PENYIMPANGAN DIMENSI PROSES PRODUKSI GEAR DENGAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI DLP ( DIGITAL LIGHT PROCESSING ) 3D PRINTER
Dicky Seprianto 1*) , Nur Hidayat 2) , Romi Wilza 1)
1) Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Sriwijaya
2) Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin Produksi dan Perawatan, Politeknik Negeri Sriwijaya Jl.Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139
*) email corresponding: dickyseprianto@gmail.com

## INFORMASI ARTIKEL ABSTRAK
Diperbaiki: Revised 02/05/2021
Diterima:
Accepted 10/05/2021 Publikasi Online:
Online-Published
17/05/2021
©2021 The Authors.  Published by
AUSTENIT
doi: http://doi.org/10.5281/zenodo.47 44091
Perkembangan teknologi dalam penggunaan additive manufacturing mengalami kemajuan  yang  signifikan.    Salah  satu  metode  penggunaan  additive manufacturing adalah SLA DLP 3D printer, namun kajian tentang dampak bahan yang  digunakan  dan  prosedur  pembuatan  terhadap  tingkat  presisi  hasil  akhir produk masih memiliki kekurangan. Penelitian ini diharapkan demi mengetahui parameter  ketebalan  lapisan  serta  waktu  pencahayaan  terhadap  persentase penyimpangan dimensi yang selanjutnya diimplementasikan pada prototype gear yang  dibuat  menggunakan  SLA  3D  printer,  spesimen  uji  yang  dibuat menggunakan  SLA  DLP  3D  printer  dengan  bahan  3D  UV  resin  E-Sun    dan mengacu pada ASTM D-955. Faktor-faktor yang mempengaruhi ialah Ketebalan lapisan dan Waktu Pencahayaan dengan respons ukuran dimensi dari spesimen uji. Dimensi yang diukur dalam penelitian ini yaitu diameter dan ketebalan dari spesimen uji. Data hasil pengukuran dianalisis menggunakan metode SQC serta ANOVA dengan desain level faktorial tipe 2, desain 3 interaksi faktorial (3FI), dan replikasi 3 dimodelkan dengan software Design-Expert (Trial). Hasil dari analisis menggunakan  metode  ANOVA  mengungkapkan  bahwa  faktor  yang  paling pengaruh  terhadap  kepresisian  dimensi  diameter  dan  ketebalan  spesimen  uji adalah faktor ketebalan lapisan dengan persentase kontribusi dimensi diameter dan tebal yaitu 21% dan 42%, serta persentase penyimpangan dimensi diameter dan tebal yaitu 0,045% dan 0,80%. Persentase ini menunjukkan bahwa SLA DLP 3D  memiliki  keakurasian  dan  ketelitian  yang  lebih  tinggi  serta  tingka penyimpangan dimensi yang rendah dibanding 3D printer lainnya.
Kata kunci: SLA DLP 3D, Penyimpangan Dimensi, SQC, ANOVA, Gear

