Received 14 Desember 2023; Received in revised form 20 March 2024 ; Accepted 20 March 2024 Available online 22 March 2024
Contents list available at Sinta

## A R M A T U R
: Artikel Teknik Mesin & Manufaktur
Journal homepage: https://scholar.ummetro.ac.id/index.php/armatur

## Rancang bangun mesin extruder plastik
Runo Nurzaman 1* , Viktor Naubnome 2 , Iman Dirja 3
1,2,3 Prodi  Teknik    Mesin,  Fakultas  Teknik,    Universitas  Singaperbangsa  Karawang,  Jl.    HS.    Ronggo Waluyo, Telukjambe  Timur,  Karawang,  Jawa Barat, Indonesia - 41361

## A R T I C L E
I N F O

## A B S T R A C T
Keywords: Plastic extruder machine Machine design Gearbox planning Pulley and V-belt design Cost-effective design This  research  explores  the  potential  of  a  plastic extruder  machine  as  a  solution  to  address  plastic waste by utilizing high temperatures to melt and form plastic  blocks.  The  machine  aims  to  determine  the optimal  temperature  for  the  production  of  plastic pellets.  Despite initially producing  plastic liquid, the machine  is  expected  to  effectively  reduce  plastic waste. The machine specifications involve an electric motor,  gearbox,  melting  furnace,  intake,  melting spiral, output, pulley, and V-belt. Analysis of electric motor  planning  determines  the  required  power. Gearbox  planning  involves  gearbox  ratio  and required  torque.  Planning  for  pulleys  and  V-belts  is conducted  to  transmit  power  from  the  motor  to  the machine's  drive  system.  Planning  for  shafts  and bearings  was  also  carried  out.  The  plastic  extruder machine  holds  promise  as  a  significant  solution  for plastic  waste  recycling.  The  manufacturing  cost  of the machine is found to be Rp17,349,350 and can be further  reduced  with  a  more  optimal  design. Recommendations  for  future  research  include enhancing detailed analysis and utilizing a richer set of references.

## Pendahuluan
Istilah  plastik  mencakup  produk polimerisasi  sintetik  atau  semi  sintetik. Plastik  terbentuk  dari  kondensasi  organik atau  penambahan  polimer  dan  bisa  juga terdiri  dari  zat  lain  untuk  meningkatkan kualitas  plastik.  Ada  beberapa  polimer alami  yang termasuk plastik. Plastik dapat dibentuk  menjadi  film  atau  fiber  sintetik. Plastik  didesain  dengan  variasi  yang sangat  banyak  dalam  properti  yang  dapat
menoleransi  panas,  keras,  ketahanan,  dan lain-lain.Konsumsi berlebih terhadap plastik, pun mengakibatkan jumlah sampah  plastik  yang  besar.  Karena  bukan berasal  dari  senyawa  biologis,  plastik memiliki  sifat  sulit  terdegradasi  (non- biodegradable). Plastik diperkirakan membutuhkan  waktu  100  hingga  500 tahun hingga dapat terdekomposisi (terurai) dengan sempurna. Sampah
kantong  plastic  dapat  mencemari  tanah, air, laut, bahkan udara.[1]
Tidak  dapat  dipungkiri  bahwa  sampah plastik  dapat  menjadi  unsur  tersulit diuraikan,namun  dengan  adanya  alat  ini (Extruder  plastik),  sekurang-kurangnya dapat  mengurangi  limbah  plastik  yang ada,dengan  memanfaatkan  suhu  panas yang  ditimbulkan  alat  ini  melelehkan plastik  untuk  selanjutnya  di  proses  pada mesin  lain  yang  akan  menjadikan  plastik cair  tersebut  menjadi  balok  plastik  yang dapat  menjadi  inovasi  baru  dalam  dunia arsitektur.  Dengan  adanya  mesin  ini membuat limbah plastik bisa diatasi meski belum banyak berpengaruh. Pada penelitian  ini  penulis  ingin  mengetahui rancang  bangun  dari  mesin  extruder plastik.[2]

