Parameter Optimization of Customized FDM 3D Printer Machine for  Biocomposite  Material  [Sago/PMMA]  Using  2 k Fractional Factorial Design
Optimasi  Parameter  Mesin  3D  Printer  FDM Customized Untuk Material Biokomposit [Sagu/PMMA] Menggunakan 2 k Fractional Factorial Design
Ibnu Abdul Rosid 1 , Alva Edy Tontowi 1 1 Teknik Industri, Fakultas Teknik dan Teknologi Informasi, Universitas Jenderal Achmad Yani Yogyakarta Jl. Siliwangi, Banyuraden, Yogyakarta, 55293
2 Teknik Industri, Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jl. Grafika No. 2, Sleman, Yogyakarta, 55284 email : ibnuabdulrosid@unjaya.ac.id doi: https://doi.org/10.31315/opsi.v14i2.5352

## ABSTRACT
Bone fracture caused by various incident causes medical problems . Then bone restoration is required. Bone grafts can be used to solve this problem . One of the materials that can be used to produce bone graft is PMMA . PMMA requires to be combined with other materials to extend the solidification time. The material that can be used for bone graft material is sago starch. The main ingredient composition of Biocomposite [sago/PMMA] consists of sago: PMMA = 1 : 1 (w/w). The composition of the addition of MMA is 10% (v/w) of PMMA, this is to extend the curing time. Thus the material can be through from the chamber extruder to the nozzle. This research aims to obtain  combinations of 3D Printer FDM Customized machine parameters for minimizing of error dimension. The 3D Printer machine uses pneumatic system to push the material from the container to the chamber and used screw extruder to push the material out through the nozzle. The experimental design method used a 2 k fractional factorial design,  with  3  parameters,  2  levels  and  3  responses.  The  experimental  results  obtained  that  the  layer  height parameter has a significant influence on the x-dimensional error. The optimization results obtained a combination of parameters to get the smallest error dimensions, the print speed is 25 mm/s, the layer height is 2.93 mm and the  fill  density  is  20%.  The  results  of  optimization  obtained  that  the  x-dimensional  error  is  0.016,  the  y- dimensional error is 0.069 and the z-dimensional error is 0.4539.
Keywords: bone graft, biocomposite, 3D Printer, optimization, parameter

## ABSTRAK
Kerusakan  tulang  yang  diakibatkan  oleh  berbagai  peristiwa  menyebabkan  permasalahan  di  bidang  medis. Sehingga perlu dilakukan restorasi tulang. Bone graft dapat digunakan untuk menangani permasalahan tersebut. Salah  satu  material  yang  dapat  digunakan  untuk  pembuatan  bone  graft  adalah  PMMA.  PMMA  perlu dikombinasikan  dengan  material  lain  untuk  memperpanjang  waktu  solidifikasi.  Adapun  material  yang  dapat digunakan  untuk  paduan  material  bone  graft  adalah  pati  sagu.  Komposisi  main  material  pada  Biokomposit [sagu/PMMA] terdiri dari sagu : PMMA = 1 : 1 (w/w). Komposisi penambahan MMA sebesar 10% (v/w) dari PMMA, hal tersebut untuk memperpanjang waktu curing. Sehingga material dapat dikeluarkan dari chamber melalui  nozzle.  Adapun  penelitian  ini  bertujuan  mendapatkan  kombinasi  parameter  mesin  3D  Printer  FDM Customized  untuk  meminimalkan  error  dimensi  printing.  Mesin  3D  Printer  yang  digunakan  menggunakan pneumatik  untuk  mendorong material  dari  container  menuju  chamber  dan  screw  ekstruder  untuk  mendorong material keluar melalui nozzle. Adapun metode design of experiment menggunakan 2 k fractional factorial design,
Received: 12 th August 2021; Revised: 12 th December 2021; Accepted: 15 th December 2021; Available online: 2 1 st December 2021; Published regularly: December 2021
dengan  3  parameter,  2  level  dan  3  respon.  Hasil  eksperimen  didapatkan  parameter  layer  height  memiliki pengaruh yang signifikan terhadap error dimensi x. Pada hasil optimasi didapatkan kombinasi parameter untuk mendapatkan error dimensi terkecil, yaitu print speed sebesar 25 mm/s, layer height sebesar 2,93 mm dan fill density sebesar 20 %. Hasil running optimasi didapatkan error dimensi x sebesar 0,016, error dimensi y sebesar 0,069 dan error dimensi z sebesar 0,4539.
