commit to user
i
OPTIMISASI KEKUATAN TEKAN DAN POROSITAS SEMEN
TULANG BERBASIS KOMPOSIT
HIDROXYAPATITE
POLYMETHYLMETHACRYLATE
(HA-PMMA)
DENGAN METODE TAGUCHI DAN
RESPON PERMUKAAN
Skripsi
Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ANGGA LIBERA KRISTIANTO
I 0306014
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user
commit to user
iii
SURAT PERNYATAAN
ORISINALITAS KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik UNS yang bertanda
tangan di bawah ini:
Nama : Angga Libera Kristianto
NIM : I 0306014
Judul tugas akhir : Optimisasi Kekuatan Tekan dan Porositas Semen Tulang
Berbasis Komposit Hidroxyapatite Polymethylmethacrylate
(HA-PMMA) dengan Metode Taguchi dan Respon
Permukaan.
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir atau Skripsi yang saya susun
tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti
Tugas Akhir yang saya susun tersebut merupakan hasil plagiat dari karya orang
lain maka Tugas Akhir yang saya susun tersebut dinyatakan batal dan gelar
sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila di
kemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung
segala konsekuensinya.
Surakarta, 07 Oktober 2013
commit to user
iv
SURAT PERNYATAAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Angga Libera Kristianto
NIM : I 0306014
Judul tugas akhir : Optimisasi Kekuatan Tekan dan Porositas Semen Tulang
Berbasis Komposit Hidroxyapatite Polymethylmethacrylate
(HA-PMMA) dengan Metode Taguchi dan Respon
Permukaan.
Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun sebagai syarat
lulus Sarjana S1 disusun secara bersama-sama dengan Pembimbing 1 dan
Pembimbing 2. Bersamaan dengan syarat pernyataan ini bahwa hasil penelitian
dari Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun bersedia digunakan untuk
publikasi dari proceeding, jurnal, atau media penerbit lainnya baik di tingkat
nasional maupun internasional sebagaimana mestinya yang merupakan bagian
dari publikasi karya ilmiah
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
Surakarta, 07 Oktober 2013
Angga Libera Kristianto
commit to user
v
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena
berkat rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat
dan salam tak lupa penulis haturkan untuk Nabi Muhammad SAW.
Dengan segenap ketulusan dan kerendahan hati, penulis ingin
mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak dan Ibu tercinta yang selalu memberikan perhatian, kasih sayang,
dukungan dan doa, sehingga penulis selalu bersemangat untuk segera
menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Cucuk Nur Rosyidi ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Industri,
terima kasih atas segala bantuannya selama ini.
3. Bapak Dr. Eko Pujianto, SSI, MT, selaku Dosen pembimbing I, terima kasih
atas bimbingan, motivasi, waktu, kesabaran dan segala bantuan kepada
penulis.
4. Ibu Retno Wulan Damayanti, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing II, terima
kasih atas bimbingan, motivasi, waktu, dan kesabaran yang telah diberikan
hingga terselesaikannya skripsi ini.
5. Bapak Ilham Priadythama, ST, MT, dan Bapak Taufiq Rohman STP, MT,
selaku dosen penguji yang telah berkenan memberikan saran dan bimbingan
perbaikan untuk skripsi ini.
6. Ibu Munifah, MSIE, MT selaku pembimbing akademik yang telah penulis
anggap seperti ibu saat kuliah. Terima kasih untuk segala bantuan, semangat
dan nasehatnya selama ini.
7. Seluruh dosen Teknik Industri UNS yang telah memberikan ilmu dan
pengalaman dan nasehatnya selama penulis mengikuti proses perkuliahan di
Teknik Industri UNS.
8. TU-TI : Mbak Yayuk, Mbak Tutik dan Mbak Rina atas kesabaran setiap kali
penulis mengurus administrasi di jurusan.
9. Seluruh teman-teman TI 2006 dan 2007, terima kasih atas kebersamaan dan
commit to user
vi
10.Special thanks to Sri Puji Handayani / Jawaniz Silalahi untuk semangat dan
doanya selama ini, semoga Alloh SWT selalu memberkahi kita berdua.
11.Teman teman di rumah, Anjar, Rizal, Azhari, Uje, Andi, Avin dll, makasih
untuk dukungan dan bantuannya selama kuliah.
12.Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih atas
segala bantuan, doa, dorongan dan pertolongan yang telah diberikan.
Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna dan
banyak memiliki kekurangan. Oleh karena itu penulis membuka diri atas segala
kritik, masukan dan saran yang membangun. Semoga laporan skripsi ini dapat
memberikan manfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.
Surakarta, 07 Oktober 2013
commit to user
vii
ABSTRAK
Angga Libera Kristianto, NIM : I 0306014. OPTIMISASI KEKUATAN TEKAN DAN POROSITAS SEMEN TULANG BERBASIS KOMPOSIT HYDROXYAPATITE POLYMETHYLMETHACRYLATE (HA-PMMA) DENGAN METODE TAGUCHI DAN RESPON PERMUKAAN. Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Desember 2013.
