TUGAS AKHIR Pembuatan Cetakan Melalui Metode Rapid Tooling Pada Pembentukan Bola Plastik Dengan Proses Rotational Molding.

TUGAS AKHIR

PEMBUATAN CETAKAN MELALUI METODE
RAPID TOOLING PADA PEMBENTUKAN
BOLA PLASTIK DENGAN PROSES
ROTATIONAL MOLDING

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :
SETYA BUDI
NIM : D 200 11 0139

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2015

ii

iii

iv

v

MOTTO
“Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan
sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orangorang yang khusyu”
(Q.S Al Baqarah: 45)

“Cintailah apa yang anda kerjakan, jangan hanya mengerjakan apa
yang anda cintai saja”
(Setya Budi)

“Orang yang menuntut ilmu berarti menuntut rahmat, orang yang
menuntut ilmu berarti menjalankan rukun islam dan pahala yang
diberikan kepada sama dengan para Nabi”
(HR. Dailani dari Anas R.A.)

vi

PEMBUATAN CETAKAN MELALUI METODE
RAPID TOOLING PADA PEMBENTUKAN BOLA PLASTIK
DENGAN PROSES ROTATIONAL MOLDING
Setya Budi, Bambang Waluyo F., Pramuko IP.
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan , Kartasura
Email : setya.zoku@gmail.com

ABSTRAKSI
Mold (cavity) yang selama ini digunakan dalam proses rotational
molding terbatas hanya menggunakan bahan dari logam yang memerlukan
waktu yang lama dan biaya yang besar. Untuk menekan biaya dan waktu
yang lama dalam pembuatan, maka dibutuhkan metode pembuatan mold
yang lebih efisien dengan metode rapid tooling. Pembuatan mold dengan
metode rapid tooling dilakukan dengan menggunakan bahan utama dari
resin (resin tooling) serta dengan cara melelehkan plastik yang kemudian
di cetak diatas meja cetakan (3D Printing). Penelitian ini bertujuan untuk
meneliti penyusutan, ketebalan, dan cacat produk bola berongga dengan

mold yang dibuat dari metode resin tooling dan 3D printing pada proses
rotational molding.
Metode penelitian yang digunakan dengan membuat cetakan
sebanyak 2 buah, terdiri dari cetakan yang dibuat dengan metode resin
tooling yang menggunakan bahan dari resin jenis rencast serta cetakan
yang dibuat dengan proses 3D Printing yang menggunakan bahan dari
Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS). Pengambilan data dilakukan setelah
24 jam proses rotational molding. Pengukuran penyusutan dilakukan
dengan mengukur diameter dari produk dan diameter dari cetakan,
pengukuran ketebalan dilakukan dengan mengukur bagian dalam produk
menggunakan jangka sorong. Pengamatan cacat produk sink mark,
flashing, gelembung udara, serta berlubang dilakukan dengan mengamati
hasil produk secara makro.
Hasil penelitian dan pengamatan menunjukkan bahwa produk
dengan cetakan 3D Printing lebih sedikit penyusutannya. Ketebalan produk
dengan cetakan 3D Printing lebih besar disbanding dengan produk cetakan
resin tooling. Cacat produk lebih banyak pada produk dengan cetakan dari
resin tooling.
Kata- kata kunci : Rotational Molding, Rapid Tooling, Resin Tooling,
3D Printing

vii

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu.
Syukur alahamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan.
Tugas

Akhir

berjudul

“PEMBUATAN

CETAKAN

MELALUI

METODE RAPID TOOLING PADA PEMBENTUKAN BOLA PLASTIK
DENGAN PROSES ROTATIONAL MOLDING” dapat terselesaikan atas
dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis
dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa
terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D sebagai Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Tri Widodo Besar Riyadi, ST., MSc., Ph.D, selaku Ketua
Jurusan Teknik Mesin.
3. Bapak Bambang Waluyo Febriantoko, ST., MT, selaku dosen
pembimbing utama yang telah membimbing, mengarahkan, dan
memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Ir. Pramuko IP, MT., selaku dosen pembimbing kedua yang
telah membimbing, mengarahkan, dan memberi petunjuk dalam
penyusunan Tugas Akhir ini.
5. Bapak Ir. Agus Hariyanto, MT., selaku dosen penguji pendadaran
yang telah membimbing, mengarahkan, dan memberi petunjuk
dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