Kata Kunci: bone graft, biokomposit, 3D Printer, optimasi, parameter

## 1.  PENDAHULUAN
Kondisi  terjadinya  kerusakan  tulang ( bone  fracture )  yang  disebabkan  karena berbagai  kondisi  memerlukan  tindakan  medis. Salah  satu  solusi  untuk  menyelesaikan permasalahan tersebut adalah restorasi kerusakan  tulang  menggunakan  tulang  buatan ( bone  graft )  (Almy  &  Tontowi,  2018;  Deev, Drobyshev, Bozo, & Isaev, 2015). Ada berbagai jenis bone graft , diantaranya autograft , allograft dan xenograf . Autograft merupakan graft yang diambil  dari  bagian  tubuh  pasien  itu  sendiri, allograft marupakan graft yang  diambil  dari manusia  lain  ( same  species ),  sedangkan xenograft merupakan graft yang  diambil  dari spesies  mamalia.  Berbagai  jenis bone  graft tersebut memiliki kelemahan, diantaranya risiko terjadinya infeksi, berpotensi merusak kesehatan jaringan tulang, biaya yang mahal, membutuhkan  prosedur  medis  yang  rumit (Puska, Aho, & Vallittu, 2011) serta berpotensi menyebabkan  komplikasi  dari  donor  (Sonmez, Armagan,  Ugurlar,  &  Eren,  2017).  Sehingga diperlukan alternatif untuk menangani kelemahan  tersebut,  salah  satunya  adalah penggunaan bone  graft yang  terbuat  dari material  buatan  (sintetis)  (Van  Lieshout,  Van Kralingen,  El-Massoudi,  Weinans,  &  Patka, 2011). Adapun salah satu material sintetis yang dapat  digunakan  sebagai bone  graft adalah Polymethyl  Methacrylate (PMMA)  (Almy  & Tontowi, 2018; Arora, Chan, Gupta, & Diwan, 2013;  Oryan,  Alidadi,  Bigham-Sadegh,  & Moshiri,  2018;  Puska  et  al.,  2011;  Ranjan, Kumar, & Kumar, 2017; Sekarjati & Tontowi, 2018). PMMA merupakan biomaterial (Spasojevic et al., 2015)
yang  memiliki  sifat  termoplastik  (Hashim, 2019).PMMA umum digunakan untuk keperluan  restorasi  gigi  (Arora  et  al.,  2013; Sheng,  Shafee,  Ariffin,  &  Jaafar,  2018). Material  PMMA  dipasarkan  dalam  bentuk serbuk ( powder ) dan cair ( liquid ) (Ranjan et al., 2017).  Material  PMMA  memiliki  beberapa karakteristik  berupa  kekerasan  ( hardness )  dan
kemampuan  tarik  ( tensile )  yang  baik,  kaku ( rigid ) (Hashim,  2019),  serta oil  resistance (Pachamuthu & Hatna, 2005). Terdapat berbagai kelemahan jika menggunakan material  PMMA murni,  diantaranya shrinkage (Sheng  et  al., 2018),  sifat non-bioactive ,  kekuatan  properti mekanik  yang  terbatas  serta  karakter  mekanik yang kaku. Sehingga PMMA dapat dikombinasikan  dengan  material  lain  untuk mendapatkan karakteristik material baru (Almy & Tontowi, 2018; Hashim, 2019; Oryan et al., 2018; Sheng et al., 2018).
