Optimasi proses pembuatan prototype menggunakan material polypropylene pada mesin plastic extruded deposition (PED) dengan metode Taguchi dan response surface

TRISNA, Ir. Alva Edy Tontowi, M.Sc., Ph.D

2009 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Mesin Plastic extruded Deposition(PED) merupakan alat rapid prototyping berbasis pelelehan material (fusing) dengan bentuk filament menggunakan bahan plastic polypropylene. Optimasi proses pembuatan prototipe dengan mesin PED perlu dilakukan untuk memperbaiki kualitas produk yang dihasilkan. Optimasi dilakukan dengan mencari kombinasi setting parameter yang optimal sehingga menghasilkan prototipe yang memiliki dimensi yaitu panjang, lebar, tebal lintasan yang minimal, permukaan lintasan rata dan memiliki keseragaman ukuran. Parameter proses yang diuji pada penelitian ini ada tiga faktor yaitu tinggi nozzle terhadap permukaan meja (mm), kecepatan feeding meja (mm/min) dan temperatur pemanas (oC). Setiap faktor memiliki tiga level yaitu temperatur pada 220oC, 230oC dan 240oC, tinggi nozzle pada 0,4 mm, 0,5 mm dan 0,6 mm, sedangkan kecepatan feeding meja pada 200 mm/min, 220 mm/min dan 240 mm/min. Penentuan pengaturan parameter yang optimal dengan menggunakan metode Taguchi dan Response Surface. Dari kedua metode yang diuji selanjutnya dibandingkan hasil dan error eksperimen dengan menghitung mean absolute percentage error (MAPE) untuk masing-masing metode. Metode Taguchi terdiri dari perancangan eksperimen Taguchi, penentuan orthogonal arrays, perhitungan rasio signal to noise (S/N), dan analisis variansi (Anova) dan penentukan parameter yang optimal. Metode Response Surface terdiri dari menentukan persamaan model orde II, Anova, lack of fit test dan penentuan parameter yang optimal. Dari hasil pengujian untuk metode Taguchi dan Response Surface, diperoleh parameter yang optimal adalah pada temperatur 220oC, tinggi nozzle 0,6 mm dan kecepatan feeding meja 240 mm/min. Validasi eksperimen dengan nilai mean absolute percentage error (MAPE), untuk metode Taguchi diperoleh nilai MAPE respon panjang sebesar 0,59%, lebar 5,56% dan tebal prototipe sebesar 5,31%. Nilai MAPE metode Response Surface untuk respon panjang sebesar 0,45%, lebar 4,71% dan tebal prototipe sebesar 8,52%. Pengujian prototipe yang dihasilkan pada kondisi parameter optimal dengan membuat model 3D kombinasi silinder, kotak dan piramida dalam satu rancangan. Model 3D yang dihasilkan diuji kekuratan dimensi dan keseragaman ukurannya. Dari hasil pengujian diperoleh bahwa prototipe telah memiliki keakuratan dan keseragaman ukuran.

Plastic extruded deposition (PED) is a rapid prototyping tool based on material filament fused using polypropylene plastic . Process optimization was done to improve quality of product. Optimization was conducted to find combination of optimal parameter setting, so that produced minimum dimension (namely: length, width and thick) prototype, smooth surface and uniformity of dimension. Process parameters that tested in this experiment were height of nozzle (mm), table feeding speed (mm/min) and temperature heater (oC). Each factor has three levels namely temperature at 2200C, 2300C and 2400C, height of nozzle at 0,4 mm, 0,5 mm and 0,6 mm, whereas table feeding speed at 200 mm/min, 220 mm/min and 240 mm/min. Determination of with Taguchi and Response Surface method. Results of both of methods were compared with calculated mean absolute percentage error (MAPE) value for each method. Taguchi method consists of designing of Taguchi experiment, determining of orthogonal arrays, calculating of signal to noise ratio, analysis of variance (ANOVA) and determining optimal parameters. Response Surface Methodology consists of determining first order equation, second order equation, Anova, lack of fit test and determining optimal parameters. Results of experiment for Taguchi and Response Surface method obtained that optimal parameters at temperature 2200C, height of nozzle 0,6 mm and table feeding speed at 240 mm/min. Experiment validation by calculating of mean absolute percentage error (MAPE) value obtained for length, width and thickness with Taguchi method are 0,59%, 5,56% and 5,31%, respectively. MAPE value of Response Surface method for obtained for length, width and thickness are 0,45%, 4,71% and 8,52%, respectively. Testing of prototypes were resulted by PED at optimal parameter condition by making 3D model combination of cylinder, rectangular and pyramid shape in one design. 3D model is tested for accuration and uniformity of dimension. Results of testing obtained that prototypes have accuration and uniformity of dimension.

Kata Kunci : Metode Taguchi,Response surface,Optimasi,Rasio signal of noise,Analisis variansi (Anova),Mesin plastic extruded deposition, Taguchi method, Response Surface, optimization, signal of noise ratio, analysis of variance, Plastic Extruded Deposition machine