## ABSTRACT
The  development  of  additive  manufacturing  technology  has  made  significant progress, one of the methods of using additive manufacturing in the advancement of  this  technology  is  SLA  DLP  3D  printer.  The  research  aimed  to  find  out  the parameters  of  layer  thickness  and  exposure  time  against  the  percentage  of dimensional deviations that are then implemented in prototype gear made using SLA 3D printer, test specimens made using SLA DLP 3D printer with 3D UV resin e-Sun  material and  referring to ASTM  D-955.  The factors sought influence  are Layer  thickness  and  Exposure  Time  with  dimensional  size  response  from  test specimens.  The  dimensions  measured  in  this  study  are  the  diameter  and thickness  of  the  test  specimens.  The  measurement  data  was  analyzed  using SQC and ANOVA methods with type 2 factorial level design, 3 factorial interaction (3FI) design, and replication 3 modeled with Design-Expert (Trial) software. The results of the analysis using  the  ANOVA method  revealed  that the factors that most influenced the precision of the dimensions of diameter and thickness of the test  specimens  were  the  layer  thickness  factors  with  the  percentage  of  the contribution of diameter and thickness dimensions of 21% and 42%, as well as the  percentage  of  deviations  in  diameter  and  thickness  dimensions  of  0.045% and 0.80%. This percentage indicates that SLA DLP 3D has higher accuracy and fidelity and a lower level of dimensional deviation than other 3D printer .
Keywords: 3D DLP SLA, Dimension Deviation, SQC, ANOVA, Gear
1 PENDAHULUAN
Additive  manufacturing merupakan  teknik membuat benda solid tiga dimensi yang berdasarkan  model  digital  (CAD).  metode additive manufacturing ini  membuat  peluang  insinyur  dan perancang  membentuk  ide-idenya  dalam  tiga dimensi  secara  nyata  (Agris  Setiawan,  2017). Proses mencetak 3D menjadi produk memanfaatkan  proses  additif,  yaitu  dengan ditambahkannya bahan-bahan dasar secara berangsur-angsur  berdasarkan  model  digital  yang diinginkan  (Dicky  Seprianto  dkk,  2017).  3D printer atau Additive  Manufacturing merupakan  sebutan global  dari  teknologi  berdasarkan  representasi geometri  dalam  membentuk  benda  fisik  dengan metode  menambahkan  material  secara  terus- menerus  (Ikhwan  Taufik  dkk,  2017). Single  part merupakan  produk  yang  sangat  dibutuhkan,  yaitu hanya memerlukan sedikit produk yang digunakan dan  sifatnya custom  design . Custom  design inilah yang  hanya  bisa  dicetak  menggunakan  mesin  3D printer (Andik  Aris  dkk,  2018). Digital  Light Processing (DLP) 3D Printer adalah salah satu 3D printer yang banyak digunakan Perkembangan teknologi Digital Light Processing (DLP) 3D printer menjadi metode yang semakin populer digunakan karena tingkat keakurasian  dan  kepresisian  yang  tinggi.  Proses DLP  3D printer yaitu  dengan  memadatkan  cairan resin  melalui  proyeksi  sinar  UV  dengan  panjang gelombang  363-420  nm  yang  membentuk  polairi sandari  objek  yang  akan  dicetak.  Dengan mengaplikasikan  penelitian  ini  pada gear yang dibuat menggunakan bahan resin dengan bantuan alat  DLP  3D printe r,  dalam  hal  ini  tingkat keakurasian  dan  kepresisian  dimensi  secara signifikan  mempengaruhi  kualitas  produk  hasil cetakan 3D printer pada metode DLP ( Digital Light Processing ).  Persentase  penyimpangan  dimensi serta pengaruh parameter proses pada  pencetakan spesimen  uji  merupakan  faktor  utama  penyebab dilakukannya  penelitian  ini. Penentuan  parameter proses yang optimal adalah pekerjaan yang sangat menantang  karena  perbedaan  spesifikasi  satu pencetakan dengan yang lainnya akan memengaruhi  kombinasi  parameter  yang  optimal (Fabio,  2018)..  Adapun  pengukuran  dimensi  yang dilakukan  adalah  mengukur  dimensi  diameter  dan ketebalan dari spesimen tersebut dengan exposure time dan layer  thickness sebagai  faktor  penelitian ini.

## 2. BAHAN DAN METODA
Pengerjaan penelitian yang dikerjakan peneliti  di  Jurusan  Teknik  Mesin  Politeknik  Negeri Sriwijaya  tepatnya  di  Laboratorium  CNC.  Metode yang dipakai  pada  penelitian ini meliputi literature, pembuatan  desain,  dan  eksperimen  mengenai
specimen  uji  yang  dibuat  menggunakan  DLP  3D printer. Secara  sistematis  dapat  ditunjukkan  pada diagram  alir  penelitian  yang  ditunjukan  pada Gambar 1.
Gambar 1 .  Diagram Alir Penelitian