Adapun teknologi yang dapat digunakan untuk membuat organ tiruan adalah 3D Printing (Almy & Tontowi, 2018). Salah satu teknologi 3D  Printer  adalah  Fused  Deposition  Modeling (FDM)  (Surange  &  Gharat,  2016),  atau  dapat disebut extrusion-based technique (Nematollahi,  Xia,  &  Sanjayan,  2017).  3D Printer  FDM  merupakan  salah  satu  teknologi manufaktur yang populer digunakan di industri, serta  dapat  membuat  benda  dengan  geometri yang kompleks dalam waktu yang relatif singkat (Nazan,  Ramli,  Alkahari,  Sudin,  &  Abdullah, 2017),  biaya  yang  murah  (Culmone,  Smit,  & Breedveld, 2019; Pettalolo, Rosid, & Tontowi, 2020), kemampuan mobilitas mesin yang mudah (Pettalolo et al., 2020), penggunaan yang mudah (Surange  &  Gharat,  2016),  kemampuan membuat  bentuk  yang  kompleks  dan  dimensi produk yang besar ( large-scale ) (Nematollahi et al., 2017). 3D Printer FDM dapat dimodifikasi untuk mencetak material biokomposit berbentuk pasta  biokomposit  (Tontowi,  Anggraeni, Saragih,  Raharjo,  &  Utami,  2017).  Salah  satu material paduan dengan komposisi PMMA yang dikembangkan untuk material bone graft adalah Biokomposit  [Sagu/PMMA].  Material  PMMA tersebut  dikombinasikan  dengan  pati  ( starch ) sagu, salah satu fungsi penambahan sagu untuk memperpanjang  waktu  pengerasan  ( curing time ).  Adapun  kombinasi  material  tersebut ditambahkan Methyl  Methacrylate (MMA) sebesar 50% (v/w) dari berat PMMA (Putra & Tontowi,  2019). Sedangkan  properti  mekanik dari material tersebut sebesar 3,337 Mpa untuk
uji  tarik  dan  kemampuan  tekan  sebesar  2,653 Mpa (Rosid, Putra, & Tontowi, 2019). material tersebut dapat keluar melalui nozzle 3D Printer namun tidak secara secara kontinu, hal tersebut dikarenakan  proses curing terjadi  lebih  cepat, sehingga  menyebabkan  material  lebih  cepat mengeras  (fase solid )  ketika  material  masih dalam proses ekstruksi di dalam chamber.
Sehingga
diperlukan penelitian untuk
menangani  permasalahan  tersebut  dengan melakukan  analisis  dan  uji  coba printing material Biokomposit [Sagu/PMMA]
menggunakan mesin 3D Printer FDM yang telah dimodifikasi  ( customized ).  Untuk  menguatkan kebaruan,  maka  pada  penelitian  ini  juga dikembangkan sistem ekstruksi untuk mesin 3D Printer  FDM  yang  digunakan  untuk  material pasta Biokomposit [Sagu/PMMA].
Sehingga  pada  penelitian  ini  dilakukan perubahan  komposisi  penambahan  MMA sebesar  10  %  (v/w)  dari  berat  PMMA.  Pada penelitian  ini  juga  dikembangkan  sistem ekstruksi  mesin  3D  Printing  FDM  untuk material Biokomposit [Sagu/PMMA], sehingga mampu  mengeluarkan  material  dari nozzle secara  kontinu.  Metode design  of  experiment yang  digunakan  adalah  2 k fractional  factorial design .  Pada  metode  2 k factorial  design dapat merepresentasikan kombinasi parameter, parameter  tersebut  dapat  direduksi  dengan menggunkan  2 k fractional  factorial  design (Montgomery,  2009).  Pada  penelitian  ini  juga dikembangkan  sistem  ekstruksi  mesin  3D Printer  untuk  material  pasta  Biokomposit [Sagu/PMMA].

## 2.  METODE

## Sistem Ekstruksi
Mesin  3D  Printer  yang  digunakan  adalah mesin  3D  printer  yang  dikembangkan  untuk material  pasta  dengan  kemampuan  bentuk dimensi  produk  sebesar  700  mm  x  650  mm  x 700 mm (gambar 1).
Sistem  ekstrusi  terdiri  dari  dari syringe yang  digunakan  untuk  tempat  material ( container ). Material  pada container didorong dengan  menggunakan  pneumatik.  Kemudian material  disalurkan  ( transfer )  menuju chamber ekstruder menggunakan saluran masuk extruder . Pada chamber ekstruder terdapat ulir ( extruder screw )  yang  berfungsi  untuk  mendorong material  keluar  melalui nozzle ekstruder.  Ulir tersebut dihubungkan dengan belt melalui pulley
pada extruder  screw dan pulley pada  motor ekstruder.  Adapun  ulir  pad screw  extruder dibuat  menggunakan polylactic  acid (PLA), dengan shaft yang  terbuat  dari stainless  steel . Sehingga  material  dapat  terdorong  keluar melalui nozzle. Adapun nozlle yang  digunakan berdiameter 3,45 mm. (gambar 2).
