BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1       Latar Belakang

            Ilmu pengetahuan dan ilmu teknologi hendak berkembang bertepatan dengan kemajuan jaman. diakibatkan adanya mesin yang diciptakan buat mempermudah maupun memesatkan pekerjaan manusia. Dalam dunia industri, percetakan 3 dimensi (3D Printing) sangat disukai karena buat pembuatan prototipe yang biasa membutuhkan waktu yang lama dapat dimaksimalkan waktu yang lebih pendek.(Putra & Sari, 2018) Prosessmanufakturrdenganntata cara 3Ddprintinggdisaatiini tumbuh dengannsangattpesat. Teknologi ini membagikan kelebihan ialah bisa membuattgeometri yang lingkungan dari bermacam macammtipe materiallmulai dariiplastik,kkeramik, sampai logammbisa memakai tata cara ini. Materiallyang sangat banyak digunakanndalam penciptaan memakai tata cara 3D Printer ini ialah materiallpolimerrAcrylonitrile- Butadine- Styrene (ABS) sebab mempunyai kelebihannialah tahan suhu tinggi, ketahanan kimia, ketangguhan tinggi, dan hasil akhirrpermukaannyanggmengkilap. Ada pula material tidak hanya ABS yanggjuga banyakkdigunakannselaku filamennialah Polylactic- Acid (PLA)aakan tetapi, PLA ialah materiallyang bisa terurai secara natural ataupun Bio- degradable.(Hasdiansah & Herianto, 2018)

            Filamen yang jadi bahan buat membentuk model 3D nyatanya jenisnya terdapat banyak, semacam Polylactid Acid( PLA), Acrylonitrile Butadiene Stryrene( ABS), Polyethylene Terephthalate( PET), Thermoplastic Elastomers( TPE). Dikala ini tipe filamen buat 3D printing ini memanglah didominasi oleh termoplastik serta turunannya. Tiap filamen mempunyai kelebihan serta kekurangan sendiri- sendiri. Bahan yang senantiasa digunakan buat membikin prototype ataupun bahan uji merupakan acrylonitrile butadiene styrene( ABS), polycarbonate( PE), polystyrene, nylon, polylactic acid( PLA), dan polyurethane. Sebagian material ini memiliki watak thermoplastic maupun material dapat berubah jadi lunak apabila dipanaskan pada temperatur tertentu dan hendak jadi keras apabila didinginkan.(Tagami et al., 2017)

            Material atau bahan baku dari teknologi 3D printing atau biasa disebut dengan filament dapat dibuat dengan menggunakan material jenis polimer. Proses pembuatan filament dapat dilakukan dengan proses ekstrusi dengan menggunakan mesin extruder. Proses ekstrusi dalam pembuatan filament terdapat beberapa kondisi ekstrusi yang harus dipenuhi untuk medapatkan filament yang berkualitas. Material polimer biasanya dibuat dengan tata cara ekstrusi. Buat pengaplikasian selaku filament feed dalam proses 3D Printing, dicoba proses ekstrusi memakai screw extruder buat memperoleh filament yang kontinyu. Dalam proses ekstrusi nya, terdapat sebagian keadaan ekstrusi yang wajib dipenuhi. Semacam temperatur leleh, pembagian zona pada ekstruder, tipe screw, tekanan, shear rate serta feedrate. Hendak namun, mesin ekstruder pada biasanya mempunyai dimensi yang lumayan besar, harga yang lumayan mahal, serta sistem instrumentasi yang sangat lengkap sehingga perlu pengetahuan lebih buat bisa mengoprasikan mesin.

            Limbah plastik ialah limbah anoganik yang tersusun dari bahan kimia berbahaya buat zona dan memerlukan waktu yang lama buat dapat terurai di dalam tanah. Salah satu tata cara mengurangi limbah plastic ialah dengan mendaur- ulang. Disaat ini cukup banyak pembuatan komponen peralatan material plastik dengan menggunakan 3D printer. Pada proses pembuatan prototype menggunakan 3D printer, material yang digunakan ialah filament plastik jenis PLA( PolyLactic Acid). Pada proses pembuatan prototype dengan 3D printer sering terjalin kegagalan dan pula terdapat filament sisa dari bentuk utama prototype pada dikala finishing yang menumpuk jadi limbah. Sampah filament dari bagian support dan filament dari hasil cetak yang kandas inilah yang diproses kembali dapat digunakan kembali maupun reused karena memakai material yang sama. peralatan pengolah limbah polylactic acid( PLA) yang diucap mesin extruder biar limbah PLA dapat dimanfaatkan kembali buat mesin printer 3D.

            Atas bawah permasalahan ini, setelah itu dicoba pembuatan desain mesin extruder yang dimaksudkan buat memproses biji plastik daur ulang jadi filamen. Tujuan dari pembuatan extruder ini ialah buat mendaur ulang sampah plastik, yang utamanya ialah sampah plastic berupa filament Polylactic Acid yang berasal dari proses 3d printer yang gagal dan sisa- sisa mengkonsumsi yang tidak dapat dipergunakan lagi, sehingga dapat mengurangi sampah plastik. Sehingga buat menanggapi kasus tersebut, pada aktivitas ini bakal dicoba perancangan mesin extruder yang maksimal buat penciptaan filament 3D Printer.

 

1.2       RumusannMasalahh

            Berdasarkannlatarrbelakanggdiatas maka diperoleh identifikasi masalah sebagaiiberikut :

1.     Bagaimanaamerancanggdesainnmesin extruder single screw untuk proses produksiifilamenn3d printer.

2.     Bagaimanaamerancang desain komponen-komponen dari mesin extruder filamen.

3.     Bagaimana perancangan single screw untuk aplikasi produksi filamen.

 

1.3       BatasannMasalahh

            Agarrdidapatthasil yang baik dannsesuai tujuannperancangannserta tidak menyimpanggdari permasalahannyang ditinjau, maka batasannmasalahhpada pendesainan ini adalahhsebagaiiberikut :

1.     Tidak membahas tentang pembangunan mesin extruder produksi filamen

2.     Tidak membahas tentang hasil dari mesin extruder yang mencetak biji plastik

3.     Tidak membahas perhitungan proses kerja produksi mesin extruder

4.     Hanya membahas tentang desain mesin extruder single screw untuk produksi filamen.

5.     Untuk desain mesin extruder menggunakan aplikasi inventor

 

1.4       TujuannPenelitiann

            Dari rumusannmasalahhyang ada makaatujuannpenelitiannini adalah sebagai berikutt:

1.     Mengetahui desain mesin extruder filamen 3d printer yang optimal

2.     Mengetahui desain komponen-komponen extruder untuk produksi filamen.

3.     Mengetahui desain single screw yang digunakan untuk produksi filamen.

 

 

 

1.5       Manfaat Penelitian

            Penelitian tentang desain mesin extruder untuk filamen ini bermanfaat untuk mengetahui gambaran desain mesin extruder yang lebih optimal dan mengetahui desain komponen – komponen apa saja yang dibutuhkan untuk membuat mesin extruder, jadi bisa menjadi gambaran untuk masyarakat atau bengkel yang ingin membangun mesin extruder.

 

1.6       Sistematika Pembahasan

            Perancanan ini ditulis dalam beberapa bab yang disusun sesuai alur masalah dan hasil penelitian dan isi pokok dari setiap bab diuraikan sebagai berikut :

 

1.       BAB I. Pendahuluan

Materi ini membahas tentang latar belakang dari metode filamen 3d printer sehingga dilakukan perancangan terhadap pengolahan limbah plastik maupun biji plastik dengan merancang mesin extruder produksi filamen 3d printer. Untuk pembahasan tersebut maka pokok penjelasannya dikelompokan dalam pokok pikiran seperti latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, sistematika pembahasan.

2.       BABbII. TinjauannPustakaa

Bab ini membahas tentang materi yang berhubungan dengan mesin extruder filamen, membahas tentang mesin extruder maupun komponen-komponennya. Dalam bab ini juga dijelaskan tentang materi teori-teori dasar tentang mesin extruder produksi filamen.

3.       BAB III. Metodologi Penelitian

Bab ini menjelaskan tentang medologi penelitian yang dilakukan pada proses penelitian. Diagram alir proses penelitian ini dijelaskan secara jelas tentang perancangan desain mesin extruder filamen 3d printer dengan komponen – komponennya.

 

 

 

4.       BABbIV. Hasilldan Pembahasann

Bab ini menjabarkan tentang langkah – langkah dan cara pengopersian mesin extruder yang sudah didesain kemudian dianalis dan juga dibahan secara teknik untuk menjelaskan lebih detail. Hasil dari perancangan mesin extruder diharapkan supaya dapat menjadi acuan dan bahan perbandingan apabila masyarakat untuk bisa mengerti tentang mesin extruder filamen maupun yang ingin membangun mesin extruder bisa menjadi acuan desain perancangan.

5.       BABbV. Kesimpulanndan Sarann

Bab ini menjelaskan kesimpulan apa saja yang sudah didapatkan dari proses perancangan yang telah dilakukan dan dijelaskan pada uraian bab-bab sebagai isi dari proses desain perancangan mesin extruder. Mengamati hasil daari pengujian sehingga dapat diberikan saran yang berguna bagi sebagian masryarakat untuk memanfaatkan hasil pembahasan tersebut.

 

1.7       Ringkasan

            Ringkasan dari isi bab ini ialah akan dibuat desain mesin extruder produksi filamen dan hasil perancangan mesin extruder produksi filamen yang sudah dijelaskan secara optimal dapat di aplikasikan oleh masyarakat yang ingin membangun mesin extruder.

