Abstrak— Perkembangan  industri  kreatif styrofoam semakin pesat. Pemotongan styrofoam secara manual sangat sulit dan tidak bisa konsisten. Dibutuhkan mesin pemotong styrofoam yang bisa memotong  secara  otomatis.  Oleh  karena  itu,  pada  penelitian  ini penulis membuat mesin pemotong styrofoam 3 axis menggunakan hot cutting pen yang dapat memotong dari starting point manapun sesuai dengan kehendak operator, sehingga bisa memotong lebih efektif.  Pada  aktuator  terdapat  sistem  kontrol  suhu  dengan metode  PID  agar  selama  proses  pemotongan  suhu  tetap  stabil sehingga  hasil  potongan  rapi  dan  konsisten.  Untuk  mengontrol keseluruhan  kerja  mesin,  digunakan  mikrokontroler  arduino. Pemotongan  dilakukan  dengan  mengirimkan  file g-code kepada mikrokontroler  melalui software Universal  G-code  Sender , kemudian mikrokontroler mengirimkan sinyal untuk menggerakkan  driver  motor  dan  driver  motor  menggerakkan motor  stepper  sehingga  dihasilkan  gerakan  aktuator  sesuai dengan  gambar  pada  file g-code .  Setelah  dilakukan  pengujian, didapatkan  hasil  bahwa  kontrol  suhu hot  cutting  pen menggunakan  PID  masih  menghasilkan  lebar  osilasi  sebesar  11º Celcius.  Pada  pemotongan styrofoam 1  cm  diperlukan  suhu  290º Celcius  dan  feed  rate  300  mm/min, styrofoam 1,5  cm  diperlukan suhu  300º  Celcius  dan  feed  rate  300  mm/min, styrofoam 2  cm diperlukan suhu 310º Celcius dan feed rate 300 mm/min, styrofoam 3  cm  diperlukan  suhu  330º  Celcius  dan  feed  rate  300  mm/min. Diharapkan mesin ini bisa menyokong industri kreatif styrofoam di Indonesia.
Kata kunci—styrofoam , hot cutting pen , kontrol PID.

## I. PENDAHULUAN
ERKEMBANGAN  industri  kreatif  semakin  pesat  akhir- akhir ini. Salah satu contohnya adalah industri kreatif dalam pembuatan  dekorasi  dari styrofoam [1].  Dekorasi  dari styrofoam bisa  digunakan  dalam  banyak  hal,  seperti:  ucapan selamat pada pernikahan, wisuda, promosi jabatan; ucapan bela sungkawa,  tugas  senirupa  siswa,  pembuatan  bantalan pengaman  barang,  dekorasi  pada  acara  karnaval,  festifal budaya, dan lain-lain.
Alat  pemotongan styrofoam ada  yang  bersifat  manual  dan otomatis. Contoh alat pemotong styrofoam manual yaitu cutter dan hot  wire [2].  Saat  ini  banyak  pengrajin styrofoam di Indonesia  yang  menggunakan  alat  pemotong styrofoam manual,  seperti  yang  terjadi  di  pasar  bunga  dan styrofoam di Jalan Koyan, Gubeng, Surabaya. Pemotongan styrofoam secara manual  yang  baik  dan  terencana  melibatkan  serangkaian aktivitas  lain  sebagai  penunjang  yang  mendukung  misalnya pengukuran,  sketsa,  dan  lain-lain.  Selain  itu,  apabila  dituntut bentuk  pemotongan  yang  seragam  dalam  jumlah  yang  cukup
banyak, akan menjadi masalah karena perlu konsistensi dalam pengukuran, sketsa, dan pemotongan
Untuk  mengatasi  masalah  tersebut,  terdapat  alat  pemotong otomatis  seperti CNC hot  wire [3][4]  yang  saat  ini  telah dipasarkan  di  Indonesia.  Mesin CNC  hot  wire bekerja  secara otomatis  dengan  menginputkan  file g-code dari  komputer kemudian mesin CNC hot wire dapat bergerak otomatis sesuai dengan input g-code . Akan tetapi, CNC hot wire yang ada saat ini  tidak  dilengkapi  dengan  sistem  kontrol  suhu  otomatis sehingga saat proses pemotongan semakin lama suhu pada hot wire turun  karena  kalor  merambat  pada styrofoam [5].  Suhu yang  tidak  konsisten  dapat  mengakibatkan  hasil  pemotongan yang kurang rapi dan kerf width [6] tidak konsisten. Selain itu, hot  wire kurang  efektif  untuk  memotong styrofoam karena hanya  bisa  melakukan  pemotongan  dua  dimensi,  sehingga pemotongan harus dimulai dari tepi dan keluar lagi melalui jalur awal. Hal ini  menjadi masalah apabila desain styrofoam yang dibentuk memiliki tepi bersambung seperti huruf O dan P.
Oleh karena itu, pada penelitian ini penulis membuat mesin pemotong styrofoam 3 axis menggunakan hot cutting pen yang dapat  memotong  dari  starting  point  manapun  sesuai  dengan kehendak operator, sehingga bisa memotong lebih efektif dan styrofoam sisa  tetap  bisa  digunakan.  Pada hot  cutting  pen terdapat  sensor  suhu  dan  sistem  kontrol  suhu  menggunakan metode PID agar selama proses pemotongan suhu tetap stabil. Suhu  yang  stabil  akan  menghasilkan  potongan  yang  rapi  dan konsisten.  Mikrokontroler  yang  digunakan  adalah  Arduino Nano untuk menghemat biaya dan daya. Diharapkan mesin ini bisa menyokong industri kreatif styrofoam di Indonesia.