Gambar 1 . Mesin 3D Printer FDM Customized
Gambar 2. Sistem ekstruksi

## Material Biokomposit
Proses  pembuatan  material  Biokomposit [Sagu/PMMA]
dilakukan dengan
mencampurkan starch sagu dan PMMA dengan komposisi  1:1  (w/w).  Kemudian  ditambahkan aquades sebesar 1 : 1 (v/w) dari PMMA, asam cuka 1 3 (v/w)  dari  PMMA  dan  penambahan 1 3 (v/w)  dari  PMMA.  Kemudian  material  diaduk dengan menggunakan stirrer dengan kecepatan 300  rpm  selama  30  menit  pada  suhu  ruang, setelah itu suhu dinaikkan hingga 50°C hingga material  mengental.  Kemudian  ditambahkan MMA  sebesar  10%  (v/w)  dan  diaduk  secara manual  hingga  cairan  terserap  ( mixed )  dengan material biokompsit.
Pneumatik Kontainer Saluran masuk extruder Motor Extruder Extruder screw Nozzle Pendorong Extruder screw belt Chamber Selang Pneumatik Bed Sistem ekstruder Container z   y x
Vol 14 No 2 December 2021
Proses Printing Sebelum proses printing dilakukan, desain objek spesimen dan setting parameter dilakukan pada  mesin  3D  Printer.  Objek printing berbentuk balok pejal dengan dimensi 200 x 20 x  6  mm  (gambar  3)  yang  dibuat  dengan menggunakan software CAD ( Computer Aided Design )  SolidWorks, file disimpan  dalam bentuk  STL  (.stl).  Kemudian  dilakukan slicing dengan  menggunakan software Repetier  Host, sehingga  didapatkan  file  berbentuk  g-code (.gcode).  File  tersebut  diinputkan  ke  dalam software Repetier-Host  yang  digunakan  untuk kontrol  program  pada  mesin  3D  Printer  FDM Customized . Adapun setting parameter menggunakan software Repetier-Host. Parameter  yang  ditentukan  secara  tetap diantaranya  adalah layer  thinckness sebesar travel speed sebesar 150 mm/s, perimeter speed sebesar  20  mm/s,  temperatur  sebesar  28°C (sesuai suhu ruang), Wall thickness sebesar 3.45 mm (sesuai dengan diameter nozzle ) .
Kemudian material Biokomposit [Sagu/PMMA] dimasukkan ke dalam container material,  kemudian  pendorong  pneumatik dipasang  pada container material. Screw extruder diputar  sebesar  15-17  rpm  dan pendorong  ditekan  dengan  penumatik  dengan tekanan  10-12  Psi.  Setelah  material  keluar melalui nozzle ,  dilakukan  proses printing . Kontrol running mesin  3D  Printer  dilakukan dengan  menggunakan software Repetier-Host. Setelah  spesimen  selesai printing ,  dilakukan resting selama  24  jam  dalam  suhu  ruang, kemudian dilakukan pengukuran spesimen.
Gambar 3. Dimensi spesimen

## Design of Experiment
Parameter  pada  penelitian  terdiri  dari  3 parameter  yaitu print  speed (PS), layer  height (LH)  dan fill  density (FD)  dengan  2 level . Pemilihan parameter didasarkan bahwa parameter tersebut berpengaruh langsung secara langsung  pada  hasil printing .  Adapun level parameter  ditentukan  dengan pilot  study . Penentuan level parameter print  speed didapatkan  dengan  cara  uji  coba  dengan
mengatur print speed sebesar 5 mm/s, 10 mm/s, 20  mm/s,  25  mm/s  dan  30  mm/s.  Bentuk spesimen  yang  mendekati  bentuk  desain  CAD yaitu pada nilai print speed sebesar 20 mm/s dan 25  mm/s.  Pada  penentuan level parameter fill density didapatkan dengan cara uji coba dengan mengatur fill  density sebesar  20%,  40%,  60%, 80%  dan  100%.  Hasil  uji  coba  didapatkan spesimen  dengan  bentuk  mendekati  bentuk desain CAD yaitu pada fill density sebesar 20% dan  40  %.  Penentuan  nilai layer  height didapatkan  dengan  cara  uji  coba  dengan mengatur layer height sebesar 1 mm, 2 mm dan 3 mm (disesuaikan dengan pembagi ketinggian spesimen),  dengan  hasil printing spesimen mendekati desain pada nilai layer height sebesar 2  mm  dan  3  mm.  Adapun  pola  jalur printing ( pattern  path )  menggunakan concentric ,  hal tersebut untuk menghindari terjadinya crossing jalur printing , sehingga tidak terjadi penumpukan  material  pada  satu layer (gambar 4).