 

 

BABBII

TINJAUANNPUSTAKA

 

2.1.      Extrusin Moldingg

            Extrusionnmolding yakni suatu mesin yanggsistemkkerjanyaamemproses dengannmetode menekannmaterialbbiji plastik lalu nantinyaamemasuki bagiannbarrellyang sudah dipanaskannoleh banddheaterrbuattmemproduksi filamen terussmenerusscocok denganndiameterrnozzleeyang telah di inginkan. Extrusiimerupakan salahhsatuuprosessdasarrdari pembuatan pengolahannplastik. Terdapat sebagian macammbahannmaterial yanggbiasanya digunakannialah bahannlogam,ppolimer, dankkeramik. Tahapannberikutnya dari prosessextrusion merupakan potongannbiji thermoplasikkhendak dimasukkannkedalammhopperr yanggberikutnya, materialldariiplastikkhendak masuk kedalam screwwserta masukkkedalammbarrel, dimanaapadaabagiannini akannhadapi pergantian wujud akibattbenddheater, kemudian sesi berikutnya melewatiinozzleeakibattterdapatnya dorongan padaascrewwyang bergerak berputarrke bagiannnozzle. Extrusiiyakni prosessmenekannsuatu materiallyang menekan sesuatu bahannbiji plastik melewatiilubangg- lubanggcetakan, supaya nantinyaasanggup memproduksii produkkyanggdirencanakan dengannwujuddlubanggyang diinginkan. Jadi hasilll yanggdiinginkanndari mesinnextruderrmerupakan filamenn3Ddyang dijadikan bahan dari perlengkapan 3DdPrinting

            Extruder diketahui juga sebagai print head bertugas buat mengekstrusi filament serta meletakannya di print bed. Extruder bisa dibagi jadi 2 bagian. Satu disebut ujung dingin (cold end) sedangkan yang lain diketahui sebagai ujung panas (hot end). Fungsi dari cold end merupakan buat mengunci filament sembari mendorongnya secara lama- lama ke dasar ke mengarah hot end. Hot end dilengkapi dengan nozel yang menempel pada ujungnya, gunanya buat melelehakan filament serta mempertahankan temperatur besar lebih besar dari titik leleh filament. Hot end melelehkan filament yang berikutnya ditaruh di tempat print bed. Proses yang digunakan pada mesin extruder ini sesuai dengan material yang dipakai adalah sebagai berikut.

 

 

Tabel 2.1 Temperatur material

Polymer	Rentang suhu ekstrusi (°C)	Kisaran suhu cetakan injeksi (°C)
Polyethylene	120° - 150°	140° - 160°
High DensityyPolyethylene	130° - 160°	140° - 160°
Polypropylenee	160° - 190°	160° - 200°
PolylacticcAcidd	170° - 200°	160° - 190°
HighhImpacttPolystyrene	170° - 250°	170° - 250°
Acetonitrile ButadieneeStyrene	210° - 250°	210° - 250°
Nylon 6	140° - 250°	140° - 250°
Nylon 6.5	200° - 250°	200° - 250°

 

Untuk mesin extruder ini proses yang sering digunakan pada mesin ini adalah proses outersheath, dan material yang digunakan untuk proses ini adalah PE (polyethylene). Pada dasarnya proses ekstrusi dapat dibedakan pada cara penekanan terhadap material kerja.

Pada dasarnya proses eksterusi ini menekan material yang hendak dibentuk hingga keluar lewat die. Arah tumbukan searah dengan peran die, jadi arah keluar material yang diekstrusi dari penampang semacam garis lurus. Disini proses penekanan material dicoba dengan perantara fluida cair. Disamping itu pula ekstrusi ini bisa kurangi gesekan antara penumbuk dengan bilik penumbuk.

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 2.1 Proses Direct Extrusionn

Ekstrusiidicoba penumbukkterhadappmaterial secaraalangsung, sehinggaamaterial yangghendak dibangun keluarrlewat die. Arahhsetelah diolah didalam ekstruder dalam bentuk yang diinginkan. Ekstrusi ialah proses yang menyertakan sesuatu dorongan sistem ulir terhadap bahan buat bisa melewati sesuatu ruangan kecil sehingga berlangsung pencampuran serta pemasakan. Sumber panas utamanya berasal dari konversi tenaga mekanik akibat dari terdapatnya gesekan antar bahan serta antar bahan dengan ulir.(Ikam et al., 2016)

2.1.1      Definisi Mesin Extruder

            Mesin ekstrusi atau yang biasa disebut extruder merupakan alat yang cukup sederhana namun memiliki keunikan tertentu. Prinsip dasar kerja pada alat ini ialah melalui suatu lubang cetakan die (die itu berbentuk piringan atau silinder dengan lubang-lubang cetakan yang terletak pada bagian akhir ekstruder dan berfungsi sebagai pembentuk atau pencetak bahan/ adonan.

 

2.1.2      Jenis Mesin Extruder

            Bila kita sebelumnya mengenal alat ekstrusi sistem ulir yang sering disebut ekstruder rulir tunggal (single screw extruder/SSE) maka akhir – akhir ini sudah dikembangkan ekstruder dengan menggunakan ulir ganda (twin screw extruder/TSE) yang memiliki banyak keunggulan dibandingkan ulir tunggal.

            Prinsip kerja dari single screw extruder ialah diawali dengan memasukkan bahan mentah ke dalam hopper, kemudian bahan mentah tersebut hendak berada diantara ulir putar serta barrel. Pada sesi ini, panas ditambahkan pada bermacam zona sepanjang bahan mentah terletak dalam barrel. Sehabis bahan melewati barrel, setelah itu bahan ditekan lewat die dengan wujud yang khusus. Hasilnya merupakan produk yang matang serta memiliki wujud. Proses pemasakan menimbulkan bahan tercampur serta hendak memunculkan perubahan reaksi kimia yang ditentukan oleh tingkatan pemotongan yang besar serta keadaan temperatur di dalam ulir.

 

2.1.2      Komponen Ekstruder

            Bagian utama dalam mesin ekstruder ialah hopper, screw, barel, band heater, nozzle.

a.   Hopperr

Hopperrmerupakan tempattuntuk penampunggsedangkan materiallplastikk yang telah di cacahhsaat sebelummbiji plastik dimasukan keabarrel. Biasanya plattbajaayakni materiallplastik yang kerap dipakai sebab mempunyai ketebalan yang sanggup disesuiakan dengan yang diinginkan.

b.   Screw

Screw merupakan salah satu komponen yang utama ataupun inti dari mesin plastik extruder. Guna mengombinasikan, mengalirkan, serta selaku pendorong modul cair mengarah cetakann(die).

c.   Barrell

Barrellmerupakan suatu pipaaberbentuk selongsonggataupun selubung yanggmelindungi plastikkkala dipanaskannoleh bandnheater dan didalamnyaaadasscrew. Barrellberperan selaku tempattpemprosesan pemanasannmaterial bijipplastik.

d.   Band Heaterr

Band heaterrmerupakan komponennuntuk pemanassyanggdipakai buat memanaskanntabunggataupun pipaabarrel supaya biji plastikkyang terdapat didalammtabunggjadi mencair atau meleleh, banddheaterrini ada komponenn- komponenntambahan semacam baut pengunciiyang berada padaabagiannplattsabuknya.

e.   Nozzlee

Nozzleeberada dibagian ujunggmesinnextruderrgunanya selaku untuk keluarnya biji plastik yang sudah dipanaskan. Pada biasanya nozzle di pergunakan pada suatu rangkaian yang didalam nya ada tekanan angin dan saluran gas serta aliran cairan.

Gambar 2.2 Bagian Single Screw Extruder

2.2.      SistemmPenggerakkEkstruderr

              Sistem penggerakkpada extruder diperlukannbuat menjalankan screwwpadaasistem ekstruderrdengannkecepatannyang diinginkan. Sistem penggerakkwajib bisa melindungi kecepatannya selalu tetappkonstannsebab fluktuasiikecepatannscrewwpada ekstruderrbisa menimbulkan wujud yang tidak homogennpadaahasillakhir. Olehhkarena itu, kecepatannyang konstannjadi ketentuan utamaadalammmemilih sistemmpenggerak. Sistemmpenggerakkpula wajib sanggup membagikan torsi yang lumayan. Sebagian sistemmpenggerak sudah dikembangkannbuat digunakan selaku sistem penggerak pada extruderrsingle screwwialah sistemmpenggerakkmotor listrikkAC dan sistem penggerakkmotorrlistrikkDC serta sistemmpenggerakkhidrolik.

2.2.1      SistemmPenggerakkMotor ListrikkACc

            Ada 2 tipe sistemmpenggerak motorrlistrikkACcyang banyak digunakan pada mesinnekstruderrlumayan banyakkialah mechanical adjustable speed drive (MAS) serta electrical friction clutch drive.

            Ada 4 tipe MASsdrivessialah: rantai,bbelt, balokkkayu, serta jenis ttraksi. 2 jenis terakhir tidak bisa dipergunakan pada sistem ekstruder sebab keterbatasan ialah kecepatannya yang sangat rendah serta gampang rusakkolehhloncatannlistrik. Jenis belttbisa disesuaikanndengannrasiooyang besar. Jenis belttbisa digunakannsampai powerrsebesarr100 hp. Jenis rantaiimempunyai kelebihannialah usia gunakan yangglebihhpanjang dibanding jenisbbelt. Jenis rantaiipula bisa beroprasiipada temperaturrbesar. Akanntetapiijenis rantaiipula mempunyai kekurangannialah biayanya yang lebihhmahalldibanding belt.

      Sedangkan padaaelectriccfrictionnclutchhdriveetidak terdapat kontak mekanikkyang secaraalangsunggantaraaporossinputtsertaooutput. Perihal ini kurangi keausannmaterial. Ada 3 tipe electriccfrictionnclutchhdriveeialah hysterisis, eddyy-ccurrent, serta magneticcparticleeclutches. Padaaindustrii ekstrusiiyanggbanyakkdigunakannbuat jenis iniiialah eddyy-ccurrent. Jenis iniibanyakkdigunakannsebab pengaplikasiannyang simpel. Skemaaeddyy-currenttclutchhbisa dilihattpadaaGambar 2.3.