## 2.1   Pengukuran Spesimen Uji
Pada  penelitian  ini  digunakan  3D printer dengan  teknologi  DLP  ( Digital  Light  Processing ) seperti  ditunjukkan  pada  gambar  2.  Dimana  objek yang dihasilkan berasal dari material photopolymeresin merk e-sun .
Gambar 2. Desain DLP 3D Printer
ASTM D955 merupakan acuan dalam proses pembuatan spesimen uji penelitian ini seperti pada gambar  3.    Pengukuran  ini  bertujuan  untuk mengetahui  penyimpangan  dimensi  yang  terjadi pada spesimen uji hasil cetak DLP 3D printer serta mengetahui  faktor  utama  yang  berpengaruh terhadap penyimpangan dimensi diameter (d) dan dimensi tebal (t) objek hasil 3D Printer .
Gambar 3 .  Spesimen Uji D955
Dalam  proses  pembuatan  spesimen  uji  D955 menggunakan 3D printer melalui 3 tahapan, yaitu : 1.) Desain 3D spesimen  uji dengan software CAD Autodesk Inventor education.
2.) Slicing spesimen  uji  3D  dengan software Creation Workshop versi trial. 3.) Proses printing spesimen uji 3D  menggunakan DLP 3D printer.
Variabel tetap pada pembentukan spesimen uji D955 ini ditunjukkan pada tabel 1 sementara itu variabel bebas sebagai berikut :
a) Exposure Time (ET)= 12; 14; 16 second
b) Layer Thickness (LT)= 0,04; 0,06; 0,08 mm
Tabel 1. Variabel Tetap No Parameter Value Unit 1 Off Time 1 (s) 2 Bottom Exposure 50 (s) 3 Bottom Layers 8 4 Z Lift Distance 4 (mm) 5 Z Lift Speed 3 (mm/s) 6 Z Retract Speed 3 (mm/s)

## 2.2   Alat dan Bahan Penelitian
Alat dan Bahan penunjang yang dipergunakan dalam penelitian ini,adalah :
1. DLP 3D Printer
2. Outside Micrometer 0-25 mm
3. Outside Micrometer 25-50 mm 4. Software Autodesk Inventor® Student Version .
5. Software Design Expert Trial Version
6. Software Creation Workshop Trial Version
Bahan Resin UV merk e-sun

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Setalah  melakukan  proses  pengurukuran pada spesimen uji D955 didapatlah hasil data yang selanjutnya  akan  dianalisa  untuk  mengetahui persentase  penyimpangan  dan  faktor  utama  yang paling  memiliki  pengaruh  terhadap  dimensi diameter dan tebal.

## 3.1   Analisa Hasil Pengukuran
Ketika menganalisa produk dari proses yang berlangsung berjalan normal atau terdapat penyimpangan  diperlukanlah  diagram  kontrol sebagai  batasan  matematis  (Muchtar  Ginting  dkk, 2017). Terdapat tiga garis horizontal yang terbentuk dari diagram control ini, yaitu yaitu batas atas, rata- rata  sebagai  sentral  dan  batas  bawah  (Sudjana, 1986).  Adapun  metode Two  Way ANOVA  3 level factorial design merupakan parameter proses untuk mengetahui  seberapa  besar  pengaruh  terhadap keakurasian  dan  kepresisian  dimensi  objek  3D printer diperlukan. Pengukuran  dimensi  diameter dan  tebal  dilakukan  secara random dengan  3  kali replikasi  serta  mengacu  pada  matrik  rancangan pengukuran sehingga jumlah spesimen yang harus diuji  berjumlah  27.  Dari  seluruh  hasil  pengukuran spesimen  uji  didapat  hasil  pengukuran  rata-rata diperlihatkan di tabel 2.
Tabel  2. Rata-Rata Hasil Pengukuran Spesimen
Std Hasil Pengukuran (mm) Parameter (s), (mm) Diameter(d) Tebal (t) ET LT 1 40,03 3,23 12 0,04 2 40,0366667 3,24 12 0,06 3 40,04 3,24 12 0,08 4 40,0266667 3,21333333 14 0,04 5 40,0233333 3,22666667 14 0,06 6 40,03 3,24 14 0,08 7 40,01 3,2 16 0,04 8 40,0266667 3,21666667 16 0,06 9 40,0366667 3,23 16 0,08 ∑ 360,26 29,0366667 RATA- RATA 40,0288889 3,2262963
Sementara itu, pembuatan spesimen menggunakan material resin UV hingga pengukuran  spesimen  uji  menggunakan outside micrometer ditunjukkan pada gambar 3.
Gambar 3. Pengukuran Spesimen Uji
Keterangan :
d = 40 mm t = 3,2 mm
3.2 Analisa Batas Kontrol (SQC)
Dalam  diagram  kontrol  (SQC)  memiliki batasan-batasan  yang  terdiri  dari  Batas  Kontrol Bawah (BKB), Rata-rata Sentral (µ), Batas Kontrol Atas  (BKA).  Pada  diagram  SQC  hasil  pengukuran dimensi  dapat  ditunjukkan  pada  gambar  4  dan gambar 5.
Gambar 4. Diagram Batas Kontrol  Pada Pengukuran Dimensi Diameter
Dari  diagram  di atas  dapat diketahui bahwa target  yang  diharapkan  dari  pengukuran  ukuran dimensi  diameter  adalah  40  mm,  rata-rata  sentral dimensi  diameter  senilai  40,0289  mm  dengan penyimpangan maksimum dan persentase penyimpangan sebesar0,018 mm dan 0,045%.
Gambar 5. Diagram Batas Kontrol  Pada Pengukuran Dimensi Tebal
Dari  diagram  di atas  dapat diketahui bahwa target  yang  diharapkan  dari  pengukuran  ukuran dimensi  tebal  adalah  3,20  mm,  rata-rata  sentral dimensi tebal senilai 3,226 mm dengan penyimpangan maksimum dan persentase penyimpangan sebesar 0,026 mm dan 0,80%.

## 3.3 Analysis of Variance (ANOVA)
Untuk  mengidentifikasi  analisis  pengaruh parameter  proses  pencetakan  objek  terhadap ukuran dimensi, maka perlu dilakukan analisis data hasil  pengukuran  dengan analysis  of  variance (ANOVA) ditunjukkan pada tabel 3 dan tabel 4.
Tabel 3 Hasil ANOVA Pengukuran Diameter
Tabel 4. Hasil ANOVA Pengukuran Diameter
Dari hasil perhitungan ANOVA
menggunakan software design expert seperti pada Tabel  4  dapat  dibuktikan  bahwa  diketahui  bahwa nilai  F Tabel < F Hitung yang membuat H0 ditolak, bdengan  besar  keyakinan  95%  ( =0.05)  yang dipengaruhi  dari  faktor exposure  time dan  layer thickness terhadap  dimensi  diameter  spesimen uji.Dapat  dihitung  nilai  persentase  kontribusi  dari masing-masing faktor yang mempengaruhi, sebagai berikut :
Faktor Exposure Time = ,,
, = 13 %
Faktor Layer Thickness = ,, , = 21 % Faktor Interaksi = ,, , = 8 %
Dari  perhitungan  persentase  kontribusi didapat  faktor  yang  paling  berpengaruh  terdapat pada layer  thickness senilai  21%,  sementara  itu
ANOVA for selected factorial model
ANOVA table [Partial sum of squares - Type II]
Source Sum of Squares df Mean Square F Value p- value Prob > F Model 4,63E-03 8 5,79E-04 52,08 < 0.0001 ET 2,01E-03 2 1,00E-03 90,33 < 0.0001 LT 2,25E-03 2 1,13E-03 101,33 < 0.0001 AB 3,70E-04 4 9,26E-05 8,33 0,0005 PE 2,00E-04 18 1,11E-05 Total 4,83E-03 26
ANOVA for selected factorial model
ANOVA table [Partial sum of squares - Type II]
Source Sum of Squares df Mean Square F Value p- value Prob > F Model 1,93E-03 8 2,42E-04 1,31E+01 < 0.0001 ET 6,22E-04 2 3,11E-04 1,68E+01 < 0.0001 LT 8,00E-04 2 4,00E-04 2,16E+01 < 0.0001 AB 5,11E-04 4 1,28E-04 6,90E+00 1,50E- 03 PE 3,33E-04 18 1,85E-05 Total 2,27E-03 26
faktor exposure  time senilai  13%  dan  faktor interaksi dari kedua faktor senilai 8%.
Dapat  dihitung  nilai  persentase  kontribusi dari  masing-masing  faktor  yang  mempengaruhi, sebagai berikut:
Faktor Exposure Time = ,,)
,
= 37 %
Faktor Layer Thickness = (,,) ,
= 42 % Faktor Interaksi = (,,) , = 4 %
Dari  perhitungan  persentase  kontribusi didapat  faktor  yang  paling  berpengaruh  terdapat pada layer  thickness senilai  42%,  sementara  itu faktor exposure  time senilai  37%  dan  faktor interaksi dari kedua faktor senilai 4%.
Berdasarkan  desain  eksperimen  3 level factorial dengan  metode  ANOVA  yang  dibuat menggunakan software design  expert diperoleh nilai  optimal  dari  faktor exposure  time dan layer thickness diperlihatkan di tabel 5.
Tabel 5. Optimasi Desain No ET LT d t 1 2 3 16 14 14 0,04 0,04 0,06 40,01 40,0267 40,0233 3,20 3,2133 3,2267
Hasil  data  –  data  yang  dijabarkan  menggunakan ANOVA  dan  telah  dijelaskan  diatas  menunjukkan bahwa additive  manufacturing SLA  DLP  3D memiliki  memiliki  keakurasian  dan  ketelitian  yang lebih  tinggi  serta  tingka  penyimpangan  dimensi yang rendah dibanding 3D printer lainnya