Respon  yang  digunakan  yaitu error dimensi x, error dimensi y dan error dimensi z. pengukuran  dilakukan  dengan  melakukan resting spesimen pasca printing selama 24 jam.
Pengukuran  menggunakan  jangka  sorong dengan  ketelitian  0,05  mm.  Pengukuran  untuk dimensi  x  sebanyak  3  titik  pengukuran,  pada dimensi  y  dan  dimensi  z  sebanyak  5  titik pengukuran (gambar 5).
Perhitungan error dimensi  menggunakan perhitungan  dengan  menghitung  selisih  antara dimensi  desain  (D d )  dengan  dimensi  hasil
Gambar 4. Pattern Path Travel moves Pattern path Bed z y x
Gambar 5. Titik pengukuran
printing (D p )  yang  dibandingkan  dengan dimensi desain.
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 dimensi (%) =   [[ 𝐷 𝑝 − 𝐷 𝑑 𝐷 𝑑 ]  𝑥 100%] (1)
Analisis design  of  experiment menggunakan software Minitab.  Pada generate menggunkan Minitab dengan replikasi 3 kali, didapatkan 12 run time . (tabel 1).
Tabel 1 . Design of Experiment Run Time PS  LH  FD PS (mm/s) LH (mm) FD (%) 1 -1 -1 +1 20 2 40 2 +1 -1 -1 25 2 20 3 -1 +1 -1 20 3 20 4 +1 +1 +1 25 3 40 5 -1 -1 +1 20 2 40 6 +1 -1 -1 25 2 20 7 -1 +1 -1 20 3 20 8 +1 +1 +1 25 3 40 9 -1 -1 +1 20 2 40 10 +1 -1 -1 25 2 20 11 -1 +1 -1 20 3 20 12 +1 +1 +1 25 3 40

## 3.   HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  hasil  proses printing dengan setting parameter  sesuai  dengan design  of experiment , didapatkan  dimensi  spesimen  yang  beragam. Penyimpangan ( error ) maksimal sebesar 0,938 dan error minimum sebesar 0,0002 (tabel 2).
Tabel 2. Hasil pengukuran spesimen
Run time Error dimensi x y z 1 0,047 0,475 0,135 2 0,034 0,328 0,212 3 0,015 0,311 0,262 4 0,016 0,109 0,357 5 0,034 0,569 0,238 6 0,053 0,657 0,283 7 0,053 0,412 0,333 8 0,006 0,336 0,370 9 0,080 0,938 0,250 10 0,0002 0,529 0,250 11 0,012 0,327 0,352 12 0,009 0,172 0,338
Hasil  analisis  menggunakan  Minitab didapatkan nilai koefisien determinasi (R 2 ) error dimensi  x  sebesar  71,68  %, error dimensi  y sebesar  43,31  %  dan error dimensi  z  sebesar 27,44 %.
Gambar 6. Contour plots respon error dimensi x
Pada  analisis contour  plots untuk  setiap variabel respon didapatkan pola kombinasi antar 2  parameter  untuk mendapatkan error dimensi terkecil, yaitu  pada respon error dimensi x dan y, didapatkan berupa kombinasi layer height dan print  speed semakin  tinggi layer  height dan semakin  cepat print  speed menghasilkan error dimensi  semakin  kecil.  Sedangkan  pada kombinasi fill density dan print speed semakin kecil fill density dan semakin cepat print speed i menghasilkan error dimensi semakin kecil. pada kombinasi fill density dan layer height semakin kecil fill density dan semakin tinggi layer height menghasilkan error dimensi semakin kecil.