Gambarr2.3  Eddy-CurrenttClutchh

 

2.2.2      2SistemmPenggerakkMotorrListrik DC

            Dikala ini motorrlistrik DC umumnya dioperasikannoleh solid- state powerrsupplyysebab lebihhefisien dalammperihal biayaadibanding memakai generatorrset. SistemmpenggerakkmotorrDC dapat lebihhmurahhserta lebihh simpel. BrusheddDC motorrmempunyai kekurangannialah butuh dicoba penggantiannbrushedduntuk jangkaawaktuukonsumsi tertentu.

 

Gambar 2.4 SkematikkDCcmotorr

 

2.2.       

2.3.      Screw Extruder

            Alat screw extruder merupakan mesin dengan penggerak motor DC. Mesin bekerja dengan elemen utama pemanas berupa band heater dengan jenis material plastik yang akan dilelehkan. Pada alat screw extruder terjadi proses ekstrusi plastik yang dilakukan dengan menekan bahan dasar plastik agar mengalir melalui lubang pada cetakan menghasilkan produk yang bentuknya ditentukan oleh bentuk lubang cetakan yang berbentuk piringan atau silinder pada bagian akhir mesin ekstrusi.(Florenza et al., 2021) Screw yang ada pada mesin extruder  ialah bagian sangat berarti. Putarann dariiscrewwmenciptakan gerakannmendorong majuubuat transportasiimaterial yang dariihopperrmengarah ke dies. Dalammprosessdesain screwwextruder  pertamaa-ttama dicoba pemilihannmaterial. Biasanya materiallscrewwyang sering digunakannmerupakan bajaaAISI 4140 ialah bajaakarbonnmediummyang juga ialah material yanggbiayanya relatifftidak mahal.

            Bagian makan guna kedalaman alur sekrup merupakan senantiasa, serta gunanya bertanggung jawab buat preheating serta plastik padat mengantarkan serta menekan. Wajib membenarkan kalau plastik mulai meleleh pada akhir bagian pakan. Bagian kompresi fungsi ialah bagian ini merupakan kedalaman lancip benang sekrup, serta gunanya mencair, meremas, geser kompresi serta bertekanan knalpot bahan baku plastik. Plastik hendak betul- betul larut dalam bagian ini, volume hendak menurun, serta desain kompresi rasio sangat berarti. Bagian homogenisasi mempunyai fungsi- fungsi ialah bagian ini merupakan alur sekrup senantiasa kedalaman alur kembang. Guna utamanya merupakan menggabungkan, transfer meleleh, metering, serta lumayan tekanan wajib disediakan buat melindungi temperatur seragam meleleh serta memantapkan aliran plastik cair.

Gambar 2.5 Parameter Screw

            Terdapat sebagian pertimbangan dalam perancangan design suatu screw buat tipe material tertentu, yang sangat berarti merupakan Depth of Chanel (kedalaman kanal). Mesikipun screw itu memiliki guna yang sama secara umum, alangkah baiknya perancangan disesuaikan dengan jenis material yang dipakai buat memperoleh hasil yang maksimal. Jadi buat contoh maksimal proses screw bahan PVC, setelah itu diiringi screw buat bahan PP/ PE

            Sebab kita tahu PVC merupakan material yang tidak normal dalam kondisi panas, hingga buat proses ini membutuhkan screw dengan kedalaman chanel yang lebih sedikit apalagi tidak terdapat zona metering sama sekali, bahan dilapisi dengan hard chrom, ujung screw berupa kerucut menghindari material tertahan. Diameter screw bermacam- macam yaitu antara 30mm s/d 140mm. L/D rasio berfariasi antara 18 - 22 buat single screw dan serta 16 - 18 buat double/ twin screw. Compresion rasio bermacam- macam antra 1.5 - 2.2 : 1 baik buat screw singgle ataupun twin. Venting (lubang) pada extruder di gunakan buat melenyapkan uap/gas. Sedangkan ScrewwPP/PE nyarisssama, namun screwwini di desainndengannchanellyang dangkal, compressiiseketika serta zonaamatering yang lebihhpanjang. L/D rasio bermacam- macam 24 : 1ss/d 33 : 1, diameter screww20mm s/dd250mm, compresiirasioo2.5ss/d 3.1

2.4.      Feed Material

            Mengenali fitur serta aspek pada mesinnekstruder, Buat benarr- benarrbisa menguasai prosesssecaraatotalitas, satuuperihal yanggbutuh dimengerti merupakan sifat dari material yang hendak diekstrusi. Terdapat 2 tipe sifat polimer yang wajib betul- betul dimengerti ialah rheologicallproperty serta thermal property. Rheological property dibutuhkan buat mengenali gimana materiallterdeformasiikala diberikannbebanntertentu. Thermal Properties diperlukan buat mengenali serta memprediksi pergantian temperaturrpada polimerrserta gimana polimerrbereaksiidengannpergantian temperaturrtersebut.

            Sifattbulkkmaterial, bulkkdensityymerupakan densitasSdari partikell polimerRtercantum wilayah kosonggdiantaraapartikellpolimer. Ini bisa dikenal dengan metode mengisikannmateriallplastik kedalammwadahh1 literrataupun lebihhtanpaadiberi tekanan setelah itu materialldditimbang. Bulkkdensity setelah itu didapat dariihasilluntuk berattterhadappvolume. Buat materialldengannbulk densityykecillakannmenyebabkan permasalahan soliddconveying. Suatu komponennsetelah itu dirancanggbuat menanggulangi permasalahan iniiialah Crammer feeder sehingga materiallyang ada padaahopperrbisa disuplaiidengan optimal.(Industri, 2018)

Gambar 2.6 Crammer Feeder

Koefisienngesekkjugaahal yang berarti baikkpada eksternallataupun internal. Koefisienngesekkinternallialah style gesekkantaraamateriallyang menimbulkan antaraamateriallbisa terjalin perpindahan.

Ukuran dimensi partikel buat proses ekstrusi mempunyai bermacam dimensi dengannjarakkyanggluas ialah mulaiidari dimensi 1 micronnsampai 100milimeter. Gambarr2.7 ditunjukkanntataanamaayang berdasarkanndimensippartikel.

Gambarr2.7 Tataanamaayang berdasarkannukuran partikel

Dimensi serta wujud partikulat bisa dikenal dengannobservasiivisuallataupun memakai mikroskop. Pengaruhhwujud partikulattpada prosessfeedinggialah koefisienngesekkbaikkinternallataupun eksternal. Wujud granularrcenderung mempunyai sifattgampang mengalirrsebaliknya buat wujud yang lain yang mempunyai sifat tidak mudah buat dialirkan memerlukan fitur tambahan buat membantu proses feeding.

2.5.      Elemen Pemanas Elektrik

2.5.1      InductionnHeaterr

            Padaainductionnheater, panassyang dihasilkanndidalammmateriallserta berasalldariipemanasannoleh materiallitu sendiriisehinggaatenaga bisa digunakan secaraaoptimal buat memanaskannmateriall

Secara teknis :

1.     Sebab kerapatannenerginyaabesar, pemanas induksiidapat berdimensi kecillserta sanggup membebaskan panasdalammwaktu yang relatiff pendek.

2.     Denganninduksiidimungkinkannbuat menggapai temperatur yanggsangat besar.

3.     Pemanasannbisa dicoba padaaposisi tertentu.

4.     Sistemmbisa dibikin bekerjaasecaraaotomatis.

Konsunsi Energi :

1.     Pemanasanninduksiisecaraaumummmempunyai efisiensiitenaga yangg besar, tetapi perihal iniipula tergantung padaaciri. materiallyangg dipanaskan.

2.     Rugiipemanasannsanggup ditekannseminimallmungkin.

RangkaiannInductionnHeaterr

            Inductionnheaterryanggdipergunakan mempunyai sebagian komponen utamaaialah : powerrmateri, kumparannpenginduksiiserta barrellscrewwyang jadi objekkyanggdipanaskannsemacam gambarr2.8.

Gambar 2.8 Sistem Induction Heater

Komponen – komponen pada sistem induction heater sebagaiiberikutt:

1.   PowerrModull(modul daya)

            Powerrmodullini memakai modullpowerrmerk SAVERO dengannsupply 220 1 fasaapowerrmateri SAVERO memakai inverter guasyyresonanttfrekuensii besar. Frekuensiibesar digunakannbuat memicuu2 mosfettyanggdipakai secara paralellbuat menyuplaiipada kumparannpenginduksi. Perihal iniidisebabkan inductionnheaterrakannbekerjaadengan maksimal pada frekuensiibesar sehinggaa memerlukan suatu powerrsuplaiispesial yangghendak dipergunakan buat menyuplaiiinductionnheater.

2.   KumparannInduksii

            Lilitannpenginduksiiialah digunakannbuat menginduksiisuatu objekk ataupun bahang yanggmauddipanaskan. Lilitannpenginduksi wajib memiliki jumlahhlilitannyang lumayan supaya pada medannmagnetikkyang dihasilkannbisa menginduksiibahan kerjaadengannbaik, disampinggituupula diusahakann mempunyai nilai induktansiiyanggcocok dengan frekuensiiresonansiiyang direncanakan. Perihal iniidisebabkan tidak hanya kumparannberperan buat menginduksiibahankkerja, kumparanniniipula digunakannselaku indikatorrpadaa rangkaiannresonant.

Gambarr2.9 LilitannPenginduksii

Prinsip kerja kumparan ini sama dengan transformator, arus pada sisi primer dikalikan dengan perbandingan transformator, pada sisi sekunder arus sebanding dengan arus pada sisi primer dikalikan rasio transformator .

