E-ISSN: 2548-1398 Published by: Ridwan Institute
Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia p–ISSN: 2541-0849 e-ISSN: 2548-1398 Vol. 7, No. 6, Juni 2022

## PENGARUH PARAMETER PEMESINAN TERHADAP KEKASARAN PRODUK  PISTON  3D  PRINTING  FDM  DENGAN  MENGGUNAKAN  BAHAN ABS

## Calvin Chen, Sobron Yamin Lubis, Rosehan
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara, Indonesia Email: calvin.515180021@stu.untar.ac.id, sobronl@ft.untar.ac.id, rosehan@ft.untar.ac.id

## Abstrak
3D  printing  atau  manufaktur  adiktif  merupakan  teknologi  yang  saat  ini perkembanganannya cukup pesat dan banyak diaplikasikan sebagai teknologi rapid prototyping.  Filamen  acrylonitrile  butadiene  styrene  (ABS)  dan  merupakan  salah satu jenis polimer yang sering digunakan dalam teknologi 3D printing. Penelitian dilakukan  dengan  menggunakan  Rapid  Prototyping  FDM  (Fused  Deposition Modeling)  mesin  dengan  berbagai  kombinasi  parameter.  Pemilihan  parameter untuk  3  jenis  parameter,  masing-masing parameter  divariasikan  dengan  3  variasi. Material  yang  digunakan  adalah  material  ABS  (Acrylonitrile  Butadiene  Styrene). Itu  metode  penelitian  menggunakan  metode  Taguchi.  Respon  yang  dihasilkan hanya  kekasaran  permukaan.  Eksperimen  menghasilkan  parameter  optimal: Kecepatan Cetak 60 mm/s, Suhu Pencetakan 240 ° C, Tinggi Lapisan 0.1 mm.
Kata Kunci: 3D  Printing,  Fused  Deposition  Modelling  (FDM),  Kekasaran permukaan, Optimasi parameter, ABS.

## Abstract
3D  printing  or  additive  manufacturing  is  a  technology  that is  currently  available its  development  is  quite  rapid  and  is  widely  applied  as  a  rapid  technology prototyping. acrylonitrile butadiene styrene (ABS) filament and is one of the type of  polymer  that  is  often  used  in  3D  printing  technology.  The  research  was conducted using a FDM (Fused Deposition Modeling) Rapid Prototyping machine with  various  combinations  of  parameters.  Selection  of  parameters  for  3  types  of parameters,  each  parameter  varied  by  3  variations.  The  material  used  is  ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) material. The research method uses the Taguchi method.  The  resulting  response  is  only  surface  roughness.  Experiments  produce the  optimum  parameters:  Print  Speed  60  mm/s,  Printing  Temperature  240  °C, Layer Height 0.1 mm.
Keywords : 3D  Printing,  Fused  Deposition  Modelling  (FDM),  Surface  Roughness,
Parameter optimization, ABS .

## Pendahuluan
Teknologi 3D Printing merupakan salah satu terobosan baru dalam dunia industri manufaktur. Dengan prinsip menggunakan additive manufacturing , mengkonversi data 3D  langsung  dari Computer  Aided  Design ( CAD )  untuk  dijadikan  prototipe  fisik. Teknik  pencetakan  3D  berkerja  dengan  membangun  lapisan  demi  lapisan  untuk membentuk prototipe. Teknik additive manufacturing telah menarik banyak minat dari industri sampai kalangan akademik sebagai bahan penelitian karena dapat memberikan solusi  disektor  manufaktur  untuk menyederhanakan  produk  dengan  desain  yang  rumit sampai dengan mengurangi waktu tanpa meninggalkan kualitas cetakan. Perkembangan sistem additive  manufacturing telah  meluas  dan  dapat  digunakan  sesuai  kebutuhan seperti Fused Deposition Modelling ( FDM ).
FDM dalam  proses  ini  melelehkan filament ketitik  leleh  tertentu  di nozzle extruder yang  dipanaskan  dan  disimpan  pada  sebuah platform  build .  Penggunaan sistem  gerak  3-axis  yang  dikontrol  oleh  bahasa  sistem Computer  Numerical  Control ( CNC )  digunakan  untuk  menggerakkan nozzel pada  bidang  XY  selama  pencetakan lapisan prototipe. Bidang Z bergerak sendiri untuk membuat tumpukan tebal atau irisan lapisan ( layer ) dengan siklus berulang hingga mencapai keadaan lengkap sesuai desain prototipe  yang  diterapkan.  Teknologi FDM digunakan  sebagai  rapid  prototyping  atau pembuatan prototipe cepat dengan polimer sebagai filament material.