Hydroxyapatite Polymethylmethacrylate (HA-PMMA) merupakan salah satu komposit biomaterial yang dapat digunakan sebagai bahan pembuatan semen tulang (bone cement) yang berfungsi sebagai bone filler untuk restorasi (perbaikan) tulang manusia. Komposit ini memiliki kelebihan yaitu tingkat kekerasan dan mechanical load yang tinggi serta kompatibel dengan tulang manusia. Penelitian ini bertujuan untuk mencari setting level faktor optimal dalam pembuatan semen tulang berdasarkan dari diametraltensilestrength dan porositas yang mendekati karakteristik tulang manusia. S/N ratio pada Metode Taguchi digunakan untuk menghitung penyimpangan karakteristik kualitas dan nilai tujuan (mean). Rata-rata normalisasi bobot S/N ratio untuk masing-masing respon yang dihasilkan merupakan setting level optimal dari setting faktor yang diberlakukan dalam eksperimen. Selain itu, untuk membantu secara visual kondisi optimal suatu respon, digunakan metode response surface. Berdasarkan hasil eksperimen, diperoleh nilai setting level optimal untuk Metode Taguchi pada saat kondisi faktor persentase HA terhadap PMMA sebesar 10%, suhu sintering 150°C dan waktu sintering sebesar 75 menit. Sedangkan pada metode Response Surface
Methodology, setting optimal pada kondisi faktor persentase HA terhadap PMMA
sebesar 10%, suhu sintering 141,38°C, dan waktu sintering sebesar 89,9998 menit. Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan alternatif bahan biomaterial pembuatan semen tulang di Indonesia.
Kata Kunci : kanker tulang, semen tulang, kekuatan tekan diametral (DTS) hydroxyapatite polymethtlmethacrylate (HA-PMMA),
porositas, Metode Taguchi, , Response Surface Methodology (RSM).
commit to user
viii
ABSTRACT
Angga Libera Kristianto, NIM : I 0306014. OPTIMIZATION OF DIAMETRAL TENSILE STRENGTH AND POROSITY FOR BONE
CEMENT BASED ON HYDROXYAPATITE POLYMETHYL
METHACRYLATE (HA-PMMA) COMPOSITE USING TAGUCHI METHOD DAN RESPONSE SURFACE. Thesis. Surakarta : Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Desember 2013.
Hydroxyapatite Polymethtlmethacrylate (HA-PMMA) was one of the composite biomaterial that can be used as material for bone cement which serves as a bone filler for bone restoration (repair) of human bone. The advantages of this surface methods, optimal setting is obtained when the condition factor percentage of HA to PMMA is 10%, sintering temperature is 141,38°C and the sintering time is 89,9998 minutes. This research is expected to provide an alternative bone cement material in Indonesia.
Keyword : osteosarcoma, bone cement, hydroxyapatite polymethtlmethacrylate (HA-PMMA), diametral tensile strength,porosity,Taguchi Method, response surface methodology (RSM).
commit to user
ix DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL……….. i
LEMBAR PENGESAHAN………... ii
SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH………. iii
SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH……… iv
KATA PENGANTAR……… v
commit to user
x
2.3 Polymethylmethacrylate(PMMA)……….. II - 14
2.3.1 Karakteristik PMMA………. II - 14
2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan PMMA sebagai implan tulang II - 15
2.4 Sintering………... II - 16
2.7.1 Optimasi setting Level kasus Multirespon pada Metode
Taguchi ……….………. II - 26
2.7.2 Penentuan Faktor berpengaruh untuk Kasus Multirespon
Pada Metode Taguchi……… II - 30
2.7.3 Filosofi dan Kelebihan dari Metode Taguchi……….…….. II - 31
2.8 Respone Surface Methodology(RSM)..……….…………... II - 32
2.8.1 Kelebihan ResponseSurface Methodology (RSM)………... II - 35
2.9
2.10
Perbandingan Antara Metode Taguchi dan ResponseSurface
Methodology (RSM)………..
Pemakaian Dua Alat Optimasi, Taguchi dan RSM………..
