25
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Data
Data yang diperlukan dalam penelitian Aplikasi New High Speed Machining Roughing Strategy Pada Mesin CNC YCM EV1020A antara lain:
1. Jurnal dan penelitian yang berkaitan dengan topik penelitian.
2. 3D model produk cetakan tugu, freed mirror cover, 5D model prambanan, clutch die set, cetakan basketball, break caliper punch and die, cetakan menara kudus, core die stamping, cetakan prambanan, 3D vortex model, rush tank cover, core cavity parfum bottle, cetakan botol parfum, core kupu-kupu, cetakan effendi, cetakan cangkir, cetakan botol oli, cetakan biscuit, headlamp, chainsaw.
3. Fix model core die stamping. 4. Jenis-jenis tools/cutter.
5. Data-data yang berhubungan dengan material produk penelitian yaitu S-STAR, Ebalta Necuron 651 dan Necuron 800.
6. Waktu total pengerjaan produk penelitian menggunakan strategy conventional dan vortex strategy.
7. Hasil pengukuran kekasaran permukaan dengan rough test.
3.2. Cara Pengambilan Data
Pengambilan data dilakukan dengan berbagai cara, diantaranya adalah:
1. Studi pustaka dari jurnal dan penelitian sebelumnya yang berhubungan dengan topik peneliti sebagai dasar penelitian.
2. Brainstorming dilakukan peneliti bersama pembimbing dan tim asisten Laboratorium Proses Produksi untuk mendapatkan 20 buah 3D model untuk kemudian dilakukan pemilihan dengan menggunakan metode weighted objective untuk mendapatkan 3D model produk core dies stamping sebagai objek yang akan diteliti.
3. Proses desain 3D modelling menggunakan PowerSHAPE 2014 untuk mendapatkan fix 3D model penelitian.
4. Melakukan pengukuran tools/cutter secara visual yang dimiliki Laboratorium Proses Produksi serta membaca catalog mengenai tools/cutter yang dipilih.
26
5. Mencari catalog mengenai karakteristik material S-Star, Ebalta Necuron 651 dan Necuron 800.
6. Proses CAM penelitian menggunakan software PowerMILL 2014 dengan melakukan optimalisasi strategy toolpath sehingga mendapatkan strategy yang tepat untuk dilakukan penelitian.
7. Proses manufaktur produk penelitian menggunakan mesin CNC YCM EV1020A di Laboratorium Proses Produksi. Kemudian dilakukan pengukuran waktu pemesinan untuk setiap strategy menggunakan alat pengukur waktu stopwatch.
8. Pengukuran kekasaran permukaan benda kerja menggunakan rouge test 9. Fish bone diagram dan weighted objective digunakan untuk menganalisis
hasil produk penelitian.
3.3. Bahan, Alat dan Mesin selama Proses Penelitian
Untuk melakukan penelitian ini diperlukan alat bantu sebagai berikut :
1. Seperangkat komputer lengkap dengan software PowerSHAPE 14 dan PowerMILL 14
2. USB Dongle License software PowerSHAPE 14 dan PowerMILL 14 3. Material Ebalta Necuron 651, Necuron 800 dan S-Star
4. Mesin CNC YCM EV1020A
5. Tools dan fixture pendukung mesin CNC YCM EV1020A
6. Rough test
7. Stopwatch 8. Kamera
3.4. Langkah - Langkah Penelitian
Penelitian dilakukan melalui langkah-langkah yang secara rinci akan dijelaskan sebagai berikut:
1. Studi pustaka
Studi Pustaka dilakukan dengan mencari referensi-referensi dari jurnal, buku dan penelitian-penelitian yang membahas tentang PowerMILL dan penggunaan toolpath strategy yang telah di implementasikan dalam dunia manufaktur.
27 2. Brainstorming objek yang akan diteliti
Brainstorming menjadi tool peneliti dalam menentukan objek yang akan diteliti dengan menggunakan mesin CNC. Brainstorming dilakukan dengan mengumpulkan ide-ide dan gagasan dari tim peneliti dalam penentuan model yang akan diteliti. Macam-macam model penelitian didapatkan dari data yang telah dimiliki oleh Laboratorium Proses Produksi. Pada tahap ini didapatkan 20 buah 3D model yang sudah dimiliki oleh Laboratorium Proses Produksi. 20 buah 3D model itu adalah: cetakan tugu, freed mirror cover, 5D model prambanan, clutch die set, cetakan basketball, break caliper punch and die, cetakan menara kudus, core die stamping, cetakan prambanan, 3D vortex model, rush tank cover, core cavity parfum bottle, cetakan botol parfum, core kupu-kupu, cetakan effendi, cetakan cangkir, cetakan botol oli, cetakan biscuit, headlamp, chainsaw. Model-model tersebut dipilih berdasarkan beberapa pertimbangan yang nantinya digunakan dalam proses penentuan obyek yang akan dipilih.
