## PISTON

## Journal of Technical Engineering:
Plate Mold dengan Software Simulasi (Solidworks 3D)
Djuhana 1 , Ahmad Dwi Yulianto 1,* , dan Mulyadi 1,2
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Pamulang, Jl. Surya Kencana No. 1, Tangerang Selatan, Indonesia
2 Pusat Penelitian Fisika, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Serpong 15314, Tangerang Selatan, Banten, Indonesia
E-mail: * anto190798@gmail.com Masuk :10 September  2019 Direvisi :5 Oktober 2019 Disetujui :22 Oktober 2019
Abstrak: Pembuatan  mold  merupakan  proses  awal  untuk  memproduksi  suatu  produk.  Tujuan  perancangan  ini  adalah membuat cetakan mold yang menghasilkan produk berkualitas. menggunakan produk sampel yang telah dimodifikasi yaitu glove box, kemudian merancang  sistem three-plate mold pada produk glove box. Saat ini banyak produk-produk yang ada disekitar  kita  terbuat  dari  plastik.  Plastik  yang  memiliki  sifat  mudah  dibentuk,  ringan  dan  murah,  menjadi  material  yang banyak digunakan di dunia industri. Oleh sebab itu plastik merupakan Salah satu material yang penggunaannya terbanyak di dunia,  hampir  semua  produk  yang  kita  temukan  menggunakan  plastik.  Ada  beberapa  proses  pengolahan  material  plastik salah  satunya  menggunakan  metode  injection  molding,  yaitu  sebuah  metode  dimana  material  plastik  yang  telah  meleleh akibat panas dan gesekan di dalam barel yang kemudian di injeksikan ke dalam mold atau cetakan. . Berbagai bentuk produk yang dibuat ditentukan di dalam mold. Pembuatan mold merupakan proses awal untuk memproduksi suatu produk. Kualitas suatu produk ditentukan di langkah pembuatan mold. Oleh karena itu perancangan mold harus dilakukan dengan baik. Untuk hasil  pembahasan  perhitungan  tekanan  mold  dan  material  nya  yaitu  Alloy  Steel,  dengan  tekanan  gaya  120N  pada  bidang seluas 1.5 m2, jadi tekanan yang dialami yaitu 80N/m2 atau 80 Pa dan sedangkan tekanan gaya 360N yaitu 240N/m2 atau 240  Pa.  dan  perhitungan Runner dan Gate  (Temperatur) menguji  2  titik injection yaitu  dengan  hasil  yang  berbeda,  untuk perhitungan cooling (pendingin) yang di dapatkan yaitu sebesar 74.5900 sekon ditunjukan dengan warna merah dan 0.0000 sekon  ditunjukan  dengan  warna  biru,  untuk  perbandingan  nya  hasil  nya  pun  berbeda  yaitu  119.3613  sekon  ditunjukan dengan warna merah dan 6.8613 sekon bagian terendah ditunjukan dengan warna biru.
Kata kunci: Mold, Alloy Steel, Injection, Produk dan cetakan produk.
Abstract: Mold  making  is  the  initial  process  for  producing  a  product.  the  purpose  of  this  design  is  to  make  molds  that produce  quality  products.  use  a  modified  sample  product,  the  glove  box,  then  design  the  theree  plate  mold  system  on  the glove  box  product.  today  many  of  the  products  around  us  are  made  of  paste.  plastics  which  have  the  property  of  being formed, lightweight and inexpensive  are widely used materials in the industrial world. therefore plastic is one of the most used  materials  in  the  world.  almost  all  products  that  we  find  use  plastic,  there  are  several  plastic  material  processing processes, one of which uses the injection molding method, which is a method in which plastic material that has melted due to heat and friction in the barrel which is then injected into a mold or mold. various forms of products made are determined in the mold. mold making is the initial process for proxying a product. the quality of a product is determined in the steps of making mold, therefore mold design must be done well. For the results of the discussion of the calculation of mold pressure and its material, namely Alloy Steel, with a force pressure of 120N in an area of 1.5 m2, so the pressure experienced is 80N / m2  or  80  Pa  and  while  the  force  pressure  is  360N  is  240N  /  m2  or  240  Pa.  and  the  calculation  of  Runner  and  Gate (Temperature)  tested  2  injection  points,  namely  with  different  results,  for  the  calculation  of  cooling  (cooling)  obtained, which is 74,5900 seconds shown in red and 0.0000 seconds shown in blue, for the comparison the results are different that is, 119.3613 seconds is shown in red and 6.8613 seconds, the lowest is shown in blue.