## Metode Penelitian
Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah  metode  eksperimen.  Dengan  variabel yang  berbeda-beda  meliputi  kecepatan, temperature  print ,  dan layer  height (tinggi lapisan  proses  print  saat nozzle mengeluarkan filament )  dengan  bertujuan  untuk mendapatkan nilai perbandingan dari parameter kekasaran permukaan dari variasi yang digunakan. Flowchart penelitian dapat dilihat dibawah ini.
Pada prosedur penelitian ini, dilakukan langkah-langkah kerja sebagai berikut:
1. Menyiapkan objek penelitian yaitu piston yang akan didesain dan diukur.
2. Mengukur objek penelitian dan membuat design melalui Software Fusion Autodesk 360 dengan  mengubah  ukuran  asli  menjadi  skala  1:2  menjadi  ukuran  60mm  x 54mm.
3. Setelah  selesai,  dilakukan  preview  pada  benda  kerja  untuk  melihat  posisi  benda kerja  yang  akan  dicetak.  Proses  ini  dilakukan  sebagai  petunjuk  bahwa  area  yang akan dicetak sudah benar.
4. Melakukan proses cetak sesuai parameter yang ditentukan:
a. Printing Speed : 60 mm/s, 70mm/s, 80mm/s
b. Printing Temperature : 240°C, 250°C, 260°C
c. Layer Height : 0.1mm, 0.2mm, 0.3mm
5. Pada  tahap  pertama  melakukan  proses  pencetakan  filament  dengan  parameter kecapatan  60mm/s  dengan  suhu  saat  proses  cetak  240°C,  250°C,  260°C  dan ketinggian lapisan saat cetak 0.1mm, 0.2mm, 0.3mm.
6. Pada  tahap  kedua  melakukan  proses  pencetakan  filament  dengan  parameter kecapatan  70mm/s  dengan  suhu  saat  proses  cetak  240°C,  250°C,  260°C  dan ketinggian lapisan saat cetak 0.1mm, 0.2mm, 0.3mm.
7. Pada  tahap  ketiga  melakukan  proses  pencetakan  filament  dengan  parameter kecapatan  80mm/s  dengan  suhu  saat  proses  cetak  240°C,  250°C,  260°C  dan ketinggian lapisan saat cetak 0.1mm, 0.2mm, 0.3mm.
8. Setelah  semua  proses  pencetakan  selesai  berdasarkan  parameter  yang  telah ditentukan, dimana hasil cetakan yang akan didapatkan sebanyak 9 spesimen.
9. Setelah  melalui  proses  cetak,  spesimen  harus  dibersihkan  permukaannya  dari kotoran hasil pencetakan.
10. Setelah  spesimen  selesai  dibersihkan  selanjutnya  dilakukan  pengukuran  kekasaran permukaan menggunakan alat Surface Roughness Tester .
11. Melakukan pengujian kekasaran permukaan pada 9 spesimen yang telah cetak.
12. Melakukan analisa dan pengolahaan data dengan menggunakan metode taguchi.
13. Membuat kesimpulan terhadap hasil penelitan yang telah dilakukan.