3. Penentuan obyek penelitian
Tahap penentuan obyek penelitian ini menggunakan metode weighted obyektif (WO). WO dilakukan dengan memberikan skor pada aspek-aspek perttimbangan yang dilakukan pada tahap sebelumnya. Aspek-aspek pertimbangan tersebut antara lain: luas area permukaan, kehalusan, kekasaran, detail relief, ketersediaan tools/cutter, banyaknya undercut, pengeditan pada proses CAD, ketelitian alat ukur, skill operator mesin CNC, lama permesinan, biaya permesinan. Pemberian skor pada masing-masing aspek dapat dijabarkan pada table dibawah:
Tabel 3.1 Tabel scoring weighted objective penentuan obyek penelitian
Skor Keterangan 1 Buruk 3 Cukup Buruk 5 Sedang 7 Cukup Baik 9 Baik
28 Ta be l 3 .2 D e s k ri ps i s k ori ng we ight e d obje c tiv e Sko r Lua s A re a Ke h a lu s a n Ke k a s a ra n D e ta il R e li ef K et er s ed iaan To ols /c ut te r 1 Lu as ar ea pr oduk m el ebi hi ar ea pe nc ek am an pa da m e si n T ingk at k ehal us an ny a >N1 0 Seti ap 8 μ m a rea p e rmu ka an me milik i ke ka sa ra n 2 5 μ m sa m p a i 5 0 μ m Pr od uk ti dak me milik i re lie f sa ma se ka li T o ol s /c u tt er ti dak te rs ed ia pa da La b . Pr os es Pr od u ksi 3 Pr od uk m em er luk an se bu ah s lo t un tu k da pat di cek am pa da ta ng ge m m e si n T ingk at k ehal us anny a ant ar a N9 s a m pai N 1 0 Seti ap 2 ,5 μ m a re a p e rmu ka an me milik i ke ka sa ra n 6 ,3 μ m sam p ai 1 2 .5 μ m P ro du k me milik i < 1 0% re lie f p ad a p e rmu ka an n ya H any a ter se di a 1 bu a h to o ls/ cu tt e r ya n g m em en uhi u ntuk pr os es m a ch in in g 5 Lu as ar ea pr oduk ber uk ur an s am a de ng an ar ea pe nc ek am an m ak si m al m e si n T ingk at k ehal us anny a ant ar a N7 s a m pai N 8 Seti ap 0 ,8 μ m a re a p e rmu ka an me milik i ke ka sa ra n 1 ,6 μ m sa m p a i 3 ,2 μ m P ro du k me milik i re lie f an tar a 10% hi ng ga 25% pa da p e rmu ka an n ya H any a ter se di a 2 bu ah to o ls/ cu tt e r ya n g m em en uhi u ntuk pr os es m a ch in in g 7 Pr od uk da pa t di ce ka m pa da t an gg em wa la up un le ba r pr od uk m el ebi hi ar ea ta ng ge m T ingk at k ehal us anny a ant ar a N5 s a m pai N 6 Seti ap 0 ,8 μ m a re a p e rmu ka an me milik i ke ka sa ra n 0 ,4 μ m sa m p a i 0 ,8 μ m P ro du k me milik i re lie f an tar a 25% hi ng ga 50% pa da p e rmu ka an n ya T e rs e d ia s e lu ru h to o ls/ cu tt e r ya n g m em en uhi u ntuk pr os es m a ch in in g ta np a ca da ng an la in
29 Ta be l 3 .2 L a njut a n Sko r Lua s A re a Ke h a lu s a n Ke k a s a ra n De ta il Re li e f K et er s ed iaan T o o ls /cu tt er 9 Sel ur uh ar ea pr oduk da pat di cek am pa da ta ng ge m T ingk at k ehal us anny a <N5 Seti ap 0 ,2 5 μ m a re a p e rmu ka an me milik i ke ka sa ra n 0 ,05 μ m sa m p a i 0 ,2 μ m P ro du k me milik i re lie f >5 0 % pa da p e rmu ka an n ya T e rs e d ia s e lu ru h to o ls/ c ut ter ya n g m em en uhi u ntuk pr os es m a ch in in g bes er ta to o ls/ cu tt e r ca da ng an ny a.