3.     BarrellScreww

            Barrellscrewwialah salahhsatuubagian yang berarti pada proses extrusion serta pula indicationnheater. Perihal iniidisebabkan barrellscrewwialah tempatt untuk peleburannserbukkataupun biji plastik. Serta barrellscrewwpula ialah komponen yang dipanaskan oleh inducation heater.

2.5.2      BanddHeaterr

Salahhsatuutipe elemen pemanasslistrik/ heatinggelemennyanggpemakaian nyaawajib ditempatkan padaapermukaanndariibidang yang mau dipanaskan. Pada universal nya Band Heater digunakan buat aplikasi pengolahan plastik dalam wujud silinder. Band heater, yang berupa cincin listrik pemanas. Serta kadang- kadang bisa dibuat dari plat, panel listrik, namun wujud berbeda, pada dasarnya sama. Secara universal, time pemanas cocok dengan materi, proses penciptaan bisa dipecah jadi 2 jenis yaitu stainless steel band heater serta pengecoran kelas band heater.

band heater merupakan nichrome bermutu besar yang memanaskan kawat selaku elemen pemanas, memakai susunan isolasi Mika natural di dekat kelompok, susunan luar dari mutu besar stainless steel buat susunan Penghangat Ruangan konduksi, Mika band pemanas bisa mesin cocok ke lingkaran, piring, serta seluruh tipe produk berupa spesial. Mika band pemanas berjumpa permukaan wajar dalam 2, 5- 3 watt per sentimeter persegi, wajib didasarkan pada kisaran tenaga yang diperlukan, pemakaian sistem kontrol temperatur otomatis buat mempertahankan listrik wajar buat melindungi pemanas band.

            stainless steel Mika band pemanas kinerja keuntungannya karna pemakaian stainless steel serta Mika selaku bahan baku, dimensi spesifikasi dari nosel tidak cuma bisa jalani dengan dimensi kecil pemanas, namun pula bisa digunakan buat mesin plastik barel Penghangat Ruangan. Dengan struktur normal, penampilan menarik, normal, pemanasan seragam, pendinginan kilat, panjang kehidupan, sifat insulasi yang baik, besar tekanan serta seterusnya. Stainless steel Mika band pemanas banyak digunakan dalam injection molding mesin, extruders, serta mesin cetak plastik yang lain.

 

Gambar 2.10 BanddHeaterr

 

Energi padaaband heaterrbergantung padaalamanyappemanasan, tipe materiallyanggdipanaskan, massaabarang yangghendakddipanaskan, sertawwaktu yangghendak ditempuhhbuat menghasilkan temperatur yanggsudah ditetetapkan. Dengannmemakai rumussdi dasar

 

 

                                                     𝑀 𝑥 𝐶 𝑥 Δ𝑇                                             (1)      

860 𝑥 𝑡 𝑥 η

 

Dimanaa:

Q = DayaaHeaterr(kWatt)

M = Massaabarrell(Kg)

C = Kalorrjenissmateriallyanggdipanaskann(kkal/Kg°C)

ΔT = Perubahannsuhu

t = Waktuupemanasann

η = Effesiensii(0,3)

 

Dari panas yang diperoleh dari laras, kita mendapatkan nilai kalor yang ada dibagian barrell:

                                         𝑄=𝑚 𝑥 𝑐 𝑥 Δ𝑇                                   (2)

 

Dimana:

Q = Kalorrbarrell(J)

T = Waktuukenaikkannsuhuu(s)

C = Kalorrjenissmateriallyang dipanaskann(kkal/Kg°C)

 

2.6.      Poros

            Poros yakni elemen yang berfungsi sebagai penerussputarannyang dari motorrpenggerakkmenuju keeelemennpenggerak, pada umumnya poros berbentuk ssilinder. Penerussputaranntersebuttdapat mengenakanppulley, sprockettmaupun rodaagigiidan kopling. Denganndemikiannporossakannterjalin teganganngeser akibattadanya momennpunterratauttorsi.

Dilihat dariifungsiiporossyang sebagaiipenerussputaranndanndaya, poros dapat diklasifikasikannmenjadi 3 yaitu sebagaiiberikutt:

1.     Poros transmisi

2.     Spindel

3.     Gandar

 

Bila P merupakan energi nominalloutputtdariimotorrpenggerak, hingga banyak macamnkeamanannyang umumnya bisa diambilldariiperancangan awal, sehingga koreksi awal diambil kecil. Itabel dibawahhini yakni tabell2.2 ialah aspekkkoreksi yanggbiasanya dipergunakan.

 

Tabell2.2 Faktor – faktorrkoreksiidayaayanggakannditransmisi

Dayaayanggakannditransmisikann	f𝑐
Dayaarata-rata yanggdiperlukann	1,2 – 2,0
Dayaamaksimumnyanggdiperlukann	0,8 – 1,2
Dayaanormall	1,0 – 1,5

 

a.     Momennpuntirrberdasarkanntenagaamotorr:

                                                                        𝑇 = 𝑃 × 60                                                    (3)

                                                                                  2𝜋𝑁

 

T = Momennrencanaa(Kg.mm)

P = Dayaa(watt)

N = Kecepatannputarrmotorr(rpm)

b.     Torsiimaksimumnyanggbisa dibebannkan untukkporosnyaa

                                                          𝜏𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠= 𝜏𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 × 𝑟𝑎𝑠𝑖𝑜 𝑝𝑢𝑙𝑙𝑒𝑦                    (4)

             

Rasioopulleyy= 1:4

c.     Safetyyfactorr

                                                                        𝑆𝒇 =  𝑇                                                         (5)

                                                                                    𝜏

 

Sf = Safety factor

 

2.7.      Plastik

            Plastik sendiri dibedakan jadi tiga berbagai tipe ialah thermoplastic, thermoset serta elastomer. Thermoplastic ialah bahan plastik yang apabila dipanaskan sampai temperatur yang direncanakan, hendak meleleh serta bisa dibangun kembali jadi wujud yang diinginkan ataupun bisa didaur ulang kembali. Thermoset ialah bahan dari plastik, bila dalam wujud padat hingga sukar buat kembali seperti semula meski telah dipanaskannkembali. Elastomerryakni bahan plastikkyanggbertabiat elastis. Elastomerrialah salahhsatuubagiannpolimer yang ikat silangg(crossslink) disebabkan pada bagiannmasing - masing individunya yang disambungkanndengannjalinan penghubungg

2.7.1      Sifat, Jenis dan Kegunaan Plastik

       Setiap plasik pasti mempunyai jenis dan sifat serta kegunaan yang bermacam – macam. Berikuttiniimerupakannmacamm–mmacam jenis dari plastikktersebutt:

a.    PETt(PolyEthyleneeTerephthalate)

PET adalah resin poliester dengan kekuatan tinggi, transparansi, ringan, penggantian mudah dan sifat listrik yang baik di bawah kondisi suhu tinggi. Produk plastik PET biasanya digunakan untuk kemasan minuman berkarbonasi, botol jus, serat tekstil, dll.

b.     HDPEe(HighhDensityyPolyethylene)

HDPEeyakni materiallplastikkyang terdiriidariipolimerrethyleneedan bahannaditiffyang lain HDPEeterbuat dalammkeadaan kuat, kaku, tekanan, pula temperaturrbesar yang berasalldariiminyakkbumi, dan HDPE ialah salahhsatuumateriallplastikkyang lumayan nyaman, perihal tersebuttdisebabkan kemampunnya yanggsanggup menghindari respon kimiaadariiplastikkyang sering digunakan buat minumannserta santapan.

c.     PVCc(PolyvinyllChloride)

PVCcialah tipe plastikkyanggsukarrbuat di daurrulanggkembali. Salah satu contohnyaamerupakan tandaalaluulintas, kabelllistrik,ppipaaair, serta kemasannsantapan kilatssaji. Respon antaraaPVCcserta makanan akannberpotensiiberesiko buat anggotaabadan

 

 

 

d.     LDPEe(LowwDensityyPolyethylene)

LDPE merupakan plastik yang sangat mudah dibentuk disaat panas, minyak bumi merupakan material pembuat LDPE. LDPE ialah tipe plastik yang mempunyai kualitas besar sebab kuat, keras, serta tidak bereaksi pada bahan kimia. Contohnya merupakan plastik kemasan, baju, tas plastik serta fitur komputer.

e.     PPp(Polypropylene)

Polypropylene merupakan opsi yang baik pada bahan plastik paling utama pada tempat makanan serta minuman, sedotan, tali, serta bermacam berbagai tutup botol. Kelebihan Polypropylene yakni lebih kuat, ringan, tahan panas, serta mempunyai ketahanan yang baik terhadap lemak

f.      PSs(Polystyrene)

Pada biasanya Polystyrene digunakan selaku bahan tempat makanan Styrofoam, tempat minum sekali gunakan, serta lain- lain. Bahan ini wajib dihindari, sebab akibat yang ditumbulkan sanggup menimbulkan kendala kesehatan. PS ialah bahan yang susah di daur ulang, perlu proses yang panjang serta lama buat proses mendaur ulangnya.