Gambar 7. Contour plots respon error dimensi y
Sedangkan  pada  respon error dimensi  z  yaitu semakin rendah layer height dan semakin cepat print  speed menghasilkan error dimensi
PS 22.5 LH 2.5 FD 30 Hold Values LH*PS 24 22 20 3.00 2.75 2.50 2.25 2.00 FD*PS 24 22 20 40 35 30 25 20 FD*LH 3.00 2.75 2.50 2.25 2.00 40 35 30 25 20 > – – – – <   0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 0.05 Err_x Contour Plots of Err_x PS 22.5 LH 2.5 FD 30 Hold Values LH*PS 24 22 20 3.00 2.75 2.50 2.25 2.00 FD*PS 24 22 20 40 35 30 25 20 FD*LH 3.00 2.75 2.50 2.25 2.00 40 35 30 25 20 > – – – – – – <  0.30 0.30 0.35 0.35 0.40 0.40 0.45 0.45 0.50 0.50 0.55 0.55 0.60 0.60 Err_y
Contour Plots of Err_y
Vol 14 No 2 December 2021
semakin  kecil.  Sedangkan  pada  kombinasi fill density dan print  speed ,  semakin  kecil fill density dan  semakin  cepat print  speed menghasilkan error dimensi  yang  semakin kecil.  pada  kombinasi fill  density dan layer height semakin  kecil fill  density dan  semakin rendah layer height menghasilkan error dimensi semakin kecil.
Gambar 8. Contour plots respon error dimensi z
Hasil  pengolahan  optimasi  ( optimizer ) didapatkan  kombinasi  optimal  untuk  setiap parameter,  yaitu print  speed sebesar  25  mm/s, layer height sebesar 2,9293 mm dan fill density sebesar  20  %  (gambar  9).  Adapun  pada  nilai parameter  hasil  optimasi  nilai layer  height dibulatkan  menjadi  3  mm,  disesuaikan  dengan kemampuan gerak mesin ke arah z, yaitu 1 mm per step .  Hasil  dari  optimasi  kemudian dilakukan running pada mesin 3D Printer sesuai dengan nilai parameter yang didapatkan.
Hasil running dilakukan resting selama 24  jam.  Setelah  itu  dilakukan  pengukuran. Sehingga  didapatkan  dimensi  spesimen  hasil optimasi. Hasil rata-rata optimasi dibandingkan dengan  rata-rata  hasil  eksperimen  (tabel  3). Didapatkan  bahwa  hasil  optimasi  pada  setiap variabel  respon  memiliki  nilai error dimensi yang  lebih  kecil  dibanding  dengan  nilai error dimensi eksperimen.
Tabel 3. Perbandingan dimensi spesimen Rata-rata hasil optimasi Rata-rata hasil eksperimen Selisih Error dimensi x 0,0160 0,0300 0,0140 Error dimensi y 0,0690 0,4302 0,3612 Error dimensi z 0,4539 0,2817 0,1722
Analisis  visual  dilakukan  pada  spesimen hasil printing .  Pada  hasil  visual  didapatkan terjadinya inkonsistensi bentuk pada sisi x, y dan z (gambar 10).
Gambar 10 . Contoh spesimen hasil printing
Adapun  pada  sudut  ( corner )  spesimen didapatkan  bentuk  sudut  yang  berbeda  dengan desain CAD. Pada sudut tersebut tidak terbentuk siku (90º). Pada hasil pengamatan terbentuknya sudut  yang  tidak  sesuai  dengan  desain  CAD disebabkan  karena  putaran  motor screw ekstruder  yang  tidak  sesuai  dengan  kecepatan gerak nozzle (V n ) (gambar 10), dimana putaran extruder yang  konstan  sedangkan  gerak nozzle tidak melambat saat membentuk sudut (gambar 11).
PS 22.5 LH 2.5 FD 30 Hold Values LH*PS 24 22 20 3.00 2.75 2.50 2.25 2.00 FD*PS 24 22 20 40 35 30 25 20 FD*LH 3.00 2.75 2.50 2.25 2.00 40 35 30 25 20 > – – – – <  0.24 0.24 0.26 0.26 0.28 0.28 0.30 0.30 0.32 0.32 Err_z Contour Plots of Err_z (a) (b) (c)
Gambar 11. (a) skema printing tampak samping, (b) skema printing tampak  atas  dan  (c)  visual  hasil printing
Pada pengamatan penyebab error dimensi z, didapatkan hasil berupa terjadinya degradasi material (Dm x/y ), hal tersebut disebabkan karena material  pada layer sebelumnya  (pertama) memiliki  viskositas  yang  masih  rendah, sehingga layer berikutnya  (kedua)  tidak  dapat terbentuk secara sempurna. Sehingga ketinggian terjadi penurunan dan dimensi pada arah x dan y bertambah (gambar 12).