## Mesin Extruder Plastik
Mesin  extruder  adalah  alat  pendaur ulangan  sampah  plastik  menjadi  biji plastik.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengetahui  suhu  optimal  pada  proses pembuatan  biji  plastik  menggunakan mesin extruder sehingga
dapat menghasilkan biji plastik yang sesuai.Namun pada Penelitian yang dilakukan  oleh  penulis  pada  mesin extruder  tidak  menghasilkan  biji  plastik, tetapi meneghasilkan cairan plastik.

## Proses Input
Pada  proses  ini  bahan  baku  akan dimasukan kedalam mesin extruder dengan  cara  manual  setelah  melewati beberapa  tahapan  seperti  pengayakan,  dan pembersihan  dari  kotoran  yang  menempel pada  bahan  baku.lalu  setelah  bahan  baku masuk  kedalam  mesin,proses  selanjutnya bahan  baku  akan  didorong  oleh  spriral dalam  tabung  pertama  untuk  selanjutnya akan  jatuh  kedalam  tabung  atau  intake kedua  yang  mana  dalam  proses  ini  adalah proses peleburan.

## Proses Peleburan
Pada tahap ini bahan baku yang telah masuk melalui intake akan masuk
kebagian  peleburan,yang  mana  bagian  ini berisi  tungku  pembakaran  dan  spriral pendorong,  selain  itu  didalam  tungku  ini sendiri  terdapat  heater  electric  yang  dapat melelehkan  atau  meleburkan  plastik  yang masuk melalui intake, dalam pelaksanaanya heater electric ini menggunakan  sistem  perpindahan  panas konduksi yang mana pemindahan panasnya tidak langsung terhadap material yang  ada  dalam  hal  ini  adalah  plastik  itu sendiri, heater electric ini bekerja di rentan suhu  80-  100º  C.  Sedangkan  titik  lebur dari plastik berkisar 105-110ºC yang mana suhu  tersebut  sangat  jauh  dari  kata  efektif dan  mengakibatkan  kevcacatan  pada sistem kerja selanjutnya. Karena kegagalan suhu  tersebut  juga  membuat  alat  atau mesin  extruder  plastik  ini  harus  dirancang ulang.

## Proses Output
Pada  proses  ini  bahan  baku  yang telah  menjadi  cair  akan  keluar  melalui lubang  output  yang  berukuran  1  inc, plastik cair yang telah keluar akan di cetak lalu didinginkan.

## Motor Listrik
Dengan spesifikasi pada motor listrik yang  digunakan  adalah  5,2  HP  dan konsumsi listrik berada pada 4.994 W.

## Gearbox
gearbox yang digunakan pada mesin ini memiliki rasio 1:10.

## Tungku Pelebur
Pada  bagian  ini  meisn  extruder dibekali dengan tungku pelebur berdiameter,  600×600×1200  mm,  serta jenis perpindahan kalornya adalah konduksi  yang  mana  cara  kerjanya  sama dengan  teko  listrik.dengan  suhu  maksimal hanya berada pada angka 100ºC.

## Intake
Untuk  bagian  ini  memiliki  posisi dibagian  atas  yang  mana  bagian  ini  akan
menjadi  mulut  atau  lubang  pertama  yang menerima bahan baku
berupa
plastik,setelahnya bahan baku akan masuk dan di dorong oleh spiral agar bahan baku bisa  bergerak  maju,dengan  ukuran  pada intake  25×4cm,  lalu  untuk  bagian  tabung atau  poros  spiral  sendiri  berukuran 4,8×18,1 inci.

## Spriral Pelebur
Pada bagian ini sebenarnya memiliki posisi  yang  menyatu  dibagian  tungku pelebur  namun  karena  memiliki  fungsi yang berbeda dengan tungku pelebur maka penulis
membaginya berbeda variabel,dengan  ukuran  diameter  spiral adalah, 5,9×24,8 inc.[1]

## Output
Bagian  ini  adalah  komponen  akhir yang  mana  plastik  cair  akan  keluar  dari bagian ini dan akan berbentuk cairan.dengan  diameter  output  sebesar  1 inci.