 

g.     Otherr

Untukkjenissother ini terbagi menjadii4 macammyaituu:

1.     SANn(Styrene acrylonitrile)

2.     ABSs(Acrylonitrile butadiene styrene)

3.     PCc(Polycarbonate)

4.     Nylonn

Plastikktipe iniibiasanya banyak digunakan padaasukuucadang mobil, komputer, serta plastikkkemasannmakanan. Padaatipe SAN serta ABS cenderunggmempunyai resistansiibesar terhadapptemperatur dan responkkimia, segikkekuatan, sertakkekakuan. Tetapi padaabahan Komputer tidakkdigunakannbuat tempattminumannsertaamakanan sebab

bisa mengganguukesehatanndan buat bahannNylonndigunakannjadi bahanndasarrprodukkpakaian.(43-Article Text-76-1-10-20190110)

 

 

2.7.2      Cara Pembentukan Plastik

       Terdapat bermacam-macam cara yang sanggup dipergunakan buat memperoleh plastik, banyak tipe metode yang digunakan dan bermacam tipe perlengkapan yang beragam. Berikut ini merupakan gimana mendapatkan plastikk

a.     ProsessInjectionnMoldingg

Prosesspembuatan yangghasilllelehannplastikkyanggtelah dipanaskan hendak ditekannmemakaipplunger, perihal tersebuttbertujuannsupaya lelehannbiji plastikkmasukkke dalammcetakann(mold) yang sudah tertutup pula penuhi cetakan cocok denganndesainnprodukkyang diinginkan. Sistem ini pula samaapadaaplastik extrusion, padaabagiannbarrel-nyaapula dipanaskanndibagiannluarnyaasupaya mempermudah lelehannbiji plastikkjadippolimer.

b.     ProsessEktrusi

Extrusionnmerupakan prosessmanufaktur kontinuuyang bisa menciptakan biji plastikkdalammjumlahhyang banyak, mencetak produk yang wujudnya panjanggdengannpenampanggsenantiasa. Bahannbakuuutamanyaaberbentuk biji termoplastikkdan bubukkyang hendak di masukkan ke dalam hopper serta dilanjutkan olehhscrew yanggada di dalammbarrel. Barrelljuga dilengkapiidengannsekrupp jenis helikssyang fungsinya mengantar plastikkyang telah dipanaskann oleh banddheaterrmengarah cetakann(die). Biasanya plastik hasil proses ekstrusi mempunyai viskositas yang besar, perihal tersebut menjadikannprodukksanggup mempertahankan wujud hasil pencetakan sampai produk tersebut berakhir. aAlumunium,t tembaga,k kuningan,b baja serta plastik merupakan bahann- bahann yang kerap dipergunakan padaaproses ekstrusi. Ada 2 tipe proses bagi pengerjaannya ialah indirecttextrusion dan directtextrusion. Berikutturaian menimpa tipe prosessekstrusi.

 

1.   IndirecttExtrusionn

Padaaprosesstipe indirect, cetakanndiletakkannsehabis pendorong. Dikala pendoronggmemencet lelehanpplastik, hingga plastik tersebutkhendak bergerakkmengarah cetakanannserta mengisi penuhhbagianntersebuttsepertiipada gambarrdibawah ini

Gambarr2.11 IndirecttExtrusionn

2.   DirecttExtrusionn

Dibagianniniiplastikkmengisiidibagian hopperrserta masuk kedalammscrew. screwwmenekannbiji plastikktersebuttmengarah nozzleeyanggberupa sesuaiidengan dimensi besarrdiameterrdari nozzleetesebuttsepertiipada gambarrdibawah ini

Gambarr2.12 DirecttExtrusionn

c.     ProsessBlowwMoldingg

Blow molding merupakan proses manufaktur guna membuat barang berongga dengan metode meniupkan tekanana gas ke dalam bahan/ produk. Pada dasarnya blow molding merupakan pengembangan dari prosessekstrusiipipaadengannakumulasi mekanismeecetakan dan peniupan.

 

d.     ProsessThermoformingg

Thermoforming merupakan proses manufaktur dengan pembuatan lembaran plastik dengan metode melaksanakan pemanasan terlebih dulu terhadap lembaran- lembaran plastik yang nantinya dicoba dengan metode pengisapan ataupun penekanan ke rongga cetakan( mold) plastik thermoset tidak dapat di proses secara thermoforming sebab pemanasan tidak dapat melunakkan thermoset akibat rantai tulang balik molekulnya salaing bersilangan. Contoh produk yang diproses secara thermoforming merupakan bakeli.

 

 

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

 

3.1    Urutan Diagram Alir

            Pada penelitian ini metode yang digunakan sesuai urutan pada diagram alir dibawah yang dimulai dari studi literatur yang digunakan dan mencari data tentang apa saja yang berhubungan dengan komponen dan bahan yang dihasilkan oleh mesin extruder yang akan dipakai dalam perancangan desain. Setelah komponen apa saja yang telah ditentukan kemudian dilakukan pra desain mesin single screw extruder. Setelah itu dilakukan proses perancangan simulasi desain 3d pada komponen mesin extruder menggunakan inventor dan melakukan analisa thermal terhadap komponen yang di desain. Selanjutnya dilakukan proses penyempurnaan desain komponen mesin extruder, kemudian dilakukan analisa terhahap mesin single screw extruder dan komponen yang sudah di desain dan pembahasan keseluruhan terhadap semua komponen. Secara lengkap, metodologi ini digambarkan pada flowchart yang secara umm menerangkan alur yang berurutan tentang proses perancangannmesinnsingleescrewwextruderrtersebut hingga proses yanggdilakukan, analisa dan pembahasan keseluruhan komponen extruder.

Gambar 3.1 Desain Mesin Extruder Single Screw

 

3.2    Flow Chart PerancangannMesinnSingleeScrewwExtruderr

            Metodologi penelitian yanggdigunakan dalam prosessperancangan mesin singleescrewwextruderriniibisa digambarkan pada flow chart buat mempermudah melaksanakan serangkaian aktivitas penelitian secara teratur serta berurutan yang ditunjukkan pada foto 3.1 berikut:

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 3.2 Flow chart Perancangan Mesin Extruder Single Screw

3.3    KonseppDesainn

            Konseppdesainnsingleescrewwextruderryang akanndirancanggmenjadi tigaabagian daerahhatau zonaasepertiipadaagambarr3.2 bagian-bagian tersebut adalahhsebagaiiberikutt:

Gambarr3.3 Bagian zonaasingleescrewwextruderr

1.     FeeddSectionn

Padaawilayah iniiialah zona awal yang hendak dilewatiimateriallberbentuk pellet ataupun flakessABSssesudah lewat hopper. Padaawilayah ini materiallkeseluruhan masihhberupa solid.

2.     CompressionnSectionn

Zonaaini adalah daerah di mana tercapai suhu leleh zat atau akhir daerah transfer padat. Wilayah ini juga dikenal sebagai meltinggsection.

3.     MeteringgSectionn

Di area ini, kedalaman baling-baling lebih kecil, sehingga lebih banyak menekan. Sesudah merambah zonaaini, dimensi screwwsamaamulaiidariiawal meteringgsectionnsampai akhirrscrew.

 

            Screwwpadaamesinnsingleescrewwini secaraakeseluruhannmempunyai wujud conicallialah terus menjadi dekattkearahhdies, hingga bagiannintiiscrew terus menjadi membesarruntukkmenciptakan kompresiisesudah berlangsung perubahannplastikkdariisoliddjadilliquid.

 

3.4    Pra-DesainnSingleeScrewwExtruderr

            Pengekstrusi single screw memiliki beberapa komponen utama yang harus Anda miliki, seperti screw, barel ekstrusi, elemen pemanas, dan cetakan. Pemilihan bahan yang tepat untuk digunakan dalam ekstruder ini memiliki dampak yang signifikan pada produk yang diekstrusi, sehingga sifat-sifat bahan diperhitungkan untuk digunakan dalam ekstruder ulir tunggal ini. bekerja dengan efektif. Informasi sifatt- sifattyanggdibutuhkan dalammprosessdesainnmesin singleescrewwextruderriniimerupakan selaku berikutt:

1.     Konduktifitassthermallmateriallbarrell

2.     Sifattmekanikkmateriallscreww

3.     Sifattfisikkmateriallfeedd

Dariinilaiiyanggdiperolehhpadaaprosesspengumpulanndata serta keadaan pembedahan, hingga bisa terbuat desain single screw extruder dengan informasi sedangkan setelah itu dicoba penilaian buat menambah Kecekapan mesin single screw. Matlamat yang diperoleh daripada kajian reka bentuk ini adalah untuk mencipta mesin single screw dengan kapasiti pengeluaran 1.5 kg/j. buat memenuhi kriteriaauntuk mesin yang portable ialah panjanggbarrel screw sebesar 600mm.

Gambarr3.4 Bagian Mesin SingleeScrewwExtruderr

 

 

 

 

Tabel 3.1 Perancangan Mesin Single Screw Extruder

Bill Of Material
ITEM	QTY	PART NUMBER
1	1	Pipa 2 in x 800
2	3	Jis 2 inch
3	1	Pipa 2 in x 100
4	1	As extruder 25mm
5	1	T 61.1
6	8	M19 x 35
7	8	Nut m19 x 11
8	3	Sock 100 x 61.1
9	1	Hopper dia 200
10	6	Clamp 1
11	1	L-095 Kopling
12	6	M8 x 10
13	6	Nut m8 x 10
14	1	Tutup output
15	1	25mm bearing SKF 6205 (RS286-8022)
16	1	Spi 4x4 x 40
17	1	As 25 to motor
18	2	Telfon support laher 25
19	4	M15 L
20	4	Sock m15ss
21	1	Motor 1

Rasio L/D merupakan panjang sekrup dipisah dengan diameter sekrup. Sebutan diameter didefinisikan dengan jelas, namun bukan panjang sekrup, serta menafsirkan panjang dengan caranya sendiri. sekrup umumnya menampilkan panjang sekrup totalitas mulai dari alur pasak, yang lain mengukur dari sisi depan ataupun tengah tenggorokan umpan( port umpan), yang lain cuma mengukur panjang sekrup efisien( panjang terbang) di mana terdapat penerbangan. L/D buat sekrup ekstruder profil, di mana fleksibilitas dalam keluaran diprioritaskan, umumnya dari 24:1 sampai 30:1, sebaliknya sekrup keluaran besar, misalnya sekrup penghalang buat pipa serta lembaran, bisa 35/38:1.