30 Ta be l 3 .2 L a njut a n Sko r B a ny a k ny a und e rc ut E dit ing CA D Skil l Op er at o r La m a P e ng e rj a a n B iay a M a c hining 1 B e nd a m e milik i le b ih dar i 10 ar ea y ang ti dak da pat di ma c h in in g Le bi h dar i 50% ba gi an pr od uk y an g per lu di edi t pa da pr os es C A D Oper ator ti dak da pa t m el ak uk an pr os es m a ch in in g pa da pr od uk ter se b ut Pr os es m a ch in in g p a lin g la m a Bi ay a m a ch in in g di ses uai ka n de ng an la ma p e ng e rja an 3 B e nd a m e milik i 7 -9 ar ea y ang ti dak d a pa t di m a ch in in g 30% 5 0% b agi an pr od uk y ang p er lu di edi t pa da pr os es CA D Oper ator h an y a da pa t m el ak uk an pr os es roug hi n g p ad a pr od uk ter se but Pr os es m a ch in in g ant ar a 36-48 ja m Bi ay a m a ch in in g di ses uai ka n de ng an la ma p e ng e rja an 5 B e nd a m e milik i 4 -6 ar ea y an g ti dak d a pa t di m a ch in in g 10% 3 0% b agi an pr od uk y ang p er lu di edi t pa da pr os es CA D Oper ator da pa t m el ak uk an pr os es hi ng ga se m i fi n ish in g Pr os es m a ch in in g ant ar a 24-36 ja m Bi ay a m a ch in in g di ses uai ka n de ng an la ma p e ng e rja an 7 Ben da 1-3 ar ea ya ng tid a k da pa t di m a ch in in g 1% 10 % b agi an pr od uk y ang p er lu di edi t pa da pr os es CA D Oper ator da pa t me la ku ka n s e mu a pr os es ta np a m e n gh ira uk an ha si l ak hi r Pr os es m a ch in in g ant ar a 12-24 ja m Bi ay a m a ch in in g di ses uai ka n de ng an la ma p e ng e rja an
31 Ta be l 3 .2 L a njut a n Sko r B a ny a k ny a und e rc ut Ed it in g C A D S k ill O p e ra to r La m a P e ng e rj a a n B iay a M ach in in g 9 B e nd a t id a k me milik i ar ea y ang ti dak d a pa t di m a ch in in g Pr od uk ti da k p e rlu di edi t pa da pr os es CA D Oper ator da pa t me la ku ka n s e mu a p ro se s de ng an ha si l ak hi r y a ng b a ik Pr os es m a ch in in g pal in g c ep at Bi ay a m a ch in in g di ses uai ka n de ng an la ma p e ng e rja an
32 4. Proses machining core dies stamping
a. CAD
Objek penelitian yang telah disepakati kemudian dilakukan proses editing dengan menggunakan software PowerSHAPE 2014. Perubahan dilakukan yaitu perubahan skala ukuran menjadi 1 : 0,7 dengan tujuan untuk menjangkau bagian sudut (corner) yang sebelumnya berupa sebuah sudut dengan jari-jari kecil. Kemudian dengan menutup beberapa bagian yang dianggap tidak dapat dijangkau dengan menggunakan tools/cutter mesin CNC yang tersedia. Selain itu perubahan ukuran dilakukan agar kualitas permukaan hasil machining terlihat lebih jelas.
b. CAM
Proses CAM dengan menggunakan software PowerMILL 14 dilakukan setelah desain dari proses sebelumnya. Langkah ini dilakukan untuk menentukan toolpath strategy yang optimal untuk proses machining model yang telah disepakati. Proses machining dibagi menjadi 3 tahap yaitu: Roughing (pengerjaan kasar dari material awal hingga mendapatkan kontur benda), Semi-Finishing dan Finishing. Proses verifikasi pada PowerMILL dilakukan setelah proses pemilihan toolpath strategy sehingga program yang telah dibuat terverifikasi dan dapat disimulasikan dengan aman oleh program simulasi yang telah disediakan software PowerMILL. Proses optimalisasi toolpath strategy diakhiri dengan pembuatan NC program yang nantinya akan dilanjutkan dengan proses machining dengan menggunakan mesin CNC YCM EV1020A.