## II. DASAR TEORI
A. Motor Stepper
Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan  mengubah  pulsa  elektronis  menjadi  gerakan  mekanis diskrit [7]. Motor stepper tidak dapat bergerak sendirinya, tetapi bergerak  secara  per-step  sesuai  dengan  spesifikasinya,  dan bergerak dari satu step ke step berikutnya memerlukan waktu, serta  menghasilkan  torsi  yang  besar  pada  kecepatan  rendah. Motor stepper juga memiliki karakteristik yang lain yaitu torsi penahan,  yang  memungkinkan  menahan  posisinya.  Hal  ini sangat berguna untuk aplikasi dimana suatu sistem memerlukan keadaan  start  dan  stop.  Motor  stepper  tidak  merespon  sinyal clock dan  mempunyai  beberapa  lilitan  dimana  lilitan-lilitan tersebut  harus  dicatu  tegangan  dahulu  dengan  suatu  urutan tertentu  agar  dapat  berotasi.  Membalik  urutan  pemberian

## Rancang Bangun Mesin Pemotong Styrofoam 3

## Axis Menggunakan Hot Cutting Pen dengan Kontrol PID
Putut Dwi Wijaya, Muhammad Rivai, Tasripan Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
E-mail : muhammad_rivai@ee.its.ac.id
P
tegangan  tersebut  akan  menyebabkan  putaran  motor  stepper yang  berbalik  arah.  Jika  sinyal  kontrol  tidak  terkirim  sesuai dengan perintah maka motor stepper tidak akan berputar secara tepat,  mungkin  hanya  akan  bergetar  dan  tidak  bergerak. Besarnya derajat putaran per step adalah parameter terpenting dalam  pemilihan  motor  stepper  karena  akan  menentukan ukuran  langkah  gerakan  yang  paling  kecil.  Tiap-tiap  motor stepper  mempunyai  spesifikasi  masing-masing,  antara  lain 0.72° per step, 1.8° per step, 3.6° per step, 7.5° per step, 15° per step, dan bahkan ada yang 90° per step.
Ada tiga  mode eksitasi  yang  biasa digunakan  untuk  motor stepper,  yaitu fullstep , halfstep ,  dan Microstepping .  Dalam operasi fullstep ,  motor  bergerak  sesuai  dengan  spesifikasi derajat  per  stepnya,  yaitu  motor  1,8°  untuk  motorstepper bipolar yang digunakan dalam  penelitian ini dan  memerlukan 200  langkah  per  satu  putaran  motor.  Ada  dua  jenis  mode eksitasi fullstep ,  yaitu  eksitasi  fasa  tunggal  dan  fasa  ganda. Dalam fullstep fasa tunggal, motor dioperasikan hanya dengan satu  fase  (kelompok  gulungan)  yang  diberi  energi  sekaligus. Mode  ini  membutuhkan  daya  paling  sedikit  dari  pengemudi mode eksitasi manapun. Dalam mode dual phase, motorstepper dioperasikan dengan kedua fase berenergi pada saat bersamaan. Sedangkan  eksitasi Half  Step adalah  operasi  fasa  tunggal  dan ganda  bergantian  yang  menghasilkan  langkah-langkah setengah sudut langkah dasar. Karena sudut langkah yang lebih kecil, mode ini memberikan dua kali resolusi dan operasi yang lebih  halus. Half  Step ping  menghasilkan  torsi  kira-kira  15% lebih sedikit daripada dual phase Full Step ping. Modifikasi Half Step ping  menghilangkan  torsi  ini  dengan  meningkatkan  arus yang  diaplikasikan  ke  motor  saat  fase  tunggal  diberi energi.Sedangkan Microstepping adalah teknik yang meningkatkan  resolusi  motorik  dengan  mengendalikan  baik arah dan amplitudo aliran arus pada masing-masing lilitan [8]. Arus proporsional dalam gulungan sesuai dengan fungsi sinus dan kosinus. Microstepping bisa membagi langkah dasar motor hingga  256  kali.  Pada  penelitian  ini,  tipe  motor  stepper  yang digunakan adalah bipolar yang memiliki jumlah step dalam satu kali  putaran  yaitu  200  step.  Dengan  menggunakan  mode Microstepping ,  maka  step  dapat  dibagi  lagi  sehingga  jumlah step dalam satu kali putaran rotor pada motor stepper menjadi 1600  step.  Hal  ini  karena  satu  step  dari  dasar  gerakan  motor stepper dibagi delapan dengan metode Microstepping .