## 4.   KESIMPULAN
Hasil printing material  Biokomposit [Sagu/PMMA]  dengan  penambahan  MMA sebesar  10  %  (v/w)  yang  di printing menggunakan  mesin  3D  Printer  FDM Customized didapatkan  dimensi  yang  berbeda dengan dimensi pada desain CAD. Adapun rata- rata error untuk dimensi x adalah 0,0300; error dimensi  y  sebesar  0,4302  dan error dimensi  z
sebesar  0,2817.  Kombinasi  parameter  yang optimum untuk error dimensi terkecil yaitu print speed sebesar  25  mm/s, layer  height sebesar 2,93  mm  dan fill  density sebesar  20%  dengan menghasilkan error dimensi  x  sebesar 0,0160; error dimensi  y  sebesar  0,0690  dan  0,4539. Pada analisis visual didapatkan  pada  sudut  ( corner ) spesimen  tidak  terbentuk  siku  sesuai  dengan desain  pada  CAD,  hal  tersebut  disebabkan setting kecepatan  gerak nozzle dan  putaran ekstruder  yang  tidak  sesuai  serta  viskositas material  yang  rendah,  sehingga  material  pada next layer terdegradasi ke arah x dan y.
Adapun saran untuk penelitian selanjutnya untuk meminimalkan error dimensi adalah perlu dilakukan analisis dan uji coba printing dengan menambahkan  parameter printing lainnya, pengembangan  desain  ekstruder  agar  proses ekstruksi  lebih  kontinu,  serta  pengembangan material  pasta  Biokomposit  [Sagu/PMMA] lebih  lanjut  untuk  mendapatkan  properti material  yang  sesuai  dengan  sistem  ekstruksi yang dikembangkan. Kemudian juga diperlukan penambahan  kapasitas  kontainer  dan  sistem ekstruksinya  agar  volume printing dapat  lebih besar.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian  dilakukan  di  Laboratorium Desain  Produk  dan  Bioceramics  Departemen Teknik  Mesin  dan  Industri  Fakultas  Teknik Universitas  Gadjah  Mada.  Serta  terima  kasih kepada Anggono Supriyambodo, A.Md. selaku Laboran  Laboratorium  Desain  Produk  dan Bioceramics.

## DAFTAR PUSTAKA
Almy,  R.  D.,  &  Tontowi,  A.  E.  (2018).  The Effect of 3D Printing Machine Parameters in  Extrusion  Process  of  Biocomposite Materials (PMMA and HA) on Dimensional  Accuracy. SINERGI , 22 (2),
83 – 90.
Arora, M., Chan, E. K. S., Gupta, S., & Diwan, A.  D.  (2013).  Polymethylmethacrylate Bone Cements and Additives: A Review of the  Literature. World  Journal  of Orthopedics , 4 (2), 67 – 74. Culmone, C., Smit, G., & Breedveld, P. (2019). Additive  Manufacturing  of  Medical Instruments :  A  state -of-the-art  Review.
D n D m V n (a) Alur printing Printing aktual (b) Sudut spesimen printing (c) Dm z Vn Dm x/y (a) (b)
Gambar 12. Skema visualisasi printing
Vol 14 No 2 December 2021
Additive  Manufacturing , 27 ,  461 – 473. Elsevier. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.03.0 15 Deev, R. V., Drobyshev, A. Y., Bozo, I. Y., & Isaev,  A.  A.  (2015).  Ordinary  and Activated Bone Grafts: Applied Classification  and  the  Main  Features.
BioMed  Research  International , 2015 . Hindawi Publishing Corporation.
Hashim,  A.  (2019).  Recent  Review  on  Poly-
methyl methacrylate (PMMA)-
Polystyrene  (PS)  Blend  Doped  with Nanoparticles  For  Modern  Applications. Research  Journal  of  Agriculture  and Biological Sciences , (December), 2 – 9.
Van Lieshout, E. M. M., Van Kralingen, G. H., El-Massoudi, Y., Weinans, H., & Patka, P. (2011). Microstructure and biomechanical characteristics  of  bone  substitutes  for trauma  and  orthopaedic  surgery. BMC Musculoskeletal  Disorders , 12 (1),  34. BioMed  Central  Ltd.  Retrieved  from http://www.biomedcentral.com/1471- 2474/12/34
Montgomery,  D.  C.  (2009). Introduction  To Statistical  Quality  Control. (Sixth.). Missouri: Wiley.
