dikeluarkan dengan nozzle. Material yang umum digunakan dalam metode FDM adalah polimer dengan sifat termoplastik berbentuk filament/wire padat. Polimer Acrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS) terdiri dari tiga unit monomer, Acrylonitrile, Butadiene dan Styrene. Pada penelitian kali ini, material ABS akan dicetak melalui proses FDM. Parameter yang akan digunakan berfokus pada arah raster dan suhu ekstrusi untuk mengetahui sifat mekanis benda hasil pencetakan. Pengujian sifat mekanis meliputi uji tarik, uji kekerasan dan porositas yang kemudian akan digunakan untuk menentukan parameter optimum dari material ABS. Hasil pengujian spesimen akan dianalisis untuk mendapatkan parameter optimum baik dari suhu ekstrusi maupun orientasi raster terhadap sifat mekanis material ABS. Parameter suhu ekstrusi optimum untuk proses FDM pada material ABS ditinjau dari hasil uji tarik, dan kekerasan pada orientasi raster 0�º. Berdasarkan hasil pengujian tarik pada orientasi raster 0�º menghasilkan nilai kekuatan tarik maksimum sebesar 35,656 MPa saat suhu ekstrusi sebesar 250 �ºC. Berdasarkan hasil pembahasan, suhu ekstrusi optimum untuk proses FDM untuk material ABS berada di kisaran suhu 240 - 250�ºC. Berdasarkan data pengujian diketahui bahwa porositas terbesar dicapai saat suhu ekstrusi 250 �ºC untuk orientasi raster 0�º dan 240�ºC untuk orientasi raster 90�º.Parameter orientasi raster optimum untuk proses FDM pada material ABS ditinjau dari hasil uji tarik, uji kekerasan dan uji porositas. Berdasarkan hasil pengujian, diketahui bahwa baik nilai kekuatan tarik, kekerasan dan porositas optimum diperoleh saat orientasi raster 0�º dengan rincian kekuatan tarik maksimum sebesar 35,656 MPa. Kekuatan tarik maksimum pada raster 0�º diperoleh karena arah beban yang diterima oleh spesimen uji searah dengan arah pencetakannya. Meningkatnya suhu ekstrusi menyebabkan lelehan filamen untuk dapat menyebar lebih luas ketika proses percetakan FDM. Oleh karena itu air gap yang terdapat pada filamen akan semakin sedikit, meskipun demikian, pengaruh suhu ekstrusi dan orientasi raster dinilai tidak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap kekerasan material ABS.

Fused deposition modeling (FDM) is one of the methods in Additive Manufacturing (AM) technology by extruding material in the semi-liquid phase which is then removed with a nozzle. Materials commonly used in the FDM method are polymers with thermoplastic properties in the form of solid filaments/wires. Acrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS) polymer consists of three monomer units, Acrylonitrile, Butadiene and Styrene. In this study, ABS material will be printed through the FDM process. The parameters that will be used focus on the direction of the raster and the extrusion temperature to determine the mechanical properties of the printed object. Mechanical properties testing includes tensile test, hardness test and porosity which will then be used to determine the optimum parameters of the ABS material. The results of the specimen test will be analyzed to obtain optimum parameters, both extrusion temperature and raster orientation on the mechanical properties of ABS material. The optimum extrusion temperature parameter for the FDM process on ABS material is seen from the results of the tensile test, and the hardness at the raster orientation is 0�º. Based on the results of the tensile test at 0�º raster orientation, the maximum tensile strength value is 35.656 MPa when the extrusion temperature is 250 C. Based on the results of the discussion, the optimum extrusion temperature for the FDM process for ABS material is in the temperature range of 240 - 250�ºC. Based on the test data, it is known that the largest porosity is achieved when the extrusion temperature is 250 C for 0�º raster orientation and 240�ºC for 90�º raster orientation. Based on the test results, it is known that the optimum tensile strength, hardness and porosity values are obtained when the raster orientation is 0�º with details of the maximum tensile strength of 35.656 MPa. The maximum tensile strength in the 0�º raster is obtained because the direction of the load received by the test specimen is in the same direction as the printing direction. The increase in extrusion temperature causes the filament melt to spread more widely during the FDM printing process. Therefore, the air gap in the filament will be smaller, however, the effect of extrusion temperature and raster orientation is considered to have no significant effect on the hardness of the ABS material.

Kata Kunci : ABS,FDM,Sifat Mekanis,Porositas,Kekuatan Tarik