## B. Kontrol PID
Sistem  Kontrol  PID  ( Proportional-Derivative- Integratif) merupakan  kontroler  untuk  menentukan  presisi  suatu  sistem instrumentasi  dengan  karakteristik  adanya  umpan  balik  pada sistem tesebut ( Feed back ) [9]. Sistem kontrol PID terdiri dari tiga  buah  cara  pengaturan  yaitu  kontrol  P  ( Proportional ),  D ( Derivative ) dan I ( Integral ), dengan masing-masing memiliki kelebihan  dan  kekurangan.  Dalam  implementasinya  masing- masing  cara  dapat  bekerja  sendiri  maupun  gabungan diantaranya kontrol P, PI, dan PID. Dalam perancangan sistem kontrol PID  yang perlu dilakukan adalah  mengatur parameter P,  I  atau  D  agar  tanggapan  sinyal  keluaran  sistem  terhadap masukan tertentu sebagaimana yang diinginkan.
Kontrol  PID  menghasilkan  sinyal  kontrol  yang  sebanding dengan sinyal error (aksi proporsional), sebanding dengan total sinyal error (aksi integral), dan sebanding dengan turunan dari
kesalahan  yang  sekarang  dengan  kesalahan  yang  sebelumnya (aksi derivative ).  Sinyal error merupakan  selisih  antara set point dengan  nilai  keluaran  aktual.  Kontrol  PID  dapat  ditulis menjadi bentuk matematis seperti pada persamaan (1).
𝑢(𝑡) = 𝐾𝑝. 𝑒(𝑡) + 𝐾𝑑. 𝑑 𝑑𝑡 𝑒(𝑡) + 𝐾𝑖. ∫ 𝑒(𝑡)𝑑𝑡 (1) Pada persamaan 2.1, u(t) merupakan sinyal kontrol PID dan e(t)  merupakan  sinyal error .  Sedangkan  Kp,  Ki,  dan  Kd masing-masng  merupakan  koefisien.  Untuk  sistem  diskrit, persamaan 2.1 dimodifikasi menjadi persamaan 2.
𝑢[𝑛] = 𝐾𝑝. 𝑒[𝑛] + 𝐾𝑑. (𝑒[𝑛] − 𝑒[𝑛 − 1]) + 𝐾𝑖. ∑ 𝑒[𝑛] (2) Nilai  Kp,  Ki,  dan  Kd  pada  penelitian  ini  akan  dicari menggunakan tuning manual.  Sinyal  kontrol  yang  akan dihasilkan  berupa  PWM  untuk  menggerakkan  motor  agar mengarah ke posisi yang diinginkan.