Nazan,  M.  A.,  Ramli,  F.  R.,  Alkahari,  M.  R., Sudin, M. N., & Abdullah, M. A. (2017). Process  Parameter  Optimization  of  3D Printer  Using  Response  Surface  Method.
Journal  of  Engineering  and  Applied Sciences , 12 (7), 2291 – 2296.
Nematollahi, B., Xia, M., & Sanjayan, J. (2017). Current  progress  of  3D  concrete  printing technologies. The  34th  International
Symposium on Automation and Robotics in Construction (pp. 260 – 267).
Oryan,  A.,  Alidadi,  S.,  Bigham-Sadegh,  A.,  & Moshiri,  A.  (2018).  Healing  potentials  of Polymethylmethacrylate  Bone  Cement Combined  with  Platelet  Gel  in  The Critical-sized Radial Bone Defect of Rats.
PLoS ONE , 13 (4), 1 – 17.
Pachamuthu, P., & Hatna, S. (2005). Studies on Poly(methyl  methacrylate)  (PMMA)  and
Thermoplastic Polyurethane (TPU) Blends. Journal  of  Macromolecular
Science  -  Pure  and  Applied  Chemistry ,
42 (10), 1399 – 1407.
Pettalolo, A. N. Y., Rosid, I. A., & Tontowi, A.
E.  (2020).  Pengembangan  Material
Reusable  Concrete  untuk  3DP  Building. Conference  SENATIK  STT  Adisutjipto Yogyakarta (Vol. 6, pp. 59 – 66).
Puska,  M.,  Aho,  A.  J.,  &  Vallittu,  P.  (2011).
Polymer composites for bone reconstruction. Advances  in  Composite Materials , 55 – 71.
Putra, I. R., & Tontowi, A. E. (2019). Properti Mekanik Material [ Sagu / PMMA ] “ 3D - Printable .” Seminar Nasional Inovasi dan Aplikasi  Teknologi  di  Industri (pp.  320 – 323).
Ranjan, R. K., Kumar, M., & Kumar, R. (2017). Bone  cement. International  Journal  of Orthopaedics Sciences , 3 (4), 79 – 82. Rosid,  I.  A.,  Putra,  I.  R.,  &  Tontowi,  A.  E. (2019).  Mechanical  properties  of  tensile and bending stregth analysis in biocomposite  [Sagoo/PMMA]  material. Seminar  Nasional  Teknologi  Informasi dan  Kedirgantaraan (Vol.  V,  pp.  507 – 514). Yogyakarta.
Sekarjati, K. A., & Tontowi, A. E. (2018). The composition of biocomposite [polymethyl methacrylate/  hydroxyapatite]  as  material for  specimen  with  portabee  kit  machine. SINERGI , 22 (3), 169 – 176.
Sheng, T. J., Shafee, M. F., Ariffin, Z., & Jaafar, M.  (2018).  Review  on  Poly-methyl Methacrylate  as  Denture  Base  Materials. Malaysian  Journal  of  Microscopy , 14 (1),
1 – 16.
Sonmez, M.  M.,  Armagan,  R.,  Ugurlar,  M., & Eren, T. (2017). Allografts versus Equine Xenografts  in  Calcaneal  Fracture  Repair. The Journal of Foot & Ankle Surgery , 56 ,
510 – 513.
Spasojevic,  P.,  Zrilic,  M.,  Panic,  V., Stamenkovic, D., Seslija, S., & Velickovic, S. (2015). The Mechanical Properties of a Poly(methyl  methacrylate)  Denture  Base Material Modified with Dimethyl
Itaconate  and  Di-n-butyl  Itaconate. International Journal of Polymer Science , 2015 .
Surange,  V.  G.,  &  Gharat,  P.  V.  (2016).  3D Printing  Process  Using  Fused  Deposition Modelling (FDM). International Research Journal  of  Enineering  and  Technology ,
03 (03), 1403 – 1406. Tontowi, A. E., Anggraeni, D., Saragih, H. T., Raharjo,  K.  P.  N.,  &  Utami,  P.  (2017). Experimental  Study  of  3D-Printable
Biocomposite of [ HA / PMMA / Sericin ] Materials. Advance Materials Letters , 8 (8), 857 – 861.