## Pullay
Bagian
ini berguna untuk
mentransfer daya dari motor listrik menuju gearbox  serta  dari  gearbox  menuju  spiral peleburserta  digunakan  3  pullay  untuk mentranfer daya tersebut ke mesin pelebur Dengan spesifikasi sebagai berikut: Pulley mesin  listrik  3,9  inc,  Pulley  Gearbox  in 20,5 inc, Pulley Gearbox out 11,5 in.
V-Belt Dalam pembuatan mesin ini dibutuhkan  adanya  V-belt  yang  berfungsi sebagai  pengantar  daya  dari  mesin  ke sistem  penggerak,  v-belt  tipe  N1  dengan lebar  penampang  16mm  dan  32panjang 1.030mm  digunakan  untuk  penghantar daya  dari  motor  penggerak  ke  gear  box ratio.

## Metode Penelitian
Metode  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  studi  kasus,  dengan mengamati cara kerja mesin serta menganalisa apa kekurangan yang dimiliki
mesin  agar  dapat  menyimpulkan  suhu optimal pada mesin extruder plastik.
Gambar 1 Flowchart Kerja praktik

## Hasil dan Pembahasan Motor Listrik
Pada  perencanaan  motor  listrik  ini bertujuan  untuk  menentukan  spesifikasi motor listrik  yang digunakan harus seperti apa,dengan pertimbangan tersebut didapatkan rumus seperti berikut:
P = Q × H P= 19,02x 150 P= 2,8 kW Di mana:
P  adalah  daya  motor  yang  dibutuhkan (dalam kilowatt, kW)
Q adalah kapasitas produksi mesin (dalam kilogram per jam, kg/h)
H  adalah  energi  spesifik  yang  diperlukan untuk  melelehkan  satu  kilogram  plastik (dalam kilojoule per kilogram, kJ/kg).

## Gearbox
Untuk  mendapatkan  perencanaan gearbox  pada  mesin  peleleh  plastik,  Anda perlu  mempertimbangkan  beberapa  faktor seperti  torsi  yang  diperlukan,  rasio gearbox,  dan  kecepatan  putar  motor. Berikut  adalah  rumus  dasar  yang  dapat Anda gunakan sebagai panduan:
N_motor = N_gearbox / R
1435 = N gr/ 1:10 N gr = 1435x0,1 N gearbox = 143,5 Di mana: N_motor  adalah  kecepatan  putar  motor (dalam putaran per menit, RPM) N_gearbox adalah kecepatan putar gearbox (dalam putaran per menit, RPM) R adalah rasio gearbox Torsi  yang diperlukan pada  gearbox dapat dihitung dengan rumus:
T_gearbox = T_motor × R T gearbox = 2,3 Nm x 1:10 T gearbox = 0,23 Nm Di mana:
T_gearbox  adalah  torsi  yang  diperlukan pada gearbox (dalam Newton meter, Nm) T_motor adalah torsi  yang dihasilkan oleh motor (dalam Newton meter, Nm) R adalah rasio gearbox.

## Pulley
Untuk melakukan perencanaan pulley  pada  mesin  peleleh  plastik,  Anda perlu  mempertimbangkan  kecepatan  putar motor,  kecepatan  yang  diinginkan  untuk sistem  pengaduk,  serta  perbandingan pulley  yang  tepat.  Berikut  adalah  rumus dasar  yang  dapat  Anda  gunakan  sebagai panduan:
N_motor = N_pulley / D_pulley
1) Pulley kecil
1435 = N pulley / 9,9cm
N Pulley = 1435/ 9,9cm N Pulley = 14.206,9 Rpm
2) Gearbox In
1435 = N pulley/52,07
N pulley = 1435/52,07 N Pulley = 74.720,45 Rpm 3) Gearbox out 1435 = N pulley/29,21 N pulley = 1435/29,21
N Pulley = 41.916,35 Rpm Di mana:
N_motor  adalah  kecepatan  putar  motor (dalam putaran per menit, RPM) N_pulley  adalah  kecepatan  putar  pulley yang dihubungkan dengan sistem pengaduk (dalam putaran per menit, RPM)
D_pulley  adalah  diameter  pulley  yang dihubungkan  dengan  sistem  pengaduk (dalam satuan yang sama dengan diameter).