## III. PERANCANGAN SISTEM
Pada tahap ini, akan dijelaskan mengenai perancangan sistem mesin  pemotong Styrofoam secara  keseluruhan.  Gambaran sistem  secara  keseluruhan  diilustrasikan  pada  blok  diagram sistem seperti pada gambar 1, yang meliputi: hubungan antara input  desain, software converter, mikrokontroller ,  motor stepper, dan kontrol suhu PID.

## Gambar 1. Diagram Blok Sistem
Pada  dasarnya,  sistem  terdiri  dari software dan hardware . Software pada mikrokontroller berupa  program  untuk menjalankan semua motor stepper sesuai input dari g-code, juga untuk  melakukan  kontrol  suhu  pada  aktuator.  Sedangkan hardware terdiri hardware mekanik dan hardware elektronik. Hardware mekanik berupa kerangka mesin yang sesuai dengan perancangan  mekanik,  dan hardware elektronik  terdiri  dari power  supply,  kontroler,  driver  motor,  motor  stepper,  sensor suhu, gate driver, dan aktuator.
Pada  perancangan  mekanik,  dilakukan  survei  pasar mengenai  ketebalan  dan  dimensi  dari Styrofoam yang  biasa dijual. Setelah dilakukan survey pasar, didapatkan hasil bahwa Styrofoam biasa dijual dengan variasi ketebalan 1 cm, 1,5 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm, 8 cm, dan 10 cm.  Sedangkan dimensi Styrofoam yang  biasa  dijual  adalah  40x60cm, 60x80cm,  60x100cm,  80x100cm,  100x100cm,  100x150cm, dan  200x200cm.  Dari  hasil  survey  pasar,  ditentukan  dimensi kerja dari alat yaitu sebesar 100cm x 100 cm dengan panjang lintas aksis Z sebesar 11,5 cm seperti pada gambar 2.
Gambar 2. Desain mekanik mesin

## IV. PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

## A. Pengujian Kalibrasi Aksis
Pada  tahap  ini,  dilakukan  pegujian  kalibrasi  aksis  yang bertujuan  agar  mesin  pemotong styrofoam dapat  menempuh jarak yang sesuai dengan jarak yang di inputkan. Kalibrasi aksis dilakukan  dengan  cara  menyesuaikan  jumlah  step  /  mm  dari setiap motor stepper di setiap aksis. Hasil kalibrasi aksis pada sumbu Y dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Uji arah putar motor stepper aksis Y
UJI KE TARGET (mm) RESOLUSI (step/mm) HASIL (mm) RESOLUSI BENAR (step/mm) 1 300 50 703 21.3371266 2 300 25 351 21.36752137 3 300 21.35 299 21.42140468 4 400 21.35 400.5 21.32334582 5 500 21.35 501 21.30738523 6 600 21.35 600 21.35 7 700 21.35 700 21.35 8 800 21.35 800 21.35
Keterangan:
Target      = ukuran panjang gerakan yang di inputkan (mm) Resolutsi    = jumlah step dari motor stepper tiap millimeter (step/mm)
Hasil        = lintasan nyata yang ditempuh (mm) Resolusi benar = resolusi sebenarnya (step/mm)
Pada  uji  ini,  di  inputkan  gerakan  dengan  panjang  tertentu yang disebut target. Resolusi memiliki nilai awal 50 step/mm. Setelah di masukkan gerakan dengan nilai tertentu, didapatkan lintasan nyata yang ditempuh. Setelah didaptkan lintasan nyata yang  ditempuh  (hasil),  maka  dilakukan  perhitungan  resolusi sebenarnya seperti pada persamaan 3.
RESOLUSI BENAR = (RESOLUSI/HASIL)xTARGET  (3)
Setelah pengujian kalibrasi aksis Y dilakukan sebanyak lima kali, didapatkan lima nilai RESOLUSI BENAR yang memiliki nilai yang berdekatan. Untuk menentukan RESOLUSI BENAR yang  akan  digunakan  pada  uji  selanjutnya,  kelima  nilai RESOLUSI BENAR di rata-rata dengan cara dijumlah total dan dibagi lima. Maka, didapatkan hasil nilai RESOLUSI BENAR sebesar 21,35 mm/step dan digunakan pada uji ke 6, 7, dan 8. Dengan  menggunakan  RESOLUSI  sebesar  21,35,  didapatkan HASIL yang sama dengan TARGET. Maka diputuskan bahwa nilai  RESOLUSI  untuk  motor  stepper  pada  aksis  Y  adalah 21,35.  Untuk  selanjutnya,  uji  pada  aksis  X  dan  Z  juga menggunakan RESOLUSI sebesar 21,35 dan didapatkan hasil jarak  input  sesuai  dengan  jarak  tempuh  aktuator  sebenarnya karena juga menggunakan motor stepper bipolar .

