## STUDI PENYUSUTAN PEMBUATAN GIGI PALSU DENGAN 3D PRINTING FDM PENDEKATAN METODE TAGUCHI
Blank 1 spasi Arial 10 Blank 1 spasi Arial 10 Ahmad Zamheri 1 , Angga Panjy Syahputra 1 , Fatahul Arifin 1*)
1) Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang, 30139, Indonesia
* email corresponding: farifinus@polsri.ac.id
Blank 1 spasi Arial 9 Blank 1 spasi Arial 9 Abstrak Blank 1 spasi Arial 9 Fused  Deposition  Modelling (FDM)  merupakan teknik  3D Printing yang digunakan  untuk  mencetak  produk  menggunakan  filamen  sebagai  material. Produk  yang  dicetak  tersebut  mempunyai  karakteristik  geometri  ideal  apabila mempunyai  ukuran  yang  teliti  dan  bentuk  yang  sempurna. Tujuan  utama  dari penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  penyusutan  material  filamen  produk  gigi palsu manusia dengan menggunakan prameter berbeda. Pada proses pengujian ini penguji menggunakan alat uji Digimatic Vernier Caliper Mitutoyo Absolute , yang menggunakan ketelitian  0,02  mm. Data hasil pengujian dianalisis menggunakan metode Taguchi . Proses manufaktur yang dipakai adalah Layer Height 0,15 mm, Print Speed 20 mm/s, dan Print Temperature 220 ⁰ C.
Kata Kunci : FDM 3D Printing, Penyusutan, Taguchi
Blank 1 spasi Arial 9 Blank 1 spasi Arial 9 Abstract
Blank 1 spasi Arial 9 Fused  Deposition  Modeling  (FDM)  is  a  3D  Printing  technique  used  to  print products  using  filaments  as  material.  The  printed  product  has  ideal  geometric characteristics if it has meticulous size  and  perfect shape. The main  objective of this  research  is  to  find  out  the  shrinkage  of  the  material  is  the  filament  human denture product using prameter is different. In the process of testing this test using the tool testers Digimatic Vernier Caliper Mitutoyo Absolute, which uses accuracy 0,02 mm. The Taguchi method are used to analyzed the data result. Manufacture process  which  is  used Layer  Height 0,15  mm, Print  Speed 20  mm/s,  dan Print Temperature 220 ⁰ C. Blank 1 spasi Arial 9
Keywords : FDM 3D Printing, Shrinkage, Taguchi

## 1 PENDAHULUAN
Gigi  tiruan  adalah  sebagai  protesa  gigi lepasan  yang  berfungsi  untuk  menggantikan permukaan  pengunyahan  dan  struktur-struktur yang  menyertai  dari  suatu  lengkung  rahang  atas dan rahang bawah. Kesehatan   gigi   dan   mulut di  Indonesia      merupakan      salah  satu  yang  perlu diperhatikan, berdasarkan data hasil Riset Kesehatan Dasar (RISKESDAS) 2015 memperlihatkan, pada tahun 2010 sebanyak 23,2% penduduk Indonesia
mengalami masalah kesehatan  gigi  dan  mulut  serta  meningkatnya permasalahan tersebut pada tahun 2015 sebanyak 25,9%.  Pada  tahun  2015  terdapat  31,1%  yang menerima perawatan dari  perawat gigi, dokter gigi atau  dokter  spesialis,  sementara  68,9%  lainnya tidak dilakukan perawatan (Rahman et al., 2016).
Rapid prototyping adalah metode pembuatan objek  tiga  dimensi  dari  data  digital  secara  cepat. Rapid  prototyping  juga  dikenal  sebagai  additive manufacturing karena memiliki prinsip additive yaitu membuat  produk layer  demi  layer  dengan
menambahkan  material  di  atas  layer  yang  sudah terbentuk (Rengier  et  al.,  2010). Baru-baru  ini, Additive  Manufacturing digunakan  untuk  membuat produk  akhir  yang  digunakan  di pesawat  terbang, restorasi  gigi,  implan  medis,  mobil,  dan produk fashion.  Bahkan  pengembangan  pencetakan  3D terbaru telah  mampu  membuat  organ  manusia dalam yang terintegritas (Ginting et al., 2019). Dua Material yang paling umum digunakan adalah ABS dan  PLA  sehingga  sangat  penting  mengetahui akurasi dimensi produk. Teknologi 3D Printing FDM mampu  membuat  produk  duplikat  dengan  akurat menggunakan material PLA (Satyanarayana  & Prakash, 2015).
Dalam  proses  pencetakan  3D Printing ada beberapa  permasalahan  salah  satunya  adalah penyusutan,  dasar-dasar  penyusutan  dalam  FDM hanya tergantung pada penyusutan Filament yang diekstrusi  oleh Nozzle 3D Printing (Yaman,  2018). Untuk  mengetahui  cacat  penyusutan  ( Shrinkage ) dan tingkat ketelitian terhadap setiap Layer Height , Print Speed dan Print Temperature dari hasil cetak
FDM  3D Printing ini  maka  perlu  dilakukan  sebuah penelitian.
Berdasarkan  latar  belakang  yang  telah dijelaskan,  permasalahan  yang  diangkat  pada penelitian  ini  adalah  bagaimana  mengasilkan produk  gigi  palsu  manusia  pada  3D Printing FDM dengan hasil yang optimum menggunakan parameter  yang  berbeda  dengan  rancangan percobaan  menggunakan  metode Taguchi dan perhitungannya  menggunakan  bantuan  aplikasi Minitab 19.
Metode Taguchi biasa  digunakan  untuk menyelesaikan  masalah  optimalisasi  satu  respon (Liao,  2003). Oleh  karena  itu  dalam  penelitian  ini kami  menganalisis  parameter  optimasi  dan pengaruh  parameter  proses pembuatan  gigi  palsu manusia dengan teknologi Rapid Prototyping Fused Deposition  Modelling terhadap  penyusutan  hasil cetak komponen/produk