c. Proses Machining
Proses machining dilakukan dengan menggunakan mesin CNC YCM EV1020A. Peneliti menggunakan material ebalta dan S-Star sebagai obyek penelitian. Persiapan material ebalta dengan memotong sesuai ukuran benda yang telah diedit pada proses CAD untuk dilakukan proses machining dan material Steel-Star yang dipesan melalui suplier sesuai ukuran yang dibutuhkan. Setting material dan cutter pada mesin CNC dilakukan sebelum program dijalankan. Dibutuhkan ketelitian dan ketepatan dalam proses setting agar tools/cutter aman. Ukuran material yang disediakan juga harus sesuai dengan ukuran model yang telah
33
dibuat sehingga material tidak menyisakan dinding yang dapat menyebabkan tools/cutter patah. Setelah material dan tools siap, NC-Code yang sudah siap dan terverifikasi akan dijalankan hingga material membentuk prototype benda yang telah ditentukan. Kehalusan permukaan suatu benda dapat dilihat secara langsung dan dapat dilakukan juga dengan menggunakan alat ukur rough test. Waktu pengerjaan dicatat berdasarkan waktu mulai hingga waktu selesai proses machining.
5. Analisis dan pembahasan
Berdasarkan strategy yang telah dibuat, maka akan dibandingkan antara conventional strategy dan vortex strategy yang telah dikerjakan pada proses machining. Waktu terhitung mulai dari proses roughing hingga finishing dijumlahkan untuk kemudian dibandingkan. Kehalusan permukaan hasil pemesinan juga akan dibandingkan antara konvensional strategy dan vortex strategy. Serta pengaruh penggunaan tools/cutter akan menjadi parameter perbandingannya. Weighted objective juga akan digunakan dalam menentukan obyek yang terbaik.
Tabel 3.3 Tabel scoring weighted objective penentuan obyek terbaik
Skor Keterangan 1 Buruk 3 Cukup buruk 5 Sedang 7 Cukup Sempurna 9 Sempurna
Tabel 3.4 Ketentuan pemberian skor pada output machining
Skor % kemiripan Kekasaran Waktu machining
1 0-20 N11-N12 >12 jam
3 21-40 N9-N10 10-12 jam
5 41-60 N7-N8 8-10 jam
7 61-80 N5-N6 6-8 jam
34 6. Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan, diambil kesimpulan untuk penggunaan strategy yang terbaik. Pengambilan hasil berupa durasi waktu dan kualitas permukaan benda menjadi tujuan penelitian.
35
3.5. Diagram Alir Metode Penelitian
Start
Identifikasi Masalah
Bagaimana mendapatkan optimalisasi proses pemesinan dengan membandingkan antara strategy conventional dengan strategy baru untuk
menghasilkan hasil permukaan yang baik dengan waktu yang lebih cepat
Studi Literatur
Penelitian dari jurnal yang terkait, mesin CNC, PowerSHAPE, PowerMILL
Studi Lapangan
Objek : Ebalta & S-Star Mesin : CNC YCM EV1020A
Tools : PowerMILL 14 Cutter : EndMill solid carbide 10mm
Coolant :
Brainstorming dengan team
Team : Peneliti, pembimbing, tim asisten Lab Proses Produksi, PT Delcam
Metode : weighted objective
3D Model Penelitian
Proses Penelitian 3D Model
1. Editing bentuk 3D model dengan PowerSHAPE 2. Analisis CAD
Apakah 3D Model Sesuai?
1. Toolpath strategy yang optimal 2. Simulasi yang aman 3. NC Code siap running di
mesin CNC 4. Analisis Proses CAM
Proses Pemesinan Menggunakan Mesin CNC
1. Mesin : YCM EV1020A 2. Model 3D : Core Die Stamping
3. Material : Ebalta, S-Star 4. Toolpath Strategy : Conventional dan Vortex 5. Cutter Yang digunakan : EndMill Solid Carbide
6. CAM : PowerMILL 14
Tidak
Proses CAM PowerMILL
1. Setting parameter toolpath 2. Optimalisasi toolpath strategy
3. Simulasi toolpath 4. Create NC Program 5. Analisis toolpath strategy dan NC program
Ya
A
Prototype Model Produk
Core Die Stamping dengan berbagai variasi material dan tools/cutter
Analisis Hasil Produk Penelitian
Tool : Cause Efect Diagram dan Weighted Objective
Pembahasan
Penarikan Kesimpulan
END
A