## B. Tuning PID dan Uji Kontrol Suhu Aktuator
Pada  tahap  ini,  dilakukan  tuning  dengan  metode  Ziegler- Nicholes. Pada metode ini, hanya dimasukkan nilai Kp sebagai gain kritis  (Kcr),  kemudian  dicari  grafik  dengan  osilasi  yang konsisten. Pertama, dimasukkan nilai Kcr = 0.5 dan dihasilkan grafik seperti pada gambar 3.

## Gambar 3. Grafik suhu dengan Kcr=0.5
Grafik  pada  gambar  3  menunjukkan  osilasi  yang  semakin menurun. Menurut teori  Ziegler-Nicholes,  hal ini  karena gain kritis  (Kcr)  nya  terlalu  kecil.  Maka  dilakukan  uji  lagi  dengan menaikan gain kritis dengan nilai 1, 2, 3, 4, dan 5. Namun lama- kelamaan  osilasi  masih  semakin  turun.  Setelah  dimasukkan nilai  Kcr=6,  dihasilkan  grafik  osilasi  yang  cukup  konsisten seperti pada gambar 4.

## Gambar 4. Grafik suhu dengan Kcr=6
Grafik pada gambar 4 menunjukkan osilasi  yang konsisten. Maka,  ditentukan  Kcr=6  sebagai gain kritis  dari  metode Ziegler-Nicholes kemudian dihitung nilai Kp, Ki, dan Kd sesuai dengan rumus pada tabel 2.
Tabel 2. Rumus variable PID metode Ziegler-Nicholes Tipe Kontroller Kp Ki Kd P 0.5Kcr ∞ 0 I 0.45Kcr (1/1.2)Pcr 0 D 0.6Kcr 0.5Pcr 0.125Pcr
Dari  rumus  variable  PID  dengan  metode  Ziegler-Nicholes, maka  didapatkan  hasil  Kp  =  3,6,  Ki=7,78,  dan  Kd=0,1945. Kemudian  nilai  ini  dimasukkan  pada  program  PID  pada mikrokontroler dan dihasilkan grafik seperti pada gambar 5.

## Gambar 5. Grafik suhu dengan metode Ziegler-Nicholes
Gambar  6  menunjukkan  grafik  hasil  pembacaan  suhu aktuator namun masih memiliki lebar jarak osilasi yang cukup besar yaitu 20 derajat celcius. Maka dari itu dilakukan tuning PID untuk memperkecil lebar osilasi.

##  Tuning PID
Pada  tuning  PID,  nilai  Kd  dibuat  tetap  dan  yang  diubah adalah nilai Kp dan Ki untuk memperkecil lebar osilasi. Nilai Kp  dibuat  4,2,  Ki  =  24,  dan  Kd=1,945  dan  dihasilkan  lebar osilasi sebesar 11 derajat celcius. Maka ditentukan nilai tersebut sebagai variable PID. Grafik pembacaan suhu dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 6. Grafik suhu dengan tuning PID