## 2. BAHAN DAN METODA
Untuk  mempermudah  dalam  penelitian  maka  di buat diagram alir penelitian seperti Gambar 1.
Gambar 1 . Diagram Alir Penelitian

## 2.1 Alat
Dalam melakukan penelitian dibutuhkan alat-alat baik kelengkapan eksperimen maupun alat uji hasil eksperimen antara lain adalah: 1. Mesin FDM 3D Printing tipe Anet A8
2. Laptop i5 64 Bits
3. Software Autodesk®  Inventor® Professional 2017, 64 Bits Educational Version
4. Software Simplyfy 3D versi 4.1.2 ( Open Source ) 64 Bits
5. Software Aplikasi Minitab 19 64 Bits
6. Alat  Ukur Digimatic Vernier  Caliper Mitutoyo
Absolute

## 2.2 Bahan
Bahan  yang  digunakan pada  penelitian  ini adalah Fillament PLA+  dengan  diameter  1,75  mm dan  berat  masa  jenis  1.24  kg/m³.  PLA  merupakan salah  satu  jenis  plastik  polimer  yang  terbuat  dari bahan-bahan  yang  dapat  terurai,  seperti  tepung jagung,  tepung  tapioka,  atau  olahan  tebu.  Karena terbuat dari bahan yang mudah terurai, PLA ramah lingkungan (Putra et al., 2018).

## 2.3 Proses Pembuatan Produk
Adapun  proses  pembuatan  produk  terdiri  dari  6 tahap:
1. Mendesain  spesimen  menggunakan Software Autodesk® Inventor ® Professional 2017,  yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 . Desain Gambar Produk
2. Mengubah format File dari  .ipt  menjadi  .STL, diawali  dengan  memilih  tab Environments, dilanjutkan  menu  3D Print, dan  memilih  STL, dalam hal ini ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3 . Format .STL
3. Membuka Software Simplify 3D,  lalu  pilih  menu “ Import ” untuk memasukan file yang akan di print .STL  ke Software  Simplify 3D.  Dalam  hal  ini ditunjukkan dalam Gambar 4.
S
T
Gambar 4 . Tampilan awal Simplify 3D
4. Menghubungkan Port USB  pada  3D  Printer  ke laptop menggunakan kabel USB 2.0.
5. Memasukkan file .STL pada Software Simplify 3D dengan memilih menu “ Import ” yang ditunjukkan pada Gambar 4.
6. Kemudian memilih menu “ Add ” untuk mengatur Extruder,  Layer,  Additions , Infill,  Support , Temperature, Cooling, Gcode, Scripts, Speeds , dan parameter lainnya, dalam hal ini ditunjukkan pada Gambar 4.
Blank 1 spasi Arial 10
2.4 Metoda Eksperimen Taguchi
Metoda Pengujian terdiri dari 6 tahap:
1. Perencanaan Eksperimen Taguchi Desain  Eksperimen  merupakan  evaluasi secara  serentak  terhadap  dua  atau  lebih faktor  (parameter)  terhadap  kemampuan mempengaruhi  rata-rata  atau variabilitas hasil gabungan dari karakteristik produk atau proses tertentu (Sidi & Wahyudi, 2013).
2. Menentukan Jumlah Level Setiap Faktor
a) Layer  Height yang  digunakan  dalam pembuatan produk adalah 0.1 mm, 0.15 mm dan 0.2 mm.
b) Print  Speed yang  akan  dipakai  adalah 20 mm/s, 25 mm/s dan 30 mm/s.
c) Print  Temperature yang  digunakan dalam  pembuatan  produk adalah 210 °C, 215 °C dan 220 °C.
3. Memilih Matriks Orthogonal Matriks  standar  untuk  eksperimen  dengan jumlah Level 3  adalah L 9 (3 4 ),  L 27 (3 13 )  dan L 81 (3 40 ). Matriks Orthogonal yang dipilih pada penelitian ini adalah L 9 (3 4 ).
4. Ratio SN Ratio SN digunakan untuk mengetahui Level faktor  terhadap  karakteristik  kualitas  yang diharapkan.  Dalam  pemilihan  ratio  SN disesuaikan dengan karakteristik yang dituju (Jenarthanan & Jeyapaul,
2018),
Karakteristik Ratio SN yang dipakai untuk uji penyusutan adalah Smaller is Better.
5. ANOVA Analysis  of  Varians  Signal  to  Noise (S/N) Menggunakan  bantuan  aplikasi Minitab  19 yang digunakan  untuk  mengetahui  faktor
mana saja yang paling berpengaruh terhadap respon yang diharapkan serta untuk mengetahui  persentase  kontribusi  setiap faktor. 6. Konfirmasi Konfirmasi  dilakukan sesuai  dengan Setting nilai  optimasi  ( , , ),  tujuan  konfirmasi adalah untuk mengetahui hasil yang diperoleh berdasarkan perhitungan statistik.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Data Hasil Pengujian
Hasil  pengujian  penyusutan  dimensi  produk actual  ditunjukan  pada  Tabel  1,  dengan  desain eksperimen  yang  digunakan  adalah Orthogonal Array L 9 (3) 4 .
Tabel 1 . Desain Eksperimen Dan Hasil Pengujian Nomor Eksperimen Parameter Proses Penyusutan (%) LH PS PT 1 0.1 20 210 1,976 2 0.1 25 215 1,895 3 0.1 30 220 1,979 4 0.15 20 220 0,758 5 0.15 25 210 1,757 6 0.15 30 215 1,558 7 0.2 20 215 1,069 8 0.2 25 220 1,539 9 0.2 30 210 1,545 3.2 Signal Noise to Ratio (SN Ratio) Blank 1 spasi Arial 10
Pada pengujian ini variabel respon penyusutan  menggunakan  karakteristik Smaller  is better yang  hasil  perhitungan  SN  Ratio  untuk respon penyusutan ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 . Nilai SN Ratio untuk Penyusutan
Nomor Eksperimen Parameter Proses SN Ratio Penyusutan LH PS PT 1 0.1 20 210 -5,916 2 0.1 25 215 -5,552 3 0.1 30 220 -5,929 4 0.15 20 220 2,407 5 0.15 25 210 -4,895 6 0.15 30 215 -3,851 7 0.2 20 215 -0,579 8 0.2 25 220 -3,745 9 0.2 30 210 -3,778

## 3.3 ANOVA Variabel Respon Penyusutan
Analysis  of Varians  Signal  to  Noise (SN) Menggunakan  bantuan  aplikasi Minitab  19 .  Hasil perhitungan ANOVA menggunakan aplikasi Minitab 19 untuk respon penyusutan ditunjukan pada Tabel 3. Tabel 3 . Analysis of Varians for SN Ratio Penyusutan Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F ρ Contribution (%) Layer Height 2 19,213 19,213 9,606 1,97 33,051 Print Speed 2 18,747 18,747 9,373 1,92 32,249 Print Temperature 2 10,432 10,432 5,216 1,07 17,946 Residual Error 2 9,739 9,739 4,870 16,754 Total 8 58,131 100 Dari hasil perhitungan ANOVA yang dibantu dengan Software  Minitab  19 seperti  pada  Tabel  3 dapat  dilihat  bahwa ρ  Contribution yang  terbesar yaitu Layer Height dengan nilai 33,051% kontribusi.
3.4 Konfirmasi Eksperimen Taguchi
Nilai  konfirmasi  dari  eksperimen Taguchi didapat dari hasil perhitungan dan pengolahan data dengan  bantuan  aplikasi Minitab  19 . Untuk  hasil konfirmasi  eksperimen Taguchi dengan  respon penyusutan ditunjukan pada Tabel 4.
Tabel 4 . Hasil Konfirmasi Taguchi untuk Respon Penyusutan Level Layer Height Print Speed Print Temperature 1 -6,039 -2,188 -5,582 2 -2,464 -5,482 -4,079 3 -4,112 -4,946 -2,954 Delta 3,575 3,294 2,628 Rank 1 2 3 Dari tabel diatas maka akan didapatkan Main Effect
Plot for SN Ratios untuk respon penyusutan dengan karakteristik Smaller is Better yang di tunjukan pada Gambar  5,  dengan  nilai  pembacaan  parameter optimumnya  berada  pada Layer  Height 0,15  mm, Print  Speed 20  mm/s,  dan Print  Temperature 220 ⁰ C  yaitu  pada  posisi  A2B1C3.  Pada  parameter  ini didapat  dengan  penyusutan  0.75  %.  Dengan  nilai penyusutan 0.02 mm.
Gambar 5 . S/N Rasio Plot Penyusutan

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan, dari hasil ANOVA yang didapat menunjukkan bahwa faktor Layer Height berpengaruh terhadap penyusutan  dan juga dapat berpengaruh  terhadap  kualitas  produk  dan  harga tinggi  dari  segi  ekonomis.  Penelitian  ini,  diketahui 3D Printing mampu dalam membuat sebuah produk gigi  palsu  dengan  tingkat  akurasi  dan  ketelitian yang  tinggi  dengan  bentuk yang  kompleks.  Serta diketahui  bahwa  pengaruh  parameter  proses pembuatan objek dengan teknologi Rapid Prototyping FDM terhadap penyusutan spesimen uji yang  dicetak  menggunakan  metode Taguchi dengan  bahan  dasar  Filamen  PLA+  menghasilkan parameter  optimum  yang  berada  pada  nilai Layer Height 0,15  mm, Print  Speed 20  mm/s,  dan Print Temperature 220 ⁰ C.

## DAFTAR PUSTAKA
Ginting,  M.,  Sani  A.  A.,  AK.  Wirda  N.,  &  Astra  D. (2019).  Pengaruh  Parameter  Proses  Rapid
Prototyping dengan Teknologi Stereolithography terhadap Kekerasan Spesimen  Uji. None ,  Jurnal  Austenit  Vol.  11 No. 2.
Jenarthanan,  M.  P.,  &  Jeyapaul,  R.  (2018). Optimisation  of  machining  parameters  on milling  of  GFRP  composites  by  desirability function  analysis  using  Taguchi  method. International  Journal  of  Engineering,  Science and
Technology . https://doi.org/10.4314/ijest.v5i4.3 Liao, H. C. (2003). Using PCR-TOPSIS to optimise Taguchi’s multi-response problem. International Journal of Advanced Manufacturing Technology . https://doi.org/10.1007/s00170-002-1485-x Putra,  K.  S.,  Ds,  S.,  Sari,  U.  R.,  &  Ds,  S.  (2018).
Pemanfaatan  Teknologi  3D  Printing  Dalam
Proses Desain Produk Gaya Hidup. Pemanfaatan  Teknologi  3D  Printing  Dalam Proses Desain Produk Gaya Hidup .
Rahman,  F.,  Saputera  D.  dan  Adhani  R.  (2016). Faktor  yang  Mempengaruhi  Permintaan  Gigi Tiruan pada Lansia (Tinjauan Terhadap Biaya Perawatan,  Kecemasan  dan  Sarana). Jurnal Kedoktera Gigi Unej , 13 (1), 5–11
Rengier,  F.,  Mehndiratta,  A.,  Von  Tengg-Kobligk, H.,  Zechmann,  C.  M.,  Unterhinninghofen,  R., Kauczor,  H.  U.,  &  Giesel,  F.  L.  (2010).  3D printing  based  on  imaging  data:  Review  of medical applications. In International Journal of Computer  Assisted  Radiology  and  Surgery . https://doi.org/10.1007/s11548-010-0476-x
Satyanarayana,  B.,  &  Prakash,  K.  J.  (2015). Component  Replication  Using  3D  Printing Technology. Procedia  Materials  Science . https://doi.org/10.1016/j.mspro.2015.06.049
Sidi,  P.,  & Wahyudi,  M.  (2013).  Aplikasi  Metoda
Taguchi Untuk Mengetahui Optimasi Kebulatan Pada Proses Bubut Cnc. Rekayasa Mesin .
Yaman,  U.  (2018).  Shrinkage  compensation  of holes via shrinkage of interior structure in FDM process. International  Journal  of  Advanced
Manufacturing Technology . https://doi.org/10.1007/s00170-017-1018-2