## Tabel 1. Parameter Pencetakan
No Printing Speed (mm/s) Printing Temperature (°C) Layer Height (mm) 1 60 240 0.1 2 70 250 0.2 3 80 260 0.3

## Tabel 2. Variasi Parameter Pencetakan
Eksperimen Printing Speed (mm/s) Printing Temperature (°C) Layer Height (mm) Hasil Pengukuran 1 60 240 0.1 Ra1 2 60 250 0.2 Ra2 3 60 260 0.3 Ra3
4 70 240 0.2 Ra4 5 70 250 0.3 Ra5 6 70 260 0.1 Ra6 7 80 240 0.3 Ra7 8 80 250 0.1 Ra8 9 80 260
0.2
Ra9
Gambar 1. Filament ABS
Gambar 2. Mesin 3D Printing Yang Digunakan
Gambar 3. Proses Pengukuran Menggunakan Surface Roughness Tester

## Hasil Dan Pembahasan
Proses pencetakan 3D Printing filament dilakukan menggunakan beberapa variasi printing speed , printing temperature , layer height . Surface Roughness Tester alat yang digunakan  untuk  mengukur  kekasaran  permukaan  spesimen  setelah  dilakukan  proses
pencetakan  yang  dibuat  dari  beberapa  variasi  parameter.  Tujuan  akhir  pada  penelitian ini adalah untuk mencari parameter yang terbaik pada material filament ABS .
Tabel 3. Hasil Pengukuran Spesimen Bagian Atas
Bagian Atas Ra1 Ra2 Ra3 Rata - rata 0,235 0,137 0,14 0,171 0,09 0,231 0,601 0,307 1,548 1,25 1,157 1,318 2,163 2,303 2,133 2,200 3,228 3,134 3,281 3,214 0,421 0,711 0,463 0,532 0,771 0,954 0,377 0,701 0,57 0,778 0,523 0,624 2,566 1,354 1,744 1,888

## Tabel 4. Hasil Pengukuran Spesimen Bagian Tepi Bawah
Bagian Tepi Bawah Ra1 Ra2 Ra3 Rata - rata 6,077 6,552 6,052 6,23 8,972 8,932 8,646 8,850 9,09 8,986 8,97 9,015 9,697 9,834 9,844 9,792 9,529 9,262 9,074 9,288 6,011 6,576 6,626 6,404 6,34 6,866 6,46 6,555 9,825 9,163 9,545 9,511 9,581 9,171 9,724 9,492
Tabel 5. Hasil Pengukuran Spesimen Bagian Tepi Atas
Bagian Tepi Atas Ra1 Ra2 Ra3 Rata - rata 2,592 2,656 2,462 2,570 1,825 1,903 0,94 1,556 1,622 1,588 1,348 1,519 2,17 2,609 1,976 2,252 1,484 1,363 1,455 1,434 1,493 1,574 1,827 1,631 2,802 2,411 2,675 2,629 2,553 2,402 2,399 2,451 2,612 2,966 2,855 2,811 Tabel 6. Data Hasil Pengukuran Spesimen Percobaan Print Speed (mm/s) Printing Temperature (°C) Layer Height (mm) Ra Rata-Rata Bagian Atas Bagian Tepi Bawah Bagian Tepi Atas 1 60 240 0,1 0,171 6,23 2,570 2 60 250 0,2 0,307 8,850 1,556 3 60 260 0,3 1,318 9,015 1,519
4 70 240 0,2 2,200 9,792 2,252 5 70 250 0,3 3,214 9,288 1,434 6 70 260 0,1 0,532 6,404 1,631 7 80 240 0,3 0,701 6,555 2,629 8 80 250 0,1 0,624 9,511 2,451 9 80 260 0,2 1,888 9,492 2,811
Perhitungan  Mean  Metode  Taguchi  dengan  menggunakan  aplikasi  Minitab, mendapatkan hasil sebagai berikut:

## Gambar 4. Grafik Mean
Tabel 7. Nilai Mean
Level Print Speed Printing Temperature Layer Height 1 3,504 3,677 3,347 2 4,083 4,137 4,350 3 4,074 3,846 3,964
Menghitung Percobaan Taguchi:
1. Menghitung Nilai Mean Seluruh Percobaan
Berikut adalah hasil mean atau nilai tengah dari seluruh percobaan:
У =
2. Menghitung Nilai Total Sum Of Square yaitu mencari nilai total kuadrat
Berikut perhitungan untuk mencari Nilai Total Sum Of Square :
ST = Σy 2 = 0,1701 2 + 0,307 2 + 1,318 2 + 2,200 2 +…+ 2,629 2 + 2,451 2 + 2,811 2

## ST = 708,756
3. Menghitung  nilai  tengah  dari Sum  Of  Square  Due to  Mean untuk  menghitung jumlah kuadrat dari nilai rata-rata:
Sm = nӮ 2 =  27 x 3,887 2 = 407,937
4. Menghitung Sum  Of  Square  Due  to  Factor untuk  menghitung  nilai  kuadrat  dari setiap faktor:
SA = N A1 x (A1 2 ) + N A2 x (A2 2 ) + N A3 x (A3 2 ) – Sm
= 9 x (3,504 2 ) + 9 x (4,083 2 ) + 9 x (4,074 2 ) – 407,937 = 1,986
SB = N B1 x (B1 2 ) + N B2 x (B2 2 ) + N B3 x (B3 2 ) – Sm = 9 x (3,677 2 ) + 9 x (4,137 2 ) + 9 x (3,846 2 ) – 407,937
= 0,888
SC = N C1 x (C1 2 ) + N C2 x (C2 2 ) + N C3 x (C3 2 ) – Sm = 9 x (3,347 2 ) + 9 x (4,350 2 ) + 9 x (3,964 2 ) – 407,937
= 4,596
5. Menghitung Sum Square Due to Error untuk menghitung jumlah kuadrat error : Se = ST – Sm – SA – SB – SC
= 708,756 – 407,937 – 1,986 – 0,888 – 4,596
= 293,349
6. Nilai Mean Sum of Due to Error untuk menghitung nilai rata-rata untuk error :
Mse =   = = 10,864
7. Menentukan derajat kebebasan dari sumber variasi
V A/B/C = Jumlah level – 1 = 3 – 1 = 2
8. Menghitung Mean Sum Of Square Due to Factor untuk menghitung jumlah rata- rata dari setiap faktor
M qA = SA / V A = 1,986 /2 = 0,993
M qB = SB / V B = 0,888 /2 = 0,444 M qC = SC / V C = 4,596 /2 = 2,298
9. Menghitung Pure Sum Of Square untuk menghitung jumlah kuadrat murni dari setiap faktor:
SA Ra =  M qA – V A x MS e = 0,993 – 2 x 10,864  = -20,735
SB Ra =  M qB – V B x MS e = 0,444 – 2 x 10,864 = - 21,284 SC Ra =  M qC – V C x MS e = 2,298 – 2 x 10,864  = -19,43
10. Menghitung Percent Contribution menghitung persen kontribusi:
pA =   x 100   = x 100   = 26,5 %
pB =   x 100   = x 100  = 11,8 %
pC =   x 100   = x 100  = 61,5 %
11. Nilai Signal To Noise Ratios (SNR) Taguchi Perhitungan  untuk  mencari Nilai  Signal  To  Noise  Ratios menggunakan  aplikasi Minitab, mendapatakan hasil sebagai berikut:

## Gambar 5. Grafik Signal To Noise
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa setelah dilakukan pengolahan data, didapat parameter  yang  optimum  dengan  nilai  kekesaran  yang  paling  rendah  yaitu parameter  Kecepatan  pencetakan  60mm/s,  Suhu  pencetakan  240 ° C,  Tinggi lapisan 0.1mm.
Tabel 8. Nilai Signal To Noise Ratios Taguchi Smaller Is Better
Level Print Speed Printing Temperature LayerHeight 1 -13,55 -13,17 -12,85 2 -14,10 -14,86 -15,02 3 -14,21 -13,83 -13,99