## 4. KESIMPULAN
Mendapatkan  persentase  penyimpangan dan  hasil  dari  pengukuran  dimensi  diameter  dan ketebalan  spesimen  yaitu  target  yang  diharapkan untuk ukuran dimensi diameter adalah 40 mm dan rata-rata  sentral  dimensi  diameter  adalah  40,0289 mm  dengan  penyimpangan  maksimum  dan persentase  penyimpangan  senilai  0,018  mm  dan 0,047%.  Sementara  itu,  target  yang  diharapkan untuk  ukuran  dimensi  tebal  adalah  3,20  mm  dan rata-rata  sentral  dimensi  tebal  adalah  3,226  mm dengan penyimpangan maksimum dan persentase penyimpangan senilai 0,026 mm dan  0,80%.
Mendapatkan faktor
utama yang mempengaruhi  tingkat kepresisian  ukuran  dimensi produk 3D printer DLP yaitu layer thickness senilai
21% dan 42%. Mendapatkan kombinasi parameter yang  optimal  dari  respon  dengan  beberepa  faktor pada produk 3D printer DLP yaitu pada kombinasi parameter  antara layer  thickness 0,04  mm  dan exposure time 16 second .

## DAFTAR PUSTAKA
A.A.  Setiawan,  Karuniawan,  B.  Wiro.,  dan  N. Arumsari.  2018. Optimasi  Parameter  3D  Printing Terhadap  Keakuratan  Dimensi  dan  Kekasaran Permukaan Produk Menggunakan Metode
Taguchi  Grey  Relational  Analysis.  Proceedings Conference  on  Design  Manufacture  Engineering and its  Application , Politeknik  Perkapalan Negeri Surabaya. e-ISSN No.2654-8631.
D.  Seprianto,  R.  Wilza,  dan  Iskandar.  2017. Optimasi  Parameter  Pada  Proses  Pembuatan Objek  3D  Printing  Dengan  Teknologi  FDM Terhadap  Akurasi  Geometri .  Seminar  Nasional Teknik  Industri  Universitas  Gadjah  Mada  2017. ISBN 978-602-73461-6-1.
I. Taufik,  Herianto,  dan  M.K.  Herliansyah.  2017. Monitoring  dan  Analisis  Mesin  3D  Printing Berbasis Sensor Getaran Untuk Mengoptimalkan Kualitas Hasil . Proceeding International Seminar
1 st ECOSTECH. M.E.  Fabio  dan  A.E.  Tontowi.  2018.  Optimasi Parameter  Proses  Pada  3D Printer  Jenis Digital Light  Processing (DLP)  Menggunakan  Metode Response  Surface Untuk  Mencetak Prototype Stent Dengan  Tipe Kecacatan  Terendah . www.http://etd.repository.ugm.ac.id/penelitian/det ail/165897#filepdf (diakses 26 Juli 2020).
M.  Ginting,  D.  Seprianto,  dan  R.  Wilza.  2017. Desain  dan  Rancang  Bangun  Alat Bantu  Press Tool untuk  Meningkatkan  Produktivitas  UKM
Metal  Furniture.  Jurnal  Austenit  Teknik  Mesin Politeknik  Negeri  Sriwijaya  Vol.  9  No.1    ISSN 2085-1286.
Setiawan, Agris. 2017 . Pengaruh Parameter Proses Ektrusi 3D Printer Terhadap Sifat Mekanis Cetak Komponen Berbahan Filament PLA (Poly Lactide Acid). Jurnal Teknika STTKD Vol.4, No.2, ISSN : 2460-1608.
Sudjana,  1986. Metoda  Statistika ,  Edisi  ke  IV,
Penerbit Tarsito Bandung.