3.4.1      SistemmPenggerakk

Dalammmendesainnmesinnsingleescrewwextruderrportableetipe motor penggerakkyang digunakannmerupakan 12V Hi-TorqueeDCcMotorrpada gambar 3.3 sebab kelebihannya ialah ukuran yang kecil serta tidak memerlukan mechanicalladjustableespeedddrivee(MAS) ialahrrantai,bbelt, ataupun traction typeetidak dibutuhkan. Apa yang digunakan oleh sistem ini untuk mengawal kelajuan motor DC ialah voltan DC boleh laras untuk pemacu motor DC skematik dilhat di gambarr3.4

Gambar 3.5 12V Hi-Torque DC Motor

 

Gambarr3.6 Skematikkpenggerakkdccmotorr

 

3.4.2      PerancangannScreww

            Sekrup extruder adalah bagian yang sangat penting. Putaranndariiscrew menciptakan gerakan maju untuk pengangkutan material dari hopper ke die. Dalam proses desain ekstruder screw, pemilihan material pertama kali dicoba. Bahan benang yang biasa digunakan adalah baja AISI 4140 Ini adalah baja karbon sedang, yang juga merupakan bahan yang relatif murah. Tabel 3.2 menunjukkan tabel bahan yang banyak digunakan dalam proses ekstrusi polimer. Tabel 3.3 juga menunjukkan sifat mekanik dari beberapa jenis material yang banyak digunakan sebagai material ulir.

 

Tabell3.2 Beberapa bahan materiallscrewwpadaamesinnextruderr

 

 

 

Tabel 3.3 Beberapa jenis materiallscrew yang banyak digunakan

 

3.4.3      Perancangan Feed Hopper

            Seluruh extruder tentu memiliki tempat buat partikel/biji plastik melewati lubang dan kemudian mengalir ke dinding extruder. Hopper biasanya terbuat dari pelat baja atau stainless steel, dan bentuknya dapat menampung banyak partikel plastik untuk memproses bahan baku. Jika Anda membutuhkan proses pelet yang membutuhkan pemanasan awal sebelum pelet mencapai ekstruder, ada hopper untuk menyediakan pemanasan awal. Umpan buat mesinnextruderrberupa granularrdialirkan ke extruder dalam bentuk pellet melalui hopper. Biasanya, material diangkut dari hopper ke extruder menggunakan gravitasi, tetapi sayangnya tidak semua materialbisa memakai tata cara ini. Sebagian material mempunyai flow characteristic yang kurang baik sehingga butuh ditambahkan fitur spesial semacam vibratorrpadaafeeddhopper. DesainnhopperrpadaaGambar 3.5

Gambarr3.7 Desainnhopperryanggbaikkdan burukk

  

3.5    SimulasiiThermall

            Simulasiiserta analisaathermalldicoba buat mengenali heatttransferrpada barrellextruderryanggterjalin akibattpemanasannoleh band heater. Informasi hasil simulasi yang diperoleh berupa spektrum warna yang diperoleh berdasarkan temperatur yang bekerja pada material barrel extruder dengan banddheater.   Daripada hasil simulasi terma bahan silinder, ia boleh dianalisis berdasarkan fisis serta thermal property dari material yang hendak diekstrusi dalam perihal ini material yang digunakan merupakan material polimer AcrylonitrileeButadieneeStyrenee(ABS) ialah material yang digunakan secara meluas dalam proses rapiddprototyping, proses percetakan 3D digunakan di sini.

 

Tabel 3.4 Beberapaabahan materiallpolimerr

            Ekstruder sekrup membagikan titik mula untuk upaya pemodelan ekstrusi plasticating. Dikala ini, serta sehabis bermacam upaya serta intensif, merupakan bisa jadi buat menggambarkan proses secara teoritis dari hopper sampai mati dengan tingkatan yang normal akurasi, bergantung pada para asumsi dicoba serta pada numerik skema diadopsi. Dalam permasalahan ini, model yang ada dalam literatur yang menggambarkan tiap proses individu tahap tersambung secara berurutan memakai kondisi batasan yang cocok, buat memiliki hubungan antara zona yang berdekatan. 6 zona fungsional dipertimbangkan

1.     Pengangkut padatan dalam hopper – Pengangkutan gravitasi bahan polimer

2.     Konvenyor padatan dalam sekrup – konvenyor padatan drag gesekan

3.     Zona tunda – Pengangkutan padatan (sebagian) dikelilingi oleh pemanas

4.     Zona lebur – Mekanisme peleburan

5.     Penyampaian lelehan

6.     Aliran lelehan melalui die

Gambar 3.8 Enam Zona Fungsional pada Extruder

 

3.6    KecepatannScreww

            Kecepatan pengangkutan hasil screwwdari rasio panjang total screwwdan waktu pemanasan sampai titik leleh bahan polimer tercapai.

 

 

                        V =                                                   ( mm/s)                          3.1j

 

            Menurut hasil perhitungan pada pers 3.1, kecepatan sekrup diperoleh dalam milimeter / s, dengan mempertimbangkan waktu pemanasan yang diperlukan dari hopper hingga diessmerupakan 52 detikksebab terdapatnya prosessmixinggdidalammscrew extruder. yang setelah itu diganti dalammrevolutionnper minutee(RPM).(Industri, 2018)

 

            𝑛 =                      (Rpm)                                                                         3.2

 

 

n          = Revolutionnper minutee(Rpm)

V         = Kecepatannconvenyingg(mm/s)

S          = Screwwleadd(mm)

 

 

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

 

4.1.      Rancangan Dasar

            Sebagai dasar dalam perancangan mesin ekstruder, digunakan perhitungan rate of production single screw extruder dan kemudian dilakukan eksperimen langsung untuk memvalidasi hasil perhitungan dan produk sebenarnya yang dihasilkan setelah mesin beroprasi

 

           

 

 

 

Gambar 4.1 Keterangan dimensi screw

 

Db       = Barrel diameter

S          = Screw lead

V         = Number of flight

Wflt     = Flight width

W        = Channel width

H         = Channel depth (feed section)

N         = Screw speed

𝝆b        = Bulk density of the polymer

𝜼F        = Conveying efficiency (0.2565 for ABS)

            Untuk melakukan perancangan, dibutuhkan beberapa data sebagai dasar untuk melakukan perhitungan dan perancangan mesin dengan aplikasi Inventor. Data yang telah ditentukan terlebih dahulu adalah sebagai berikut :

Rate       = 1.5 kg/jam

Fl           = 800 mm

S             = w + wflt = 18,93 mm

Wflt       = 1,18 mm

w            = 17,75 mm

H            = 0,8  mm

𝜼F          = 0.2565 (ABS)

Pb         = 0,773

Db desain = 58,70 mm

 

Db optimal =

Gambar 4.2 dimensi screw

 

            Dengan Pers 3.5 dicari nilai Db (Diameter Barrel) untuk mengetahui seberapa besar diameter barrel yang dibutuhkan untuk menghasilkan mesin single screw extruder yang memiliki panjang 800 mm agar dapat menghasilkan produk filament 3d printer sebanyak 1.5 kg/jam. Oleh karena itu, diperlukan nilai jumlah putaran screw per menit (RPM). Untuk itu dilakukan perhitungan laju material sebagai berikut :

                               V =                             

 

                                         V =   

 

                                        V = 4.44 mm/detik

            Kemudian hasil laju material tersebut dikonversi menjadi revolution per minute (RPM) dengan perhitungan sebagai berikut :

                                                  𝑛 =

                                                 𝑛 =

                                                 𝑛 = 8.88 RPM

            Pada Pers 3.5 kemudian dilakukan perhitungan kebutuhan diameter barrel berdasarkan semua data yang telah diperoleh sebelumnya sehingga didapatkan nilai diameter barrel yang dibutuhkan.

           

Diketahui :

 

Rate       = 1.5 kg/jam

Rate       = 1.5 kg/jam

Fl           = 800 mm

S             = w + wflt = 18,93 mm

Wflt       = 1,18 mm

w            = 17,75 mm

H            = 0,8  mm

𝜼F          = 0.2565 (ABS)

Pb         = 0,773

N           = 8,88 rpm

Db desain = 58,70 mm (sesuai gambar 4.2)

 

Ditanya “

Db optimal = ?

 

 

Jawab :

1,5 = 60. 0,773 . 8,88 . 0,2565 . (3,14²) . Db . (Db-0,8).

      1,5 = 105,64 x 9,86 x  Db . (Db-0,8) x 0,937 x 0,412 x -0,91

Db²  - Db x 0,8 =  

Db²  - Db x 0,8 =  

Db²  - Db x 0,8 =

Db²  - Db x 0,8 = -0,003

Db²  - Db x 0,8 + 0,003 = 0

Db²  x (0,8 + 0,003) = Db

Db²  x 0,803 = Db

 

            Dari perhitungan tersebut didapatkan bahwa diameter barrel yang dibutuhkan agar dapat menghasilkan 1.5 kg filament 3d printer dalam 1 jam yaitu sebesar   mm.

4.2.      Desain Single Screw

            Dengan data yang diperoleh dari desain single screw extruder sebelumnya serta dari data yang diperoleh pada rancangan dasar single screw extruder maka diketahui rasio L/D dari screw baru adalah 600/37.1 atau L/D = 16.17. dengan melakukan scaling down dari data pada Tabel 3.1 maka didapatkan data desain screw yang baru sebagai berikut pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Data desain screw

 

            Scaling down desain ini dilakukan berdasarkan perbandingan antara diameter barrel yang didapatkan dari rancangan dasar terhadap ukuran tiap bagian screw. Kemudian dari data tersebut diatas maka dibuat desain 2 dimensi dan 3 dimensi dari screw dengan menggunakan aplikasi Inventor yang ditunjukkan pada Gambar 4.1 untuk gambar 2 dimensi screw tampak samping dan Gambar 4.2 untuk gambar 3 dimensi single screw.