II - 35
II - 37
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tahap Identifikasi Masalah...………III - 2
3.1.1 Studi Literatur………...…..….….. III - 2
3.1.2 Penentuan Latar Belakang dan Perumusan Masalah..………..…III - 2
3.1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian...III - 3
3.2. Tahap Perancangan Eksperimen... III - 3
3.2.1. Identifikasi Karakteristik Kualitas Semen Tulang... III - 4
3.2.2. Penentuan Setting Level masing-masing Faktor... III - 4
3.2.3. Penentuan Orthogonal Array (OA)...III - 6
3.3. Tahap Pelaksanaan Eksperimen... III - 6
3.3.1. Persiapan Eksperimen...III - 6
3.3.2. Pelaksanaan Eksperimen Pembuatan Spesimen... III - 7
commit to user
xi
3.4.1. Pengujian Hasil Eksperimen dan Pendataan Hasil... III - 8
3.4.2. Optimasi Setting Level... III - 9
3.4.3 Penentuan Faktor Berpengaruh... III -10
3.5. Tahap Analisis Interpretasi Hasil dan Kesimpulan... III - 10
3.5.1. Analisis dan Interpretasi Hasil... III - 10
3.5.2. Kesimpulan dan Saran... III - 11
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1. Pengumpulan Data……….IV - 1
4.2.2 Penentuan Faktor Berpengaruh………IV - 28
BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
5.1. Analisis Hasil Eksperimen……….…V - 1
5.1.1 Analisis perbandingan hasil optimal diametral tensile
strengthdengan penelitian sebelumnya……….. V - 3
5.1.2 Analisis tentang porositas dan diametral tensile strength
pada komposit……….. V - 4
5.2. Analisis Setting Level Optimal ………. V - 5
5.2.1 Analisis SettingLevel Optimal dengan Metode Taguchi…...V - 5
5.2.2 Analisis Setting Level Optimal dengan Metode Response
Surface………...V - 6
5.2.3 Analisis Perbandingan SettingLevel Optimal………V - 8
5.3 Analisis Faktor Berpengaruh……….V - 9
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan………..………….VI - 1
6.2. Saran……… VI - 1
DAFTAR PUSTAKA
commit to user
Tabel 4.8 Hasil perhitungan signal to noise ratiodiametral tensile strength ... IV - 10
Tabel 4.9 Hasil perhitungan signal to noise ratio respon porositas ... IV - 12
Tabel 4.10 Hasil perhitungan rata-rata S/N Ratio masing-masing level faktor
untuk masing-masing respon... IV - 13
Tabel 4.11 Hasil perhitungan weight level faktor untuk masing-masing respon .. IV - 14
Tabel 4.12 Data inputsoftware Design Expert ... IV - 15
Tabel 4.13 Hasil outputDesign Expertfor fitting model respon diametral
tensile strength ... IV - 16
Tabel 4.14 Hasil outputDesign Expertfor ANOVA respon diametral tensile
commit to user
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kanker Tulang (Osteosarcoma) ... II - 2
Gambar 2.2 Vertebraplasty ... II - 8
Gambar 2.3 Kyphoplasty ... II - 8
Gambar 2.4 Vesselplasty ... II - 9
Gambar 2.5 Struktur Kimia Hidroksiapatit ... II - 11
Gambar 2.6 Serbuk Hidroksiapatit ... II - 12
Gambar 2.7 Struktur Kimia PMMA ... II - 14
Gambar 2.8 Serbuk PMMA ... II - 15
Gambar 2.9 Diametral Tensile Strength ... II - 18
Gambar 2.10 Alat Uji Diametral Tensile Strength ... II - 19
Gambar 2.11 Countour Plot Respone Surface... II - 33
Gambar 2.12 Global dan local optimum permukaan respon... II - 36
Gambar 3.1 Metodologi Penelitian ... III - 1
Gambar 4.1 Normal Plot, Contour plot and response surface plot kualitas
diametral tensile strength pada waktu 90 menit ... IV – 19
Gambar 4.2 Normal Plot, Contour plot and response surface plot respon
porositas pada waktu 90 menit ... IV – 23
Gambar 4.3 Ramps ... IV – 25
Gambar 4.4 Bar Graph ... IV – 25
commit to user
xiv
DAFTAR PERSAMAAN
Persamaan 2.1 Diametral Tensile Strength ... II - 19
Persamaan 2.2 Densitas Massa ... II - 20
Persamaan 2.3 Berat Spesifik ... II - 20
Persamaan 2.4 Porositas ... II - 22
Persamaan 2.5 Porositas relatif komposit ... II - 24
Persamaan 2.6 Porositas massa ... II - 24
Persamaan 2.7 Notasi Orthogonal Arrray ... II - 25
Persamaan 2.8 Smaller-the-better (STB) ... II - 27
Persamaan 2.9 Large-The-Better (LTB) ... II - 27
Persamaan 2.10 Nominal-The-Best (NTB) ... II - 28
Persamaan 2.11 Signed target (ST) ... II - 28
Persamaan 2.12 Fraction Defective (FD) ... II - 28
Persamaan 2.13 Nilai wjlk (weight) untuk Karakteristik Kualitas STB ... II - 29
Persamaan 2.14 Nilai wjlk (weight) untuk Karakteristik Kualitas LTB dan NTB ... II - 29
Persamaan 2.15 Normalisasi SN ratiolarge-the-better (LTB) ... II - 30
Persamaan 2.16 Normalisasi SN ratio smaller-the-better (STB) ... II - 30
Persamaan 2.17 Normalisasi SN rationominal-the-best (NTB) ... II - 31
Persamaan 2.18 Model Response Surface Berorder Satu ... II - 33
Persamaan 2.19 Model Response Surface Berorder Dua ... II - 33
Persamaan 2.20 Response Model Berorder Satu ... II - 34
commit to user
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Alat-alat Pendukung Eksperimen ... L - 1
Lampiran 2 Bahan-bahan Pendukung Eksperimen ... L - 5
Lampiran 3 Dokumentasi Pelaksanaan Eksperimen ... L - 6
Lampiran 4 Pengujian Eksperimen ... L - 9