Keywords : Mold, Alloy Steel, Injection, Product and product mold.

## PENDAHULUAN
Saat  ini  banyak  produk-produk  yang  ada  disekitar  kita  terbuat  dari  plastik.  Plastik  yang  memiliki  sifat mudah dibentuk, ringan dan murah, menjadi material yang banyak digunakan di dunia industri. Oleh sebab itu plastik merupakan Salah satu material yang penggunaannya terbanyak di dunia, hampir semua produk yang kita temukan menggunakan plastik.
Ada  beberapa  proses  pengolahan  material  plastik  salah  satunya  menggunakan  metode pressured  molding , yaitu sebuah metode dimana material plastik yang telah meleleh akibat panas dan gesekan di dalam barel yang kemudian  di  injeksikan  ke  dalam  mold  atau  cetakan  [1].  Berbagai  bentuk  produk  yang  dibuat  ditentukan  di dalam mold. Pembuatan mold merupakan proses awal untuk memproduksi suatu produk. Kualitas suatu produk ditentukan  di  langkah  pembuatan  mold.  Oleh  karena  itu  perancangan  mold  harus  dilakukan  dengan  baik sebelum masuk ke langkah selanjutnya.
Pada  studi  perancangan  desain mold sebelumnya  penelitian  banyak  dilakuakan  pada  perancangan  mold dengan  sistem two  plate  mold yang  hanya  menganalisis  pengaruh  bagian  bentuk gate pada  setiap  jenis  mold seperti pada kajian pustaka sebelumnya  dinyatakan bahwa menggunakan jenis pin point gate pada Three plate mold lebih  baik  dibandingkan marine  gate pada Two  Plate  Mold karena  menghasilkan  waktu  pengisian  yang lebih  baik  dan  bentuk  aliran  pada pin  point  gate melingkar  sehingga  hasil  permukaan  pada  tepi  produk  lebih baik [2].
Dalam  desain  cetakan desain  balok ,  ada  beberapa  hal  yang  menjadi  perhatian  khusus  untuk  membuat produk  yang  menghasilkan  cacat  minimum.  yaitu,  jenis runne r,  sistem gate ,  dan  jenis  sistem  pendingin mold yang  digunakan,  kemudian  mengetahui clamping  force ,  sistem ejector ,  tebal support  plate dan  diameter  baut stopper yang  aman  untuk  digunakan  dan  bagaimana  sistem three-plate  mold bekerja  pada  produk glove  box . Untuk mengatasi hal tersebut maka dibutuhkan simulasi, perhitungan dan perancangan sistem three-plate mold. Solidworks  adalah  software  design  engineering  khususnya  design  model  3D  yang  di  produksi  oleh DASSAULT  SYSTEMES.  Software  ini  biasanya  digunkan  dalam  mendesign  model  3D  dan  ada  3  tampilan dalam  solidwork  yaitu  part  untuk  menggambar  model  lalu  assembly  yaitu  untuk  mengassembly  atau menggabungkan  model  model  part  yang  telah  digambarkan  menjadi  sebuah  kontruksi  yang  kita  inginkan  dan selanjutnya  drawing  yaitu  untuk  menggambar/mempersentasikan  model  part  atau  assembly  yang  telah  dibuat untuk diteruskan menjadi lembar kerja yang siap di cetak/print dan diteruskan ke industri. Solidworks pertama kali diperkenalkan pada tahun 1995 sebagai pesaing dari software software CAD lainnya seperti Pro-Engineer, Siemens, Unigraphics,  Autodesk Inventor, Autodesk  Autocad, dan Catia [3]. Solidworks corporation didirikan pada  tahun  1993  oleh  Jon  Hirschtick,  dengan  merekrut  engineer  engineer  profesionals  untuk  mengembangkan perusahaannya  yang  dibidang  perangkat  lunak  CAD  3D,  dengan  kantor  pusatnya  di  Concord,  Massachusetts, dan  merilis  produk  pertama  pada  tahun  1995  dengan  nama  Solidworks  95  [4].  Pada    tahun  1997  Dassault systemes  yang  terkenal  dengan  product  software  3Dnya  yang  bernama  CATIA  Cad,  mengakuisisi  perusahaan dan sekarang ini memiliki100% dari saham SolidWorks. SolidWorks yang dipimpin oleh   John McEleney dari tahun 2001 hingga juli 2007, dan sekarang dipimpin oleh Jeff Ray.[5]
Perancangan kali ini menggunakan mold desain, yaitu sebuah sistem mold yang memisahkan antara runner dan produk secara langsung ketika mold terbuka, sehingga runner yang sebelumnya menempel dengan produk dapat  langsung  lepas  tanpa  adanya  proses  lain.  Produk  yang  di  rancang  adalah mold  desain  balok (kotak penyimpan). Glove  Box/desain  balok dibuat  dengan  menggunakan  material  PP  memiliki  sifat  tahan  terhadap temperatur panas dan dingin pada suhu ruangan, titik lebur material PP (Poly Propylena) ~2300C. Berdasarkan  uraian  diatas  penulis  tertarik  untuk  meneliti  sebuah  penelitian  yang  berjudul “ perancangan pressured  molding  dengan  sistem three  plate  mold  dengan  beban  120  dan  360  n dengan  software  simulasi (solidwork 3d)” .

## METODOLOGI
Software yang  digunakan  untuk  perancangan  adalah  menggunakan software SolidWorks3D.  Bahan perancangan  adalah  produk Pressured  molding dengan  mengambil  sampel  disen  balok  pada  produk  sempel disen balok yang dibuat, tetapi hanya sebagai acuan tidak menyerupai dimensi dan bentuk asli dari sample disen balok ini . Gambar sampel disen balok dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2 di bawah ini.
Gambar 1. Sampel desain balok 60x10x10.
Gambar 2. Sampel desain balok.
Perancangan  yang  akan  dibuat  menggunakan  SolidWorks  3D  untuk  membuat  cetakan  mold  dengan gambar  produk  balok  dengan  ukuran  60x10x10  dan  menggunakan  material  SKD-11  bagian  produknya  dan tempat cetakannya menggunakan material Alloy Steel untuk pengujiannya.
Gambar 3. Hasil desain cetakan mold balok 60x10x10.
Gambar 4. Cetakan Mold.
Untuk pengujian cetakan mold ini dengan tekanan pressure mold yang dibuat menggunakan SolidWoks 3D untuk pengujian nya dan ini lah contoh gambar yang dibuat.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 5. Hasil Tekanan mold (120N).
Untuk  perhitungan  tekanan  mold  dan  material  nya  yaitu  Alloy  Steel  yang  di  pakai  untuk  menekan cetakan  mold  untuk  menjadikan  suatu  produk.  Untuk  tekanan  gaya  120  N  pada  bidang  seluas  1.5  m2.  Jadi tekanan yang dialami material Alloy Steel yaitu : P= F/A , P  = 120 / 1.5 = 80 N/m2 atau 80 Pa.
Dari  hasil  pengujian  tekanan  diatas  dapat  disimpulkan  pada  bagian  atas  dan  bagian  bawah  dari  objek mengalami  tekanan  yang  paling  kuat  yakni  sebesar  1,321e+004  ditunjukan  dengan  warna  merah,  sedangkan bagian  yang  rendah  menerima  tekanan  yang  paling  rendah  dari  objek  yang  ditunjukan  dengan  warna  biru sebesar 1,166e+003 hasil yang di peroleh dari pengujian diatas tersebut.
Gambar 6. Hasil Tekanan Mold 2 (120N).
Dan bisa dilihat hasil nya dengan menggunakan material Alloy Steel dan  tabel karakteristik dibawah ini:
Tabel 1. Simulasi Pengujian. Property Valuve Units Elastic Modulus 210000 N/mmˆ2 Poisson’s Ration 0.28 N/A Shear Modulus 79000 N/mmˆ2 Mass Density 7700 Kg/mˆ3 Tensile Strength 723.8256 N/mmˆ2 Compressive Strength N/mmˆ2 Yield Strength 620.422 N/mmˆ2 Thermal Expansion Coefficient 1.3e-005 /K
Gambar 7. Hasil Tekanan Mold (360N).
Untuk perhitungan tekanan mold dan material nya yaitu Alloy Steel yang di pakai untuk menekan cetakan mold untuk menjadikan suatu produk. Untuk tekanan gaya 360 N pada bidang seluas 1.5 m2. Jadi tekanan yang dialami material Alloy Steel yaitu : P= F/A , P  = 360 / 1.5 = 240 N/m2 atau 240 Pa.