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 4.1 Desain 2 Dimensi Single Screw

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 4.2 Desain 3 Dimensi Single Screw

            Setelah dilakukan desain 3D dari screw baru, maka untuk mengetahui bagaimana perilaku screw jika diberikan beban torsi maka dilakukan simulasi mekanik dengan kondisi yang ditetapkan yaitu material screw adalah AISI 4140 yang merupakan material yang umum digunakan sebagai screw extruder, dengan jumlah nodes 27550 dan dengan material assignment Structural Steel kemudian menetapkan fixture atau tumpuan yaitu pada screw face, pembebanan sebesar 500Nm. didapatkan besar deformasi yang terjadi ketika diberikan beban torsi sebesar 500 Nm adalah minimal sebesar 0 mm dan maksimal 0.001 mm sehingga desain ini dianggap aman. Pada Gambar 4.3 ditunjukkan deformasi benda ketika diberi beban torsi.

Gambar 4.3 Deformasi ketika diberi pembebanan

 

4.3.      Desain Barrel Extruder

            Extruder barrel adala sebuah tabung yang menyelimuti screw extruder. Feed Throat adalah bagian dari ekstruder dimana material pertama kali masuk kedalam screw channel. Umumnya, feed throat memiliki sistem watercooling yang berfungsi untuk menghindari naiknya temperatur pada feed throat yang menyebabkan polimer dapa menempel pada permukaan feed throat sehingga menghambat masuknya material kedalam screw channel. Extruder barrel hanya sebuah tabung dengan flange. Extruder barrel harus mampu menahan tekanan sebesar 70 Mpa dan harus memiliki kekuatan strukturan yang baik untuk menghindari defleksi. Selain itu, screw extruder harus memiliki ketahanan aus pada dinding dalam barrel sehingga material yang digunakan pada extruder barrel konvensional yaitu bimetallic steel yang diproduksi dengan cara centrifugal casting. Dalam desain ini material barrel yang digunakan yaitu stainless steel 304. Diameter barrel yang digunakan sebesar 37.1 mm sesuai dengan perhitungan dengan ketebalan 10 mm.

            Pada barrel bagian feed section, material yang masuk pada feed section harus dalam kondisi solid sehingga pada bagian feed section harus dijaga tetap rendah agar tidak mengganggu proses seperti penyumbatan pada bagian hopper karena material meleleh sebagian atau terjadinya penyumbatan pada screw feed section karena root depth mengecil sehingga untuk mengatasi hal ini, barrel pada bagian feed section dibuat terpisah dengan mekanisme penyambungan screwing dan dengan penambahan ruang kosong pada bagian sambungan sebagai thermal barrier seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 4.4 Desain Barrel dan Letak Thermal Barrier

 

 

 

 

 

 

Gambar 4.5 Desain Ukuran Pipa Barrel

            Setelah dilakukan perancangan geometri barrel dengan penambahan thermal barrier, kemudian dilakukan simulasi thermal menggunakan solidwork untuk mengetahui efisiensi penurunan temperatur dari barrel pada compression section ke barrel dengan parameter simulasi material yang digunakan yaitu AISI 304 yang memiliki nilai thermal conductivity 16 W/(m.K) dan tipe joint antar material Bonded. dengan simulasi thermal steady state pada feed section dengan meletakkan sensor pada beberapa titik yaitu inner barrel compression section, inner barrel feed section, dan feed port / feed section dengan hasil pembacaan sensor masing-masing 198,191 oC, 27.746 oC, dan 27.763 oC.

            Dari data tersebut, diketahui dengan penambahan thermal barrier pada barrel screw extruder dapat menurunkan temperatur hingga 86% sehingga dapat mengatasi feed blocking yang disebabkan oleh polymer melting pada feed throat dan feed section screw. Tabel 4.2 Data Hasil Simulasi Thermal Barrel Extruder

Sensor Name	Location	Sensor Details
Feed Port		- Value : 27.7637 Celsius - Entities :1 Face(s) - Result : Thermal - Component : Temperature - Criterion : Min over Selected    Entities - Step Criterion : Across all steps - Step No : 1 - Alert Value : NA
Inner Barrel Feed Sec.		- Value : 27.7467 Celsius - Entities :1 Face(s) - Result : Thermal - Component : Temperature - Criterion : Min over Selected    Entities - Step Criterion : Across all steps - Step No : 1 - Alert Value : NA
Inner Barrel Compress & Meter Sec.		- Value : 198.191 Celsius - Entities :1 Face(s) - Result : Thermal - Component : Temperature - Criterion : Min over Selected    Entities - Step Criterion : Across all steps - Step No : 1 - Alert Value : NA

 

Gambar 4.6. Distribusi Temperatur pada bagian flange joint

 

 

                                                                                                        

 

 

 

 

            Dalam desain feed port / feed throat merujuk pada penelitian yang dilakukan oleh Miller, bahwa penambahan ukuran feed port sampai lebih dari 1 kali diameter (1D) tidak menunjukkan pengaruh terhadap besarnya throughput sehingga untuk hasil yang optimal pada desain single screw extruder portable ini, besar feed port = 1D yaitu 37.1 mm. Dalam pembuatan desain hopper, menurut Miller, feed hopper dengan bentuk persegi memudahkan jika material yang akan diolah memiliki ukuran dan bentuk yang seragam, jika material feed yang digunakan berupa flakes, maka desain kerucut adalah yang terbaik sehingga bentuk hopper yang dipilih adalah kerucut dengan bentuk feed throat yang juga sama yaitu lingkaran untuk memperhalus transisi dari hopper yang berukuran besar ke feed throat yang kecil sehingga tidak menghambat masuknya material kedalam rongga barrel. Geometri desain hopper ditunjukkan pada Gambar 4.6.

 

                                                                                     

 

 

 

             

 

 

 

Gambar 4.7 Detail pada bagian flange joint

              Dalam pembuatan desain hopper, feed hopper dengan bentuk persegi memudahkan jika material yang akan diolah memiliki ukuran dan bentuk yang seragam, jika material feed yang digunakan berupa flakes, maka desain kerucut adalah yang terbaik sehingga bentuk hopper yang dipilih adalah kerucut dengan bentuk feed throat yang juga sama yaitu lingkaran untuk memperhalus transisi dari hopper yang berukuran besar ke feed throat yang kecil sehingga tidak menghambat masuknya material kedalam rongga barrel. Geometri desain hopper ditunjukkan pada gambar 4.8

            Dalam desain feed port / feed throat merujuk pada penelitian yang dilakukan oleh Miller, bahwa penambahan ukuran feed port sampai lebih dari 1 kali diameter (1D) tidak menunjukkan pengaruh terhadap besarnya throughput sehingga untuk hasil yang optimal pada desain single screw extruder ini, besar feed port = 1D yaitu 37.1 mm.

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 4.7 Geometri feed hopper

 

Gambar 4.7 Geometri Feed Hopper

4.4.      Komponen Dies

            Komponen dies terdiri dari 3 bagian yaitu breaker plate, dies, dan dies housing.

 

 

4.4.1      Breaker plate

            Breaker plate adalah salah satu bagian dari dies yang berfungsi untuk memastikan semua polymer sebelum masuk kedalam dies dalam keadaan melting dan juga untuk mengubah aliran melted polymer dari aliran yang berputar karena gaya dorong yang dihasilkan dari screw extruder menjadi aliran yang lurus searah dengan dies. Desain geometri breaker plate ditunjukkan pada gambar 4.8

 

 

                                                                         

 

 

                                                                                                       

Gambar 4.8 Geometri Breaker Plate

 

4.4.2      Dies

            Dies adalah bagian yang akan membentuk produk akhir dari mesin single screw extruder yang pada penelitian ini yaitu untuk memproduksi filmaent 3d printer. Desain geometri ditunjukkan pada gambar 4.9. pada desain ini, output dari dies ini berupa filament dengan diameter dies end 3 mm. filament dengan ukuran 3 mm kemudian ditarik menggunakan filament puller sehingga diameter akan mengecil. Ukuran akhir filament bergantung dari kecepatan motor filament puller.