## V-Belt
Untuk  melakukan  perencanaan  V- belt pada mesin peleleh plastik, Anda perlu mempertimbangkan daya yang dibutuhkan,  kecepatan  putar,  dan  torsi yang dihasilkan oleh motor. Berikut adalah rumus  dasar  yang  dapat  Anda  gunakan sebagai panduan:
T = (P × 1000) / (N × K) T= (5,2 x 1000)/(1435x9,81) T= (5200)/(14,07) T= 369,5 Di mana:
T=  adalah  torsi  yang  dihasilkan  oleh motor (dalam Newton meter, Nm) P=  adalah  daya  motor  (dalam  kilowatt, kW) N= adalah kecepatan putar motor (dalam putaran per menit, RPM)
K= adalah faktor konversi.
Poros Rumus umum yang sering digunakan  untuk  perencanaan  poros  pada mesin  peleleh  plastik  adalah  rumus kekuatan  torsi  (torsional  stength).  Rumus ini  mempertimbangkan  beban  torsi  yang akan diberikan pada poros dan memastikan poros  memiliki  kekuatan  yang  cukup untuk  menahan  beban  tersebut.  Berikut adalah  rumus  umum  untuk  perencanaan poros:
Menghitung momen torsi (T): T= (P × 60) / (2π × N) T= (2,8 x 60)/ (360 x 143,5) T= 168/901,7 T= 5,3 Nm
Dimana:
P  adalah  daya  (dalam  kilowatt)  yang diterapkan pada poros.
N  adalah  kecepatan  rotasi  (dalam  putaran per menit) poros.
Menghitung diameter poros yang diperlukan (d):
d  =  (√  ((16  ×  T)  /  (π  ×  S  ×  n)))  ^ (1/3) d  =  (√  ((16  ×  5,3)  /  (3,14  ×  10  × 1,5))) ^ (1/3) d = (√ ((84,8) / (47,1))) ^ (1/3) d = (√ ((84,8) / (47,1))) ^ (1/3) d=0,4 Dimana:
T  adalah  momen  torsi  yang  dihitung  pada langkah sebelumnya.
S  adalah  tegangan  izin  (allowable  stress) material poros.
n  adalah  faktor  keamanan  (safety  factor) yang  digunakan,  biasanya  antara  1,5 hingga 2,5.

## Bearing
Pada Perencanaan
Bearing ini
digunakan  Bearing  pillow  block  karena mesin yang dibuat memerlukan poros yang ditopang  oleh  bearing  yang  di  pasangkan di rangka mesin.

## Rencana Anggaran Biaya
No
. Jenis Satuan Jumla
h Harg a
Estim asi 1 Motor
Listrik
Rp5.000 .000 1 Rp5.000.000 2 Gearbox Rp4.400 .000 1 Rp4.400.00 0 3 Tungku Pelebur elektrik Rp4.500 .000 1 Rp4.500.00 0 4 Pulley Rp80.00 0 3 Rp240.000 5 Poros Rp10.00 1,5 Rp15.000
0 6 V-belt Rp30.00 0 1 Rp30.000
7 Plat Besi
untuk Spiral Rp42.90 0 1,5 Rp64.350 8 Box panel Rp370.0 00 1 Rp370.000 9 sensor suhu Rp20.00 0 1 Rp20.000 10 LCD penunju k suhu Rp10.00 0 1 Rp10.000 11 Kabel dan instalasi lain Rp50.00 0 1 Rp50.000 12 Baut dan mur Rp150.0 00 1 Rp150.000 13 Biaya pekerjaa n Rp500.0 00 1 Rp500.000 14 Biaya lain-lain Rp2.000 .000 1 Rp2.000.00 0 Total Rp17.349.3 50