Dari  hasil  pengujian  tekanan  diatas  dapat  disimpulkan  pada  bagian  atas  dan  bagian  bawah  dari  objek mengalami  tekanan  yang  paling  kuat  yakni  sebesar  5,418e+06  ditunjukan  dengan  warna  merah,  sedangkan bagian  yang  rendah  menerima  tekanan  yang  paling  rendah  dari  objek  yang  ditunjukan  dengan  warna  biru sebesar 1,000e+30 hasil yang di peroleh dari pengujian diatas tersebut.
Gambar 8. Hasil Tekanan Mold 2 (360N).
Dari  hasil  pengujian  tekanan  diatas  dapat  disimpulkan  pada  bagian  atas  dan  bagian  bawah  dari  objek mengalami  tekanan  yang  paling  kuat  yakni  sebesar  8,002e+08  ditunjukan  dengan  warna  merah,  sedangkan bagian  yang  rendah  menerima  tekanan  yang  paling  rendah  dari  objek  yang  ditunjukan  dengan  warna  biru sebesar 1,635e+09 hasil yang di peroleh dari pengujian diatas tersebut.
Tabel 2. Material Properties. Model Reference Properties Components Name : Alloy Steel Model type : Linear Elastic Isotropic Default failure criterion: Max von Mises Stress Yield strength : 6.20422e+08 N/m^2 Tensile strength : 7.23826e+08 N/m^2 Elastic modulus : 2.1e+11 N/m^2 Poisson's ratio : 0.28 Mass density : 7700 kg/m^3 Shear modulus 7.9e+10 N/m^2 Thermal expansion coefficient : 1.3e-05 /Kelvin
SolidBody 1(Cut-
Extrude1)
Proses tekanan mold yang dibutuhkan material untuk menekan agar hasil sebuah produk menjadi maksimal itu sangat perlu untuk tekanan, pengujian nya hanya cukup  menutup/menekan cetakan mold agar tertutup rapat dan bisa mencetak sebuah produk dengan cetakan yang dipergunakan, dan ini bentuk cetakan nya yaitu persegi panjang atau sebuah balok untuk cetakan materialnya.
Jika sudah selesai melakukan tekanan cetakan mold lalu sudah bisa dibuka tutup mold tekanan nya agar bisa mengambil produk yang sudah dicetak agar bisa di produksi.
Gambar 10. Penyelesaian Cetakan Mold.
Cetakan  mold  balok  ini  dapat  dilihat  dengan  semua  sisi,  agar  terlihat  jelas  bisa  melihat  gambar  mold cetakan balok dibawah ini.
Gambar 11. Bagian Mold Untuk Cetakan.
Gambar  diatas  ini  diperlukan  untuk  menampung  cairan  cetakan  mold  agar  dapat  menjadi  produk  yang diinginkan.
Gambar 12. Mold Bagian Atas.
Bagian  atas  menjadi  penting  karna  jika  tidak  ada  bagian  atas  tersebut  hasil  mold  yang  akan  dicetak tidak  maksimal  dan  bisa  menyebar  cairan  material  yang  untuk  dicetak  karna  tidak  tertutup  pada  bagian  atas mold tersebut. Fungsi bagian atas mold ini untuk penekanan mold agar cetakan tertekan dari atas kebawah dan penutup untuk memaksimalkan hasil sebuah produk yang dicetak.
Gambar 13. Mold Bagian Bawah.
Sedangkan  mold bagian bawah  berfungsi  menahan cairan cetakan dan  menahan tekanan dari mold bagian atas,  mold  bagian  bawah  ini  jika  tekanannya  melebihi  kapasitas  akan  bisa  berubah  bentuk  akibat  panas  yang terjadi saat pengujian material yang akan dibuat.
Untuk perhitungan Mold Flow simulasi ini material nya yaitu Alloy Steel yang di pakai untuk cetakan mold untuk menjadikan suatu produk dan pengujian flow simulasi dilakukan dengan material Alloy Steel.
Gambar 14. Flow Simulasi .
Dari hasil pengujian dapat disimpulkan pada bagian atas dan bagian bawah dari objek mengalami tekanan yang paling kuat yakni sebesar 6.891e ditunjukan dengan warna merah, sedangkan bagian yang tidak menerima tekanan yang paling rendah dari objek yang ditunjukan dengan warna biru sebesar 0.000e.