## C. Uji Pemotongan Styrofoam
Pengujian ini dilakukan dengan tujuan mencari nila feed rate dan  suhu  yang  tepat  untuk  memotong styrofoam dengan ketebalan  berbeda.  Pengujian  dilakukan  dengan  melakukan pemotongan styrofoam dengan hot cutting pen dengan bentuk memanjang sebesar 5cm dan dilakukan empat kali pada setiap pengaturan  suhu set  point dan feed  rate. Styrofoam yang digunakan  untuk  uji  pemotongan  memiliki  ketebalan  1  cm, 1,5cm,  2cm,  dan  3  cm  karena styrofoam dengan  ketebalan inilah  yang  biasa  dipakai  untuk  industri  kreatif styrofoam di pasar Indonesia.
 Uji Pemotongan Styrofoam 1 cm
Pada  uji  pemotongan styrofoam dengan  ketebalan  1  cm, digunakan pengaturan feed rate 200 mm/min dan suhu set point 230º  C.  Pada  uji  pemotongan  ini  didapatkan  hasil  sebagai berikut:
 Aktuator tertinggal, bengkok
 Banyak jaring-jaring styrofoam pada sisa potongan
 Banyak jaring-jaring styrofoam pada aktuator Hasil tersebut masih belum bagus seperti yang terlihat pada gambar  7.  Maka  dari  itu,  dilakukan  uji  ulang  dengan menambahkan  suhu  sebesar  10  º  C  pada  setiap  pengujian hingga didapatkan hasil yang optimal.
Gambar 7. Uji 1 pemotongan styrofoam 1 cm
Setelah dilakukan uji kelima dengan menggunakan feed rate 200  mm/min  dan  suhu set  point 270º  C,  didapatkan  hasil sebagai berikut:
 Aktuator sedikit tertinggal
 Ada jaring-jaring styrofoam pada sisa potongan
 Ada jaring-jaring styrofoam pada aktuator Hasil tersebut sudah bagus dan optimal seperti terlihat pada gambar 8. Maka dari itu, disimpulkan bahwa untuk memotong styrofoam dengan ketebalan 1 cm dengan feed rate 200 mm/min diperlukan suhu minimal 270º C.
Gambar 8. Hasil pemotongan styrofoam 1 cm
Setelah  didapatkan  suhu  minimal  untuk  memotong styrofoam dengan  ketebalah  1  cm  dengan feed  rate 200 mm/min,  selanjutnya  dilakukan  uji  pemotongan styrofoam dengan feed rate yang lebih tinggi agar proses pemotongan bisa dilakukan  lebih  cepat,  yaitu  250  mm/min  dan  300  mm/min. Setelah  dilakukan  uji  pemotongan  dengan  meningkatkan feed rate ,  didapatkan  hasil  pemotongan  bagus  pada feed  rate 250 mm/min dengan suhu 280 º C dan pada feed rate 300 mm/min dengan  suhu  290º  C.  Maka  agar  didapatkan  hasil  optimal digunakan feed rate 300 mm/min dan 290 º C untuk memotong styrofoam 1  cm  karena  semakin  cepat  proses  pemotongan, maka akan menghemat waktu dan energi listrik yang diperlukan untuk mengoperasikan mesin dan komputer.
 Uji Pemotongan Styrofoam 1,5 cm Pada  uji  pemotongan styrofoam dengan  ketebalan  1,5  cm, digunakan pengaturan feed rate 300 mm/min dan suhu set point
290º  C.  Akan  tetatapi,  hasilnya  masih  belum  optimal  karena aktuator  sedikit  tertinggal  dan  masih  ada  jarring-jaring  sisa potongan.  Maka  dari  itu,  dilakukan  uji  ulang  dengan meningkatkan suhu set point menjadi 30º C. Setelah dilakukan pemotongan, didapatkan hasil yang optimal seperti terlihat pada gambar 9. Maka dari itu, disimpulkan bahwa untuk memotong styrofoam dengan  ketebalan  1,5  cm  dengan feed  rate 300 mm/min diperlukan suhu minimal 300º C.
Gambar 9. Uji pemotongan styrofoam 1,5 cm
 Uji Pemotongan Styrofoam 2 cm Pada uji pemotongan styrofoam 2 cm, digunakan pengaturan feed  rate 300  mm/min  dan  suhu set  point 300º  C.  Namun didapatkan hasil yang kurang optimal karena masih ada sedikit sisa  jarring-jaring styrofoam sehingga  suhu set  point ditingkatkan menjadi 310º C dan didapatkan hasil potongan rapi seperti pada gambar 10.
Gambar 10. Uji pemotongan styrofoam 2 cm
 Uji Pemotongan Styrofoam 3 cm Pada uji pemotongan styrofoam 3 cm, digunakan pengaturan feed  rate 300  mm/min  dan  suhu set  point 320º  C.  Namun didapatkan hasil yang kurang optimal karena masih ada sedikit sisa  jarring-jaring styrofoam sehingga  suhu set  point ditingkatkan menjadi 330º C dan didapatkan hasil potongan rapi seperti pada gambar 11.
Gambar 11. Uji pemotongan styrofoam 3 cm
D. Uji Pemotongan Styrofoam dengan G-code
Setelah  dilakukan  uji  pemotongan  untuk  mencari  suhu  dan feed  rate optimal  untuk  memotong styrofoam ,  dilakukan  uji pemotongan styrofoam menggunakan  g-code.  File  g-code kemudian di masukkan kedalam GUI Universal G-code Sender dan  dilihat  hasil  visualisasinya  seperti  pada  gambar  12.  Pada jendela visualisasi terdapat garis kuning yang merepresentasikan  posisi  aktuator  dan  akan  bergerak  sesuai dengan  gerakan  aktuator.  Setelah  hasil  visualisasi  sesuai dengan desain pada software dasainer, maka file g-code dikirim kepada mikrokontroler dan proses pemotongan berjalan secara otomatis.
Gambar 12. Visualisasi file g-code
Setelah  proses  pemotongan  selesai,  didapatkan  hasil pemotongan yang rapi dan bentuk sesuai dengan desain g-code yang di inputkan. Hasil styrofoam yang telah di potong dapat dilihat pada gambar 13.
Gambar 13. Hasil pemotongan styrofoam dengan g-code