## Kesimpulan
Setelah  dilakukan  pembahasan  dan analisa  tentang  rancangan  mesin  extruder plastik berdasarkan hasilnya dapat disimpulkan sebagai berikut:
Mesin  extruder  plastik  ini  memiliki manfaat  yang  sangat  baik  dibidang  daur ulang  sampah  plastik,  yang  mana  output dari  alat  ini  menghasilkan  plastik  cair untuk  dijadikan  “bata”  berbahan  plastik. Mesin  ini  adalah  solusi  dari  begitu banyaknya  sampah  plastik  yang  ada  di
Indonesia dan memberikan solusi pengurangan  tanah  liat  untuk  pembuatan bangunan.
Mesin  extruder  plastik  ini  dapat dibuat  dengan  biaya  yang  masih  sangat relevan  jika  pengerjaan  dilakukan  sesuai dengan  perancangan  yang  mana  biaya pembuatan  mesin  extruder  plastik  ini adalah  Rp.  17.349.350  dan  masih  bisa diperkecil dengan menggunakan
perancangan daya motor yang sesuai. Saran 1. Untuk kegiatan penelitian selanjutnya  diharapkan  lebih  detail dalam  melakukan  analisa  terhadap mesin yang dirancang dengan menggunakan  metode-metode  yang sesuai dengan apa yang dicari.
2. Kurangnya  referensi  baik  dari  buku, jurnal, atau media lainnya. Diharapkan untuk penelitian selanjutnya lebih banyak menggunakan referensi

## Referensi
[1] Hendrastianto,  Z. A. (2019). Plastik: Pengertian,  Sejarah,  Jenis,  Proses Pembuatan, dan Bahan Baku. Retrieved  from  ForesterAct:
https://foresteract. com/plastik/2 .
[2] Swawikanti,    Kenya.(2022).Cara
Daur  Ulang  Sampah  dengan  Teknik Reduce,  Reuse,  dan  Recycle.diakses pada 2 Juli 2022,dari https://www.ruangguru.com/blog/bio logi-kelas-10-proses-daur-ulang
[3] Stamou,  Indri.  (2022).  Mengenal
Lebih  Jauh  Tentang  Plastik  LDPE.
Diakses  pada  3  Juli  2022,  dari https://id.linkedin.com/pulse/mengen
al-lebih-jauhtentang-plastik-ldpe- chandra-tanuwijaya
[4] Khafidh,  M.  (2020).  Pengaruh  Suhu dan  Jenis  Plastik  dalam  Pembuatan Biji Plastik pada Mesin Extruder.
[5] Dharmawan, Harsokusoemo. (2000). Pengantar Perancangan Teknik. Jakarta:Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi [6] Flin  R.A.  and  P.K.  Trojan.  1975. Engineering Materials and TheirAplications.HonhTonMifflinCo .Boston.
[7] Sularso,  dan  Kiyokatsu  Suga.  1991. Dasar  Perencanaan  Dan  Pemilihan Elemen  Mesin.  Jakarta:  PT  Pradnya Paramita.
[8] Kurniawan,  Singgih.  2013.  Cara Kerja Induction  Heater pada  mesin Extruder. Makalah  Kerja  Praktek. Semarang: Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.
[9] Kautsar,  A.  A.  Rancang  Bangun Archimedean Screw Mesin Extrusion Blow Molding.
[10]  Muhib  Zainuri  Ach,  ST.  2006.
Mesin  Pemindah  Bahan  (Material Handling Equipment), Edisi Pertama. CV.Andi Ofset. Yogyakarta.