Rancangan sistem adalah penentuan proses dan data yang di perlukan, dengan demikian pengertian rancang bangun  merupakan  kegiatan  menerjemahkan  hasil  analisa  kedalam  bentuk  yang  akan  dibuat  dan  kemudian menciptakan  sistem  tersebut  ataupun  memperbaiki  sistem  dengan  analisa  perhitungan  yang  akan  diuji. Perancangan  produk glove  box, Runner dan gate. Data  hasil  analisa  mendapatkan  hasil runner dan gate kemudian di disen seperti pada gambar dibawah ini:
Dari hasil pengujian runner di 2 titik injection dapat disimpulkan dari objek mengalami hasil  yang paling tinggi  ◦C  yakni  sebesar  222.18  ditunjukan  dengan  warna  merah,  sedangkan  bagian  yang  paling  rendah  dari objek yang ditunjukan dengan warna biru sebesar 169.59.
Gambar 16. Runner dan Gate 2.
Dari hasil pengujian runner di 1 titik injection dapat disimpulkan dari objek mengalami hasil  yang paling tinggi  ◦C  yakni  sebesar  224.08  ditunjukan  dengan  warna  merah,  sedangkan  bagian  yang  paling  rendah  dari objek yang ditunjukan dengan warna biru sebesar 167.80.
Gambar 17. Runner Time 1.
Untuk  waktu  yang  diperoleh mold  desain gambar  yang  diatas  dengan  1  titik injection mold  menunjukan untuk hasil tertinngi yaitu 6.1977 sekon ditunjukan dengan warna merah sedangkan hasil terendah yaitu 0.0728 sekon di tunjukan dengan warna biru.
Gambar 18. Runner Time 2.
Jika  titik injection  mold nya  terletak  pada  bagian  ujung  mold  maka  hasil  nya  6.3613  sekon  ditunjukan dengan warna merah sedangkan hasil terendah yaitu 0.0380 sekon di tunjukan dengan warna biru.
Data  hasil  analisa  mendapatkan  hasil Colling (Pendingin)  dan  kemudian  di  disen  seperti  pada  gambar dibawah ini:
Gambar 19. Colling (Pendingin).
Dari  hasil  yang  di  dapatkan  untuk  analisa Colling (Pendingin)  dapat  dilihat  pada  gambar  di  atas  dengan hasil  74.5900  sekon  ditunjukan  dengan  warna  merah  dan  0.0000  sekon  ditunjukan  dengan  warna  biru  untuk hasilnya yang di dapatkan.
Gambar 20. Perbandingan Runner & Colling (Pendingin).
Jika  dibandingkan  dengan runner  gate  mold nya  untuk  hasil  waktu colling nya  yaitu  119.3613  sekon ditunjukan  dengan  warna  merah  dan  6.8613  sekon  bagian  terendah  ditunjukan  dengan  warna  biru  untuk  hasil yang dapat diperoleh.

## KESIMPULAN
Dari hasil simulasi perancangan desain molding didapatkan hasil pada simulasi pengujian tekanan yang di dapatkan  dengan  gaya  sebesar  120N  yaitu  80  N/m2  atau  80Pa  sedangkan  gaya  sebesar  360N  yaitu  240  N/m2 atau 240Pa. Dalam hasil pengujian runner dan gate yang di dapatkan 1 titik injection yaitu sebesar 224.08  ◦C dan  yang  rendah  di  dapatkan  hasil  167.80  ◦C.  sedangkan  2  titik injection yaitu  sebesar  222.18  ◦C  dan  yang rendah  di  dapatkan  hasil  169.59  ◦C.  Dalam  hasil  pengujian colling (pendingin)  yang  di  dapatkan  hasil  yaitu 74.5900 sekon dan sedangkan pengujian perbandingan runner dan colling yaitu sebesar 119.3613 sekon.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Bryce,  Douglas  M.  1998.  Plastic  Injection  Molding  series.  Volume  1 :  Mold  Design  And  Construction Fundamentals. Dearborn, Michigan: Society of Manufacturing Engineers.
[2] Goodship, Vannessa. 2004. Practical Guide to Injection Moulding. Germany: ARBURG Ltd
[3] Jones, Peter. 2008. The Mould Design Guide. United Kingdom:Smithers Rapra
[4] Menges, George., Walter Michaeli., PaulMohren., 1999. How to Make Injection Molds Edition 3. Munich: Hanser Gardner Publications
[5] Seok Park , Hong dan Phuong Dang, Xuan. 2012. Design and Simulation Based Optimization of Cooling Channels for Plastic Injection Mold , University of Ulsan South Korea, halm 40.