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  perancangan,  pembuatan  dan  pengujian keseluruhan sistem pada alat  penelitian ini dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:
 Penggunaan hot  cutting  pen pada  mesin  3 axis untuk memotong styrofoam memiliki kelebihan dapat membentuk styrofoam tanpa  memotong  salah  satu  sisi styrofoam ,  namun  memiliki kerf  width yang  cukup  lebar yaitu sekitar 3 mm.
 Kontrol  suhu  dengan  metode  PID  menggunakan  Ziegler- Nicholes  menghasilkan  nilai  optimum  dengan  Kp=3,6, Ki=7,78, dan Kd=0,1945 dan lebar osilasi 20º C.
 Tuning PID menggunakan metode Trial-Error berdasarkan hasil Ziegler-Nicholes menghasilkan nilai optimal dengan Kp=4,2, Ki = 24, dan Kd=1,945 dan range osilasi 11º C.
 Pemotongan Styrofoam menggunakan hot  cutting  pen memiliki nilai optimal feed rate 300 mm/min dengan suhu 290º C untuk ketebalan 1 cm, 300º C untuk ketebalan 1,5 cm, 310 º C untuk ketebalan 2 cm, 330 º C untuk ketebalan 3 cm.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] B.  Sulkowski,  W.  W.;  Nowak,  K.;  Sulkowska,  A;  Wolinska,  A; Bajdur,  W.  M.;  Pentak,  D.;  Mikula,  “Study  of  the  sulfonation  of expanded  polystyrene  waste  and  of  properties  of  the  products obtained,” p. 2417−2424, 2009.
[2] Stege, Method  of  producing  test  components  by  a  hot  wire  cutter .
Canada Patent CA2744470 A1, 2011.
[3] J. B. and D. P. D. Aitchison, David Aitchison, “An investigation into the prediction of optimal machining conditions for polystyrene foam cut with a taut hot-wire,” 2009.
[4] S. N. Cheng, Hot-wire cutter . United States Patent US 8278585 B2,
2012.
[5] M.  Aitchison,  D.R.,  Bain,  J.,  Brooks,  H.,  Taylor,  “Transient temperature effects in hot-wire plastic foam cutting,” in 4th Int. Conf. on  Design  and  Production  of  Machines  &  Dies/Molds ,  2007,  pp. 219–224.
[6] H. L. B. and D. R. Aitchison, Force feedback temperature control for hot-tool . New Zealand, 2009.
[7] U. M. S.G.Abeyratne, “A new power conversion strategy for a uni- polar  stepper  motor  drive,”  in Power  Electronics  Specialists Conference , 2006.
[8] M. K. S. S. D. R. Gaan, “Frequency Modulation based Microstepping of  Stepper  Motor  for  Real  Time  Position  Tracking  Applications,” IEEE , 2016.
[9] S. . Basilio, J.C. dan Matos, “Design of PI and PID Controllers with Trancient  Performance  Specification,” IEEE  Trans.  Educ. ,  vol.  45, no. 4, pp. 364–370, 2002.