Ukuran yang diharapkan sesuai dengan standar yang digunakan pada 3D Printer yaitu berdiameter 1.75 mm sehingga dibutuhkan penyesuaian pada kecepatan motor filament puller.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                            

 

 

 

 

 

Gambar 4.9 Geometri dies

4.4.3      Dies Housing

            Dies housing adalah bagian yang menghubungkan antara barrel dan dies serta sebagai tempat meletakkan breaker plate.fungsi dari dies housing juga untuk mempermudah dalam penggantian jenis, bentuk, ataupun ukuran dies. Dies housing dapat dilihat pada Gambar 4.10. material yang digunakan pada komponen ini harus yang memiliki konduktifitas thermal yang baik karena merupakan komponen yang kontak langsung dengan elemen pemanas dan dies sehingga untuk komponen ini dipilih material Aluminium.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 4.11 Geometri Dies Housing

 

4.5.      Motor Listrik

            Motor listrik yang digunakan adalah motor listrik DC dengan daya 350W dan voltase kerja 12 – 36 vdc. Karakteristik umum motor listrik DC yaitu memiliki torsi terbesar pada 50% RPM yaitu untuk motor listrik yang digunakan, yaitu pada RPM 1283. Torsi yang didapatkan pada kecepatan tersebut sebesar 0.8 Nm. Untuk menyesuaikan dengan kebutuhan rpm dari mesin ekstruder maka dilakukan perhitungan gear rasio

                                    Gear Ratio =

                        Gear Ratio =                        =   192.64 : 1

 

Karena nilai rasio terlalu tinggi, digunakan direct gearbox dengan rasio 9.78 sehingga sisa gear rasio menjadi

                                    Gr1 =                          =  19.69 : 1

Kemudian rasio tersebut digunakan sebagai dasar untuk mendapatkan kebutuhan sprocket gear pada mekanisme speed reduction sprocket and chain. Ditentukan terlebih dahulu jumlah mata sprocket pada motor listrik / driver sprocket yaitu 6 sehingga kebutuhan driven sprocket pada screw extruder dapat diketahui dengan perhitungan

Driven Sprocket = Gr × Driver Sprocket

Driven Sprocket = 19.69 × 6

Driven Sprocket = 118.4 teeth

Sehingga didapatkan torsi setelah mekanisme reduksi gearbox

𝑇1 = 𝑇0 × 𝐺𝑟0 × 𝐸%

𝑇1 = 0.8 × 9.78 × 96%

𝑻𝟏 = 𝟕. 𝟓𝟏𝟏 𝑵𝒎

Torsi setelah mekanisme reduksi chain and sprocket

𝑇2 = 𝑇1 × 𝐺𝑟1 × 𝐸%

𝑇2 = 7.511 × 19.69 × 98%

𝑻𝟐 = 𝟏𝟏𝟓 𝑵𝒎

Jadi, torsi yang didapatkan pada Rpm 6.66 setelah melalui 2 kali proses speed reduction yaitu sebesar 115 Nm.

 

4.6.      Filament Spool Guide

            Setelah material polymer keluar dari dies extruder dalam bentuk kawat, kemudian dilakukan proses spooling yaitu proses penggulungan filament pada holder filament yang terbentuk silinder. Agar pada saat proses spooling filament tidak menumpuk pada satu titik, kemudian dirancang satu sistem yang berfungsi untuk mengarahkan filament akan teratur pada holder silinder. Agar pada saat proses spooling filament tidak menumpuk pada satu titik, kemudian dirancang suatu sistem penarik yang berfungsi untuk mengarahkan filament agar pada saat proses spooling filament akan teratur. Pada gambar 4.12 dan 4.13 ditunjukan desain pengatur ukuran filamen dan stabilizer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 4.12 Desain Pengatur ukuran filamen yang keluar dari dies

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 4.13 Desain stabilizer filament

4.7.      Filamen Puller

            Filament puller adalah suatu sistem mekanik yang berfungsi untuk menarik troughput berupa kawat dari dies extruder. Karena ukuran lubang pada dies sebesar 3mm sedangkan syarat diameter filament agar dapat digunakan pada 3d printer pada umumnya adalah 1.75 mm, maka untuk mengatur diameter akhir yang diinginkan, digunakan filament puller ini dengan mengatur kecepatan motornya sehingga semakin tinggi kecepatan motornya, maka semakin kecil juga diameter akhir yang dihasilkan. Adapun desain dari sistem filament puller ini ditunjukkan pada gambar 4.14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 4.14 Desain filamen puller

4.8.       Total Kebutuhan Daya Listrik

            Untuk menghitung daya yang dibutuhkan oleh mesin single screw extruder portable ini, dilakukan pengumpulan data spesifikasi dari setiap komponen elektrik yang digunakan pada mesin single screw extruder portable ini. Terdapat 3 komponen yang menggunakan energi listrik pada mesin ini dan total daya nya ditunjukkan pada Tabel 4.3

Tabel 4.3 Komponen elektrik dan total daya

Komponen	Jumlah	Daya (W)
DC Electric Motor	1	350
Band Heater	2	200
DC Geared Motor	2	12
PID	1	50
Total Daya		612

 

Sehingga total daya listrik yang dibutuhkan oleh mesin ini untuk beroperasi yaitu 612 Watt.

4.9. Visualisasi Produk

            Pada bagian visualisasi produk maka peneliti akan melakukan visualisasi gambar sedetail dan semirip mungkin dengan alat yang dirancang. Tujuan dari dilakukannya visualisasi produk ialah untuk mengetahui apakah hasil perhitungan sesuai dengan hasil sebenarnya. Dilakukan proses ekstrusi dengan kondisi operasi yang telah ditetapkan pada perhitungan sebelumnya. Dari hasil ekstrusi selama 60 menit, didapatkan extrudat sebanyak 1.3 Kg. sehingga dihitung nilai Absolute Eror (E_A) dan relative eror (Er) sebagai berikut:

E_{A =} Hasil Perhitungan – hasil sebenarnya

E_A = 1,5 – 1,3

E_A = 0,2 kg

 

Er=                 E_A

            Hasil sebenarnya

Er=     0,2

            1,3

Er= 0,15

Er= 15%

 

Berikut ini akan ditampilkan sebuah visualisasi produk yang dinyatakan mirip dengan produk yang dirancang.

 

 

 

 

 

 

Gambar 4.15. Mesin Single Screw Extruder Portable

            Untuk dapat mengetahui dan pemenuhan syarat agar produk filament dapat diaplikasikan pada 3D printer maka dilakukan pengukuran diameter filament dengan mengambil sampel sepanjang 2 meter untuk dilakukan pengukuran tiap 10 cm sehingga didapatkan data sebagai berikut    :

 

Tabel: Hasil Pengujian Distribusi diameter

Specimen Uji	Diameter (mm)
1	1,77
2	1,79
3	1,77
4	1,77
5	1,76
6	1,76
7	1,77
8	1,77
9	1,77
10	1,77
Rata-rata	1,77

 

Dari data pengujian distribusi diameter pada filament 3D Printer yaitu 1.77 mm maka dapat dikatakan produk dapat diaplikasikan pada 3D Printer.

 

4.10. Biaya Produksi

Perhiutngan biaya produksi dilakukan dengan pengumpulan data operasi yang telah dihitung sebelumnya dan biaya-biaya yang dikeluarkan untuk menghasilkan 1 kg filament 3D Printer.

Spool = Rp. 12.000

ABS Pellet / Kg = Rp. 11.500 Tariff Listrik / KWh = Rp. 586 49

Power Mesin = 0.612 KW

Kapasitas Produksi/jam = 1.5 Kg

 

Yang dicari ialah waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan produk filament 3D Printer untuk 1 Spool seberat 2 kg

1 jam (1,3 kg) = x 2 kg 1,3 x

                        = 2 x

                        = 1. 54 Jam

Sehingga, total biaya listrik yang harus dibayarkan untuk produk 1 spool filament 3D Printer adalah sebagai berikut:

 

𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑀𝑒𝑠𝑖𝑛 × 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 × 𝑇𝑎𝑟𝑖𝑓𝑓 0.612 × 1.54 × 586 = 𝑹𝒑. 𝟓𝟓𝟐

 

Kemudian dilakukan penjumlahan total pengeluaran yaitu listrik + feed material + Spool dan di dapatkan hasil Rp. 24.000 / 2 kg Filament.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

 

5.1.Kesimpulan

      Telah dirancang dan dibuat mesin Single Screw Extruder Portable untuk produksi filament 3D Printer ini yang diperoleh hasil sebagai berikut

1.     Spesifikasi Mesin

NO	KOMPONEN MESIN	NILAI
1.	Diameter Panjang Single Screw Ekstruder Panjang Filament Winding Proses	37,1 mm 80 cm 20 cm
2.	Kapasitas Produksi	1,3 kg
3.	Total Daya Listrik	612

 

            Dengan menggunakan pellet ABS sebagai material input dari mesin ini, berdasarkan eksperimen yang dilakukan maka diketahui operasi yang tepat untuk produksi filament ABS adalah dengan ekstrusi pada temperatur 198,191 oC dengan kecepatan screw 5 RPM sehingga dihasilkan filament 3d printer siap pakai sebanyak 1.5 Kg dalam waktu 1 jam produksi. Sehingga terdapat error antara perhitungan dan kondisi ril sebesar 15%.

5.2. Saran

1.     Perlu dilakukan analisa proses charging material dengan software modelling Discerete Element Modelling seperti EDEM untuk mengetahui proses optimal carging material sampai menjadi extrudat.

2.     Melakukan analisa ekonomi dalam proses produksi filament 3d printer menggunakan rancangan mesin ini.

3.     Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang kondisi operasi yang tepat untuk material recycled ABS

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Florenza, D., Meidinariasty, A., Dewi, E., & Sriwijaya, P. N. (2021). Rancang Bangun Alat Screw Extruder Untuk Pembuatan Papan Partikel Campuran Tandan Kosong Kelapa Sawit dan Plastik LDPE Program Studi Teknologi Kimia Industri , Jurusan Teknik Kimia.

Hasdiansah, & Herianto. (2018). Pengaruh Parameter Proses 3D Printing Terhadap Elastisitas Produk Yang Dihasilkan. Seminar Nasional Inovasi Teknologi UN PGRI Kediri, 187–192.

Ikam, B., Studi, P., Mesin, T., Teknik, F., Buana, U. M., & Umum, P. (2016). Pengaruh temperatur dan line speed pada proses pembuatan kabel optik yang mengalami kecacatan diselubung kabel pada mesin extruder.

Industri, F. T. (2018). Studi Rancang Bangun Mesin Single Screw Extruder Portable Untuk Aplikasi Produksi Filament 3D Printer.

Putra, K. S., & Sari, U. R. (2018). Pemanfaatan Teknologi 3D Printing Dalam Proses Desain Produk Gaya Hidup. Seminar Nasional Sistem Informasi Dan Teknologi Informasi 2018.

Tagami, T., Fukushige, K., Ogawa, E., Hayashi, N., & Ozeki, T. (2017). 3D printing factors important for the fabrication of polyvinylalcohol filament-based tablets. Biological and Pharmaceutical Bulletin.