viii

6. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis selama
mengikuti kegiatan kuliah.
7. Ibu tercinta dan almarhum bapak serta keluarga yang setiap waktu
selalu mendo’akan, memberikan semangat dan dorongan, serta
terima kasih atas semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu
selama ini sehingga penulis semangat untuk menyelesaikan Tugas
Akhir ini. Semua do’a dan kasih sayang yang tulus darimu akan
selalu mengiring langkahku.
8. Therisia Widi Kirana yang selalu memberi semangat dan motivasi
semasa kuliah dan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
9. Sugeng, Cahya, Donny, dan Herru selaku tim, terima kasih atas
bantuannya dan atas segala suka dan duka selama penyelesaian
Tugas Akhir ini, semoga persaudaraan tetap terjaga sampai
kapanpun.
10. Saya ucapka terima kasih yang besar kepada seluruh sahabatsahabat teknik mesin UMS, koperasi mahasiswa UMS, serta gas
andventure yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu. Terima
kasih atas semua persahabatan ini, semoga kita selalu terjalin

silaturahmi. Aamiin.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh
karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan
penulis terima dengan senang hati.
Wassalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu
Surakarta, Oktober 2015

Penulis

ix

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .......................................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN........................................................................ iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .................................................................v
LEMBAR MOTTO ...................................................................................... vi
ABSTRAKSI.............................................................................................. vii
KATA PENGANTAR ................................................................................. vii

DAFTAR ISI ................................................................................................x
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xiii
DAFTAR TABEL ....................................................................................... xv
DAFTAR SIMBOL .................................................................................... xvi
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xvii
BAB I PENDAHULUAN.............................................................................. 1
1.1. Latar Belakang ......................................................................... 1
1.2. Tujuan Penelitian ..................................................................... 2
1.3. Batasan Masalah ..................................................................... 3
1.4. Manfaat Penelitian ................................................................... 3
1.5. Metode Penulisan .................................................................... 4
1.6. Sistematika Penulisan .............................................................. 5
BAB II DASAR TEORI ............................................................................... 6
2.1. Tinjauan Pustaka ..................................................................... 6
2.2. Landasan Teori ........................................................................ 9
2.2.1. Rapid Prototyping .......................................................... 9
2.2.2. Rapid Tooling .............................................................. 11
2.2.3. Printer 3D .................................................................... 13
2.2.3.1. Sejarah Printer 3D ........................................ 13
2.2.3.2. Cara Kerja Printer 3D.................................... 14

2.2.3.3. Jenis- Jenis Printer 3D .................................. 15

x

2.2.3.4. Printer 3D Tipe Fused Deposition
Modelling (FDM) ........................................... 17
2.2.4. Tooling Resin ............................................................... 18
2.2.5. Rotational Molding ....................................................... 19
2.2.5.1. Proses Rotational Molding ............................ 20
2.2.5.2. Keuntungan Rotational Molding .................. 22
2.2.5.3. Kelemahan Rotational Molding ..................... 23
2.2.5.4. Perbandingan Putaran .................................. 24
2.2.6. Plastik .......................................................................... 25
2.2.6.1. Bahan Thermoplastic .................................... 26
2.2.6.2. Bahan Thermosetting .................................... 29
2.2.6.3. Bahan Elastomer .......................................... 30
2.2.6.4. Keuntungan Plastik ....................................... 31
2.2.6.5. Kerugian Plastik ............................................ 31
2.2.7. ABS (Acrylonitrile Butadine Styrene) ........................... 32
2.2.8. Resin Polyester............................................................ 33

2.2.9. Resin Epoxy RenCast.................................................. 34
2.2.10. Cacat Produk.............................................................. 38
2.2.10.1. Sink mark ...................................................... 38
2.2.10.2. Weld Line ...................................................... 41
2.2.10.3. Warping......................................................... 42
2.2.10.4. Flow Mark ..................................................... 43
2.2.10.5. Flashing (Flash) ............................................ 44
2.2.10.6. Penyusutan (Shrinkage) ............................... 44
2.2.10.7. Gelembung udara (mata ikan) ...................... 45
2.2.11. Perhitungan volume ................................................... 46
BAB III METODOLOGI PENELITIAN....................................................... 48
3.1. Diagram Alir Penelitian ........................................................... 48
3.2. Penguraian Diagram Alir ........................................................ 49
3.3. Tempat Penelitian Lapangan ................................................. 50
3.4. Proses Pembuatan Cetakan .................................................. 50
3.4.1. Desain mold ................................................................. 51

xi

3.4.2. Pembuatan mold dengan Printer 3D............................ 53

3.4.2.1. Proses pembuatan mold dengan Printer 3D . 54
3.4.3. Pembuatan mold menggunakan metode resin tooling . 55
3.5. Bahan yang Digunakan .......................................................... 56
3.5.1. ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) ......................... 56
3.5.2. Resin Polyester............................................................ 56
3.6. Mesin Rotational Molding ....................................................... 57
3.7. Peralatan Pendukung ............................................................. 59
3.8. Diagram Alir Proses Pembuatan Produk ................................ 64
3.9. Waktu Siklus .......................................................................... 65
3.10 Prosedur Pembuatan Produk ................................................ 66
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 68
4.1. Analisa Penyusutan (shrinkage) Produk Bola ........................ 68
4.1.1. Produk bola dengan cetakan Printer 3D ...................... 68
4.1.2. Produk Bola dengan menggunakan resin tooling ........ 70
4.2. Analisa Ketebalan Produk Bola .............................................. 72
4.2.1. Produk bola dengan menggunakan cetakan Printer 3D
..................................................................................... 73
4.2.2. Produk bola dengan menggunakan cetakan resin tooling
..................................................................................... 75
4.3. Analisa Cacat Produk ............................................................. 78
4.3.1. Pengukuran cacat produk sink mark............................ 79
4.3.1. Pengukuran cacat produk gelembung udara pada
produk Printer 3D......................................................... 81
4.3.1. Pengukuran cacat produk gelembung udara pada
produk resin tooling ..................................................... 82
BAB V PENUTUP .................................................................................... 86
5.1. KESIMPULAN ........................................................................ 86
5.2. Saran ..................................................................................... 87

xii

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Cara Kerja Fused Deposition Modelling (FDM).................... 17
Gambar 2.2 Proses pencetakan Rotational Molding ................................ 22
Gambar 2.3 Plastik Thermoplastic ........................................................... 26
Gambar 2.4 Plastik Thermosetting ......................................................... 29
Gambar 2.5 Sink mark ............................................................................. 39
Gambar 2.6 Weld Line ............................................................................. 41
Gambar 2.7 Warping................................................................................ 42
Gambar 2.8 Flow Mark ............................................................................ 43
Gambar 2.9 Flashing ............................................................................... 44
Gambar 2.10 Dimensi produk .................................................................. 46
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ......................................................... 48
Gambar 3.2 Produk yang direncanakan .................................................. 50
Gambar 3.3 Disain Mold .......................................................................... 52
Gambar 3.4 Mesin 3D printing merk “Come 3D” ...................................... 53
Gambar 3.5 Parameter Printer 3D sebelum dicetak ................................ 55
Gambar 3.6 ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) ................................. 56
Gambar 3.7 Resin Polyester .................................................................... 57
Gambar 3.8 Instalasi mesin Rotational Molding....................................... 58
Gambar 3.9 Motor listrik........................................................................... 60
Gambar 3.10 Reduser ............................................................................. 60
Gambar 3.11 Digital Tachometer ............................................................. 61
Gambar 3.12 Gergaji ............................................................................... 61
Gambar 3.13 Stopwatch .......................................................................... 62
Gambar 3.14 Kunci pas. .......................................................................... 62
Gambar 3.15 Mistar sorong. .................................................................... 63
Gambar 3.16 Timbagan digital................................................................. 63
Gambar 3.17 Grease ............................................................................... 63
Gambar 3.18 Gelas ukur.......................................................................... 64
Gambar 3.19 Diagram alir proses pembuatan produk ............................. 64
Gambar 3.20 Waktu Siklus ...................................................................... 65

xiii

Gambar 3.21 Pandangan Isometri mesin Rotational Molding .................. 67
Gambar 3.22 Mesin Rotational Molding ................................................... 67
Gambar 4.1 Pengukuran dimensi produk ................................................ 68
Gambar 4.2 Histogram penyusutan produk bola ..................................... 69
Gambar 4.3 Histogram penyusutan produk bola ..................................... 71
Gambar 4.4 Histogram rata- rata penyusutan produk .............................. 71
Gambar 4.5 Pengukuran ketebalan bola ................................................. 72
Gambar 4.6 Grafik ketebalan bola 1 cetakan 3D Printing ........................ 74
Gambar 4.7 Pengukuran ketebalan produk cetakan ................................ 74
Gambar 4.8 Histogram ketebalan bola cetakan 3D Printing .................... 74
Gambar 4.9 Grafik ketebalan bola 1 cetakan Resin Tooling .................... 75
Gambar 4.10 Pengukuran ketebalan produk cetakan .............................. 76
Gambar 4.11 Histogram ketebalan bola cetakan Resin Tooling .............. 76
Gambar 4.12 Histogram rata- rata ketebalan bola dengan ...................... 77
Gambar 4.13 Histogram cacat produk produk bola ................................. 78
Gambar 4.14 Pengukuran cacat produk sink mark. ................................. 79
Gambar 4.15 Cacat produk sink mark. .................................................... 80
Gambar 4.16 Pengukuran cacat gelembung udara ................................. 81
Gambar 4,17 Histogram rata- rata gelembung udara .............................. 82
Gambar 4.18 Pengukuran cacat gelembung udara ................................. 82
Gambar 4.19 Histogram rata- rata gelembung udara .............................. 83
Gambar 4.20 Histogram rata- rata gelembung udara .............................. 84
Gambar 4.21 Cacat berlubang pada produk bola .................................... 85
Gambar 4.22 Cacat produk Flashing pada produk bola .......................... 85
Gambar 4.23 Cacat produk gelembung udara pada produk bola ............ 85

Error! Bookmark not defined.

xiv

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jenis- jenis Printer 3D .............................................................. 16
Tabel 2.2 Melting point Thermoplastic (Schey, J.A. 2009) ....................... 28
Tabel 2.3 Melting point Thermosetting (Schey. J.A. 2009). ..................... 31
Tabel 2.4 Nilai penyusutan rotasi molding (Crawford, R.J. 2003). .......... 47
Tabel 3.1 Spesifikasi produk yang direncanakan ..................................... 53
Tabel 3.2 Spesifikasi mold ....................................................................... 53
Tabel 3.3 Spesifikasi mesin Printer 3D .................................................... 55
Tabel 4.1 Data rata- rata penyusutan bola cetakan 3D Printing .............. 69
Tabel 4.2 Data rata- rata penyusutan bola cetakan resin tooling ............. 70
Tabel 4.3 Data rata- rata ketebalan bola cetakan 3D Prnting .................. 73
Tabel 4.4 Data rata- rata ketebalan bola cetakan resin tooling ................ 76
Tabel 4.5 Jumlah cacat produk ................................................................ 78
Tabel 4.6 Hasil pengukuran cacat produk sink mark ............................... 80
Tabel 4.7 Hasil pengukuran cacat gelembung udara produk 3D Printing 81
Tabel 4.8 Hasil pengukuran gelembung udara produk resin tooling ........ 83

xv

DAFTAR SIMBOL
Simbol
Speed Ration

= Perbandingan Putaran [Rpm]

Major Axis

= Sumbu Utama [Rpm]

Minor Axis

= Sumbu Kecil [Rpm]

Shrinkage

= Penyusutan [%]

Lo

= Dimensi Cetakan [mm]

L

= Dimensi Produk [mm]

V

= Volume Produk [cm3]

D, d

= Diameter [mm]

R, r

= Jari-jari [mm]

π

=22/7

W

= Berat Bahan [gr]

ρ

= Densitas [gr/cm3]

xvi

DAFTAR LAMPIRAN
1. Perhitungan Penyusutan (Shrinkage) Pada Proses Rotational
Molding.
2. Tabel Hasil Analisa Pengukuran Ketebalan Bola Plastik Pada
Proses Rotational Molding.
3. Polyester Typical Properties
4. ABS (Acrylonitrile Butadine Styrene) Typical Properties
5. Rencast dan Ren HY Typical Properties.
6. Standart Test Methode for Meausuring Shrinkage from Mold
Dimension of Molded Thermosetting Plastic, ASTM D 6289 - 98

xvii