## Tabel 9. Rata-Rata SNR dari Setiap Parameter Percobaan
Percobaan Sinal To Noise Ratios Rata-Rata 1 -11,800 -13,548 2 -14,305 3 -14,539 4 -15,473 -15,060 5 -15,170 6 -11659 7 -12,251 -14,212 8 -15,090 9 -15,296

## 12. Menentukan Setting Level Optimum
Dalam mententukan Setting Level Optimum untuk mengetahui dari grafik Signal To Noise Ratio yang tertera diatas, dimana didapatkan hasil sebagai berikut:
Printing Speed (A) : level 1: 60mm/s Printing Temperature (B) : level 1: 240 ° C Layer Height (C)
: level 1: 0,1mm

## Kesimpulan
Berdasarkan  percobaan  yang  sudah  dilakukan  maka  dapat  disimpulkan  bahwa parameter  terbaik  dimana  parameter  yang  menghasilkan  nilai  kekasaran  yang  cocok yaitu  Kecepatan  pencetakan  60mm/s,  Suhu  pencetakan  240 ° C, Tinggi  lapisan  0.1mm. Hal  tersebut  terjadi  karena  data  yang  diolah  menggunakan  aplikasi  Minitab, membuktikan bahwa Nilai Signal To Noise Ratio Smaller Is Better menunjukan bahwa angka terkecil.

## BIBLIOGRAFI
Luz  Yolanda  Toro  Suarez et  al. ,  “3D,”,  vol.  16,  no.  1994,  pp.  1–27,  2015,  [Online]. Available: http://eprints.ums.ac.id/37501/6/BAB II.pdf.
R. M. Abarca, “Pengertian 3d,” Nuevos Sist. Comun. e Inf. , pp. 2013–2015, 2021.
“mesin  3d  ender.”  https://www.tokopedia.com/3dzaiku/creality-ender-3-versi-terbaru- 3d-printer-prusa-i3-size-besar-v-slot-1 (accessed May 24, 2022).
J.  Teknik  Mesin  and  P.  Manufaktur  Negeri  Bangka  Belitung,  “FDM,” J.  Teknol. Manufaktur , vol. 11, no. 01, 2019.
“filament  abs.”  https://www.matterhackers.com/store/3d-printer-filament/175mm-abs- filament-silver-1-kg (accessed Feb. 24, 2022).
S. Kumara, S. Putra, M. A. Ds, R. Sari, and S. Ds, “pla,” vol. 12, 2018, Accessed: Feb. 24, 2022. [Online]. Available: http://www.insinyoer.com/wp-.
“filamen pla.” https://www.bhphotovideo.com/c/product/1070383- REG/makerbot_mp06572_1_75mm_pla_filament_large.html  (accessed  Feb.  24, 2022).
“matriks.” https://www.researchgate.net/publication/339527166_Optimasi_Parameter_ Mes in_Fused_Deposition_Modelling_FDM_terhadap_Kekasaran_Permukaan_Pr oduk_Menggunakan_Metode_Taguchi (accessed Mar. 09, 2022).
“Ender-3 3D Printer.” https://www.creality.com/products/ender-3-3d-
printer?spm=..page.products_display_1.1&spm_prev=..page.header_1.1 (accessed Apr. 24, 2022).
“View of Studi Komparasi Pengaruh Kedalaman Potong Pembubutan Logam terhadap
Kekasaran Permukaan Menggunakan Mata Pahat Keramik.”
https://jurnalsyntaxadmiration.com/index.php/jurnal/article/view/178/269 (accessed May 24, 2022).

## Copyright holder:
Calvin Chen, Sobron Yamin Lubis, Rosehan (2022)

## First publication right:
Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